基于BIM 技术的地下车库设计及应用研究

黎晓楠

（广州珠江外资建筑设计院有限公司，广东广州 510060）

0 引言

地下车库设计是一项复杂系统性的工作，需充分协调地上及地下土建条件与管线安装等问题。传统的设计模式仅依靠有限的CAD 图纸作为建筑、结构及设备等专业的协调工具，不能全面地整合各专业设计信息，及时更新、互通资源信息，部分问题未能从设计阶段暴露并得到及时沟通解决，为方案的推进、施工埋下隐患。

建筑信息模型BIM，是以建筑物三维信息化为载体，贯穿于建筑物全生命周期，将设计、施工和运维等所需要的信息关联起来，各工种协同工作而形成的建筑物信息数据库[1]。具有直观性、可分析性、共享性、可管理性、模拟性等特点[2]。BIM 技术作为新型三维设计方法，为传统二维设计中协同设计效率低下、无法模拟建成效果、人防平战转换难以实现等问题提供解决途径。

现阶段我国的BIM 技术应用仍处于初级发展阶段，针对BIM 技术运用于地下车库的相关研究主要应用点在管线综合、施工安装、工期优化等方面，针对设计阶段的研究主要对基础建模、图纸校核、碰撞检查、工程量统计和CAD 出图等基础应用的探索[3]，且大部分工程案例以BIM 模型作为CAD 设计成果的验证，或作为管线综合深化等专项应用的技术手段，全面正向设计较少[4]。

本文以某人防地下车库工程为实验对象，在施工图深化阶段介入BIM 技术作为优化方案手段，并完成施工图出图。以期探究BIM 技术在方案优化过程中的基础应用、平战转换应用及管理协调方法，为后续项目全面正向设计提供实例参考。

1 地下车库设计中BIM 技术的应用实例

1.1 工程概况

案例工程为1 层人防地下车库，上部为3 栋高层住宅塔楼，地下车库建筑面积9900m2，平时主要功能为机动车库和非机动车库。其中人防地下室建筑面积为7464.87m2，战时功能为医疗救护站，二等人员掩蔽所及一个区域人防电站。

本项目并非全流程正向设计，而是在现有传统设计模式的基础上与业主确定初步设计方案，施工图深化阶段建立BIM 模型并进行BIM 相关应用。该工程案例体量虽小，但平时与人防地下车库功能要素齐全，可较好模拟BIM 技术在地下车库的基础应用、人防平战转换及各专业间协同的设计过程。项目Revit 土建模型如图1 所示。

图1 项目Revit 土建模型

1.2 BIM 技术在地下车库设计中的基础应用

1.2.1 模型搭建前准备工作

为确保各专业模型的统一性及准确性，在建模工作前，创建统一的项目样板、与总图匹配的坐标系及高程。塔楼、地下车库分别在各自中心文件创建轴网、土建模型后，通过链接模型将各单体整合至总图模型中，对应总图定位发布共享坐标并锁定，以确保不同位置的单体建筑实现快速、准确拼接。

1.2.2 指标动态管理

面积指标、防火分区、停车效率等往往是地下车库设计中较重要的指标数据。通过Revit 中面积平面功能，设置对应明细表，对地下车库的指标进行管理以及监控。

以防火分区面积管理为例，设计人员绘制防火分区面积平面用于推敲、优化防火分区布局（图2），当防火分区超出规范限定数值时，联动的防火分区明细表实时标红数据进行预警，辅助设计师了解情况并及时修改、调整方案。

图2 Revit 绘制的防火分区平面

1.2.3 项目净高管控

为把控地下车库空间质量，机动车停车位、车道、非机动车道、归家路径等功能均有相应的净高要求。普遍做法是将已完成的土建模型和机电模型合并后，通过BIM 模型碰撞检查作为二维设计成果的验证。而本项目尝试运用Revit 模型作为各专业技术互提资料，在设备专业着手设计前提供土建净高管控条件。

方案深化过程中，设计人员根据各区域净高要求，绘制三维净高管控面域（图3），并生成对应的净高管控分色图及模型作为建筑提资设备的前置条件。辅助设备专业更直观地通过三维模型了解土建需求，便于各专业协调沟通、设计决策。

图3 三维净高管控面域局部

项目管综检测报告显示净高不足问题仅有3 处，结果验证了将净高管控前置并运用模型提资该工作方式的高效性。

1.2.4 多专业协同碰撞检测

各专业在Revit 中完成设计并建模后，将土建及机电模型中心文件链接叠合（管综与土建合模局部如图4所示），通过插件检测或联动Navisworks、Enscape 等三维可视化软件进行管线漫游，Enscape 项目管线漫游界面如图5 所示，编制碰撞问题报告，以协调各专业冲突。

图4 管综与土建合模局部

图5 Enscape 项目管线漫游界面

例如，在碰撞检测中发现，第一防火分区与第三防火分区交接处的设备机房设置相对集中，大量管线需在仅有的空间中竖向交叠排布。管线最密集处的下方为机动车停车位，净高管控高度为2200mm，梁下仅预留了650mm 的设备空间，无法同时满足风管、水管及桥架在垂直方向同时敷设。与多专业沟通后，通过调整设备机房的布局、风管路由等措施，土建条件及设备管线得到了优化。

1.3 BIM 技术在平战转换设计中的应用

1.3.1 平战转换模拟

传统的人防工程设计，往往由于人防与非人防部分的设计任务分属不同设计院、战时设计图纸具有施工后置性等特点，导致沟通协作不顺，施工质量、进度及成本难以保证[5]。

为实现平时与战时地下车库在同一个中心文件进行联动模拟，且确保临战安装及拆除内容不影响平时地下车库模型，在建模工作之始便设置平时及战时两种阶段过滤器和工作集用以管理模型。设计人员对平时阶段地下车库进行深化设计，战时阶段的设计人员便能同步查看修改成果并调整人防工程相关设计。

1.3.2 人防门窗族库建立及管理

本工程对应《人民防空工程防护设备选用图集》（RFJ 01—2008）、《防空地下室防护设备选用》（07FJ03）等图集建立精细的人防设备族库。将人防设备按平时安装人防防护设备、医疗救护站战时安装门窗、人防非防护门进行分类并建立明细表。对项目选用的人防门窗类型、名称、尺寸、数量及安装时间、图集来源等信息统计管理，作为人防施工图出图依据，保证人防施工图图纸与模型的一致性。

相较于一般民用项目的门窗等构件族，人防门具有特殊的开启要求。本工程参考郝明昊[6]对人防门构件族的应用，根据人防门位置设置门开启角度参数，模拟人防门开启范围对机电管线设施的影响。人防门模拟分析如图6 所示。

图6 人防门模拟分析

1.3.3 临战拆建工程量统计

BIM 技术应用于人防转换模拟为编制《结建人防工程平战功能转换预案》提供基础数据支撑。主要为以下两个方面。

（1）为拆建工程量提供数据支持。以土建部分为例，根据项目所在地人防工程转换预案编制指引的要求，对需临战砌筑或拆除的墙体、门窗、盥洗设备等工程量通过明细表进行统计。在表中增加工日含量、工日合计、综合单价及费用合计等数据，并将工程量统计表格提资相关专业进行复核、测算，同时验证模型的准确性。

（2）临战转换内容管理。为了更准确地指导临战拆建工作，避免因设计疏漏造成转换内容的缺失等问题，本项目对应平战转换平面图，将需临战转换的设备用房、水箱、临战拆除防火门、连通口、封堵口等模型构件逐一输入编号，按其属性分类统计并形成表格，便于设计人员对临战转换内容的管理、查找及核对。

2 BIM 技术应用总结及问题分析

本工程实践的成果体现BIM 技术的模拟性、协作性、可视化、数据统计性等特点；在设计过程中有效地辅助设计人员通过三维模型理解二维图纸内容；高效地将土建与设备等专业结合为一体，协调各个专业间冲突；图纸与模型的一致为提高设计质量及效率，减少设计变更提供了可行的办法。本次BIM 技术的实际应用主要体现在以下4 个方面。

（1）模型管理方面，通过统一样板文件、工作集、阶段过滤器、共享坐标、族库等准备，为多专业、多阶段同步进行的土建、机电设计提供了便于管理的BIM 工作方法。

（2）多专业设计协同方面，本次采用二维和三维模型结合的方式作为专业间相互提资资料。如建筑实现将净高管控等条件通过平面和模型两种方式提资设备，设备设计之初充分考虑土建需求，净高不足问题比率降低，验证了该方法的有效性。通过运用插件、模型漫游等形式得出碰撞检测报告。在图纸交付前发现土建和设备的碰撞或设计问题，及时协调并解决，减少后续施工反复、延缓工期等风险。

（3）数据统计管理方面，本项目多次灵活运用Revit中自带的明细表功能，实现防火分区等指标动态更新、门窗表及工程量统计与管理。为工程指标、工程量及成本管控提供了数据支撑。

（4）模拟人防平战转换联动设计的应用方法，为平战转换预案编制及工程量统计提供有效途径。

本次实践验证了BIM 技术在二维转向三维设计管理及应用上的便利性与高效性，但受到项目条件及各专业设计人员对BIM 技术运用程度不同等限制，本项目未能实现从方案到落地全面正向的过程，但为后续全面正向设计应用于地下车库提供了部分思路、方法和技术支持。

3 结语

本次以某人防地下车库工程为例，尝试运用BIM技术完成施工图深化设计、多专业协同等实践，总结出在模型管理、专业协调、数据统计及人防平战转换模拟上的工作方式方法及经验，为后续相关BIM 设计应用提供借鉴。