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BIM技术在城市道路与管道协同规划设计中的应用

本站     2019-10-26 9:26:57    

BIM(建筑信息模型)是最新的工程信息化技术,综合了项目所有的几何信息、功能要求和构件性能,将一个项目整个生命周期内的所有信息整合到一个单独的模型中,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。建筑信息模型是数字技术在建筑工程中的直接应用,同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法。这种方法支持建筑工程的集成管理环境,可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率和大量减少风险。

BIM概念涉及的领域比较广,包含建筑物从规划设计、施工到运营管理整个生命周期,每个领域都有与之相关的BIM软件。最近几年,BIM在中国的概念逐步深入人心,同时,国家对建筑信息化要求日益加强。BIM技术有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特征,建立以BIM应用为载体的项目管理信息化,可以提升项目生产效率,提高质量,缩短工期,降低建造成本。

1、市政规划中B lM应用现状

BIM技术首先应用于建筑领域,现在已经扩充到几乎所有领域:建筑设计、机械制造、工程施工等。B IM技术最终应用于市政设计领域也将是大势所趋,城市道路与管网规划是其中的重要应用。由于当前技术的应用尚不成熟,道路、管道等市政专业经常由相关部门各行其道,沟通不畅,在实际中造成道路经常被开挖,管线经常被挖断等,造成巨大经济损失及群众生活不便。利用BIM技术,通过对各类道路、桥梁、建筑、管线等进行统一信息化处理,以市政规划数据库为设计基础进行相关道路、管道设计布线,就可避免错误发生,提高设计及经济效率。同时,规划设计从平面走向三维成为必然的发展趋势。借助B IM技术赢得行业内竞争的先机,把握BIM应用的技术优势,将在未来得到更大的利益。

B IM是面向过程的,有利于实现推进设计单位“全过程”的服务。目前市政工程项目规模越来越大,设计难度也大大提高。各专业更加细化,对各专业的协同、沟通的要求也日益提高。BIM另一个显著的优势是其强大的分析及模拟功能。在设计阶段就能直观地看到工程建成后的三维效果,可以在此基础上进行设计调整、方案论证。虚拟的构筑物模型中包含大量的设计信息,通过导人相关分析软件,就能得到相应的线网分析、线路碰撞检查结果,增加了设计的协调、协同能力,避免不同专业“打架”,提高了设计的安全性,也方便了在既有道路、管道或其他建筑物的基础上规划其他市政项目。

2、B IM技术在城市道路、管网规划中的应用

2.1应用方法对城市中道路、管线(市政给排水、电力、燃气、热力等管网)进行规划设计时,首先要考虑既定位置已有建筑,要对已有构筑物(道路、桥梁、管道、建筑等)进行信息化处理,在已知信息的基础上进行多人、多专业、综合的市政规划设计。

(1)进行信息化处理把已知构筑物数据化处理,获取已有构筑物的相关信息(属性、几何等信息),储存到相应数据库中。根据初始化信息,把原有构筑物用可视化软件三维立体显示。(2)进行协同设计在软件环境中以原有构筑物为参照布置各类道路、管道,尤其对已经存在的桥梁、涵洞、高架桩基等,通过碰撞检测和已知构筑物的位置信息,判断相邻距离是否符合规范,是否有碰撞情况。碰撞检测包括硬碰撞(直接相交)、软碰撞(相距距离小于规范值)。在布置及调整位置的同时获取道路、管线设定位置,工程量等相关信息,以便随时查看比较。(3)重复调整规划结果调整道路或管线空间位置、立体走向等(原构筑物作为参照不可调整),获取合适的空间位置,并根据当前道路、管道、土方等关联工程量,计算工程造价,检测施工条件从而选取最优规划线路。

(4)获取各种规划设计结果规划完成后自动生成施工平面图,如标注完整信息的平面施工图、纵横断面图等。若后期再度变更、调整线路,软件能够轻松应对,还可与其他市政专业同时设计,实现多领域交互作业。设计结果可以作为道路、管道生命周期管理中的重要数据,以便后期的市政运营维护。

2.2建立模型本文以城市道路及道路下方管网规划为研究对象,其中包括道路、桥梁及其桩基、管道、建筑等已知信息。提取相关已存构筑物属性信息(尺寸、材料、位置等)保存到数据库中。本研究模型采用SQ Lite数据库,用于对已知数据进行管理。SQ Lite是遵守A CID的关系型数据库管理系统,它包含在一个相对小的C库中,完全开发的数据库。图形显示以A utodesk公司的A utoCA D为平台。用Autodesk公司提供的开发包O~ectA R X及微软的编程语言V isuM c++进行BIM数据信息化及三维显示模型开发。在A utoC A D平台上编制相关功能函数及操作界面,以数据库信息为基础,交互获取显示信息到C A D平台上,作为线路规划工具。通过使用开发的工具,进行人机交互操作,规划相应的道路、管线等。在平面和立体状态下进行道路或管线的调整,借助碰撞检测功能进行位置判断;在调整的同时查看规划线路工程量,估算工程造价,考虑施工条件,获取最优方案;最后保存规划结果,获取最终相关施工图等信息。

2.3操作步骤按照模型的操作流程,在已知工程底图基础上进行道路管线的绘制及调整,道路、管道的基本协同规划操作步骤如下:

(1)导入信息,从市政部门获取相关规划区域的已知构筑物设计图纸;提取既有构筑物信息并输人数据库,实现模型信息化处理。

(2)在显示已有构筑物的平台上绘制道路、管线(见图1),同时设定新建构筑物的材料、尺寸、标高等相关属性。

(3)进行位置检查,包括新绘制构件与原有构件、新构件之间的碰撞检测,在平面和三维立体条件下转换查看(见图2)。

(4)调用碰撞检查工具获取碰撞检测结果。检测列表中按不同颜色显示硬碰撞、软碰撞及接近碰撞的管道信息;清楚知道哪些位置必须调整,哪些位置可以不进行处理。

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(5)拖动绘制的管道或道路,对产生碰撞的位置进行调整,包括水平方向和竖直(标高)方向的调整。

(6)调整后查看材料表窗口,汇总相关材料费用,获取工程造价;若超预算,重复步骤(4),重新调整。

(7)查看空间位置,根据施工条件选取施工方式,检查现有施工条件是否可以正常施工;若条件受限,重复步骤(4),重新调整。

(8)获取最优规划方案,出相应平面规划图、施工图、材料表等。

3、结论

结合构筑物信息化处理及CA D软件显示技术,通过在城市道路、管网规划中对BIM技术应用,充分利用信息化数据库与可视化软件的完美结合,实现市政道路、管道等高效、合理的规划,为市政规划人员提供方便的设计工具,并与其他相关专业协同工作,所见即所得,前瞻性地解决施工时才经常发现的管道碰撞、施工条件差、空间不合理等问题。能够随时进行设计变更,节约成本,并对以后的运营维护提供基础的电子化数据,方便查找问题,快速解决。在进行城市远景规划时还可以作为原始规划数据进行统筹考虑,把城市作为整个网络科学地进行规划布局,实现资源最优化,最终引导城市的合理化发展,节能减排,建立最宜居城市。



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