隨著BIM概念的引進，深圳市政院于2012年開始BIM技術(shù)工作，旨在研究和推廣BIM技術(shù)在市政工程設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用。為適應(yīng)科技進步與市場需求，更好推動行業(yè)BIM發(fā)展，于2014年2月正式組建BIM團隊，成立“BIM中心”，2016年10月更名為“BIM設(shè)計研究院”，致力于研究和推廣BIM技術(shù)，為建設(shè)工程行業(yè)信息化、智慧化發(fā)展貢獻力量。

波形鋼腹板組合橋梁的BIM應(yīng)用

波形鋼腹板組合橋梁是一種自重輕、預(yù)應(yīng)力效率高、抗震性能好的新型組合結(jié)構(gòu)，項目主要依托深圳市政院設(shè)計的3座波形鋼腹板組合梁特大橋，開展波形鋼腹板組合橋梁的BIM技術(shù)應(yīng)用與研究工作。

南淝河特大橋，項目總體規(guī)模在國內(nèi)同類橋梁中位居第一；東寶河新安特大橋是新型組合截面的實例，創(chuàng)新實現(xiàn)了該類橋梁跨徑上的突破；伊朗德黑蘭北部高速BR-06特大橋，對9度強震區(qū)橋梁設(shè)計具有重要實踐參考價值。

 

針對波形鋼腹板橋梁的技術(shù)特點與難點，項目團隊通過BIM技術(shù)的應(yīng)用以及軟件二次開發(fā)，在設(shè)計優(yōu)化、施工交底、施工信息管理中提供了更加有效的解決方案，對復(fù)雜項目的全局把控、施工質(zhì)量提升具有重大意義。主要BIM應(yīng)用有以下幾點：

1.適用于空間曲面的橋梁建模技術(shù)路線

波形鋼腹板組合橋梁的BIM設(shè)計在國內(nèi)屬首創(chuàng)，橋梁造型為空間曲面，常規(guī)BIM建模工具難以精準(zhǔn)完成橋隧結(jié)構(gòu)的設(shè)計，在深入研究相關(guān)適用建模軟件后，探索出一種適用于曲面橋梁的準(zhǔn)確建模方法，解決了大型復(fù)雜空間線形橋梁上部結(jié)構(gòu)模型建模困難的問題。

在模型創(chuàng)建的同時，形成大量組合橋梁專用構(gòu)件庫，為同類型結(jié)構(gòu)橋梁積累了大量基礎(chǔ)。

 

2. BIM技術(shù)對超大超寬波形鋼腹板進行動態(tài)優(yōu)化和管理

作為國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的第一次BIM應(yīng)用，可對建成后的BIM模型進行可視化檢驗，對橋梁的設(shè)計方案進行進一步深化。在模型基礎(chǔ)上添加時間進度信息，進行4D施工模擬，直觀地展現(xiàn)施工的界面、順序與進度情況，對施工過程進行準(zhǔn)確預(yù)演，優(yōu)化工期安排。

本項目對Navisworks軟件進行二次開發(fā)，對施工過程信息進行管理。可在模型中查閱各類施工信息，有助于改進施工過程信息化管理手段，提高項目的管理效率。

3.在同類橋梁中首次應(yīng)用可視化施工交底技術(shù)

波形鋼腹板組合橋梁部分節(jié)點施工工藝為特有形式，如波形鋼腹板與頂?shù)装宓倪B接、波形鋼腹板的安裝以及施工過程中的線形控制等，使用傳統(tǒng)的圖紙表達較為困難。通過可視化交底，大大提高鋼構(gòu)件和模板加工的精度，可縮短施工總工期約10%。

本項目BIM研究促進了該類組合橋梁的發(fā)展應(yīng)用，對國內(nèi)同類結(jié)構(gòu)橋梁的BIM應(yīng)用具有開拓性的貢獻，使我國此類橋梁的建設(shè)達到國際先進水平。

 

 

城市軌道交通的BIM應(yīng)用

福保站（地下）作為深圳市城市軌道交通3號線三期（南延）工程起始站，項目功能較為復(fù)雜，涉及40個以上的專業(yè)，不同專業(yè)對應(yīng)的BIM軟件也不同，協(xié)同難度大。

經(jīng)過項目上述特點和同類項目的研究，項目在深圳市政院已有的BIM標(biāo)準(zhǔn)體系下展開工作，保證BIM應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。利用Projectwise搭建協(xié)同設(shè)計平臺，對各類設(shè)計數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，以Autodesk系列軟件為主體，配合其他各類應(yīng)用軟件并行的方式進行BIM應(yīng)用，打破不同軟件間的協(xié)同壁壘，提高設(shè)計人員工作效率，并對設(shè)計成功進行優(yōu)化，實時管控項目質(zhì)量及進度。

 

BIM應(yīng)用主要包括場地分析、交通疏解、管線改遷、管線綜合、機房布置、人流仿真、房間氣流組織模擬、照明優(yōu)化、監(jiān)控模擬、參數(shù)化設(shè)計等。同時，將全專業(yè)模型進行整合，指導(dǎo)精裝修和標(biāo)志專業(yè)的末端進行定位，將此類問題集中在設(shè)計階段進行解決，避免施工時因天花、燈具等與土建及機電設(shè)備發(fā)生碰撞導(dǎo)致返工及工期延誤。

在本項目開展過程中，項目組還專門組建開發(fā)團隊，針對設(shè)計人員的使用習(xí)慣開發(fā)了效率插件包。插件可將不同版本、類別的構(gòu)件進行分類管理，并且支持實時預(yù)覽和檢索，可讓使用者快速找到自己需要的構(gòu)件。在同類項目開始前，還可以將重復(fù)率較高的構(gòu)件進行批量導(dǎo)入，提高工作效率。并且還開創(chuàng)性地解決了Revit無法跨項目傳遞族文件和項目內(nèi)族文件批量保存的問題。

地鐵限界計算軟件也是本項目的重要產(chǎn)物，軟件完全由深圳市政院自主開發(fā)，將限界標(biāo)準(zhǔn)和常用公式進行內(nèi)嵌，使用者只需輸入關(guān)鍵數(shù)據(jù)就可將計算結(jié)果導(dǎo)出至Excel表格中，并可同步生成CAD限界輪廓，提高設(shè)計者工作效率，避免人為因素的計算錯誤。目前正在開發(fā)生成三維輪廓的功能，此舉可將限界專業(yè)與其他相關(guān)專業(yè)在Revit中進行協(xié)同工作。

 

道路工程的BIM應(yīng)用

東莞桑茶快速路及其東延線市政工程路線總體呈東西走向，全長11.714km，總投資23億元。主路雙向六車道，為城市快速路，設(shè)計速度80km/h，重交通等級。輔路單向雙車道，為城市次干路，設(shè)計速度40km/h，中等交通等級。

項目設(shè)計團隊面臨工程項目體量大、路線范圍情況復(fù)雜（包括新建道路、舊路升級改造、拆遷征地等）、設(shè)計周期緊張、涉及專業(yè)眾多且跨部門跨地區(qū)協(xié)作、項目情況復(fù)雜、與業(yè)主順暢溝通存在困難等諸多挑戰(zhàn)。

為應(yīng)對涉及專業(yè)眾多且跨部門跨地區(qū)協(xié)作的挑戰(zhàn)，項目設(shè)計團隊利用PW搭建協(xié)同設(shè)計平臺，實現(xiàn)專業(yè)實時并行配合與數(shù)字化提資。降低溝通壁壘，節(jié)省協(xié)調(diào)溝通時間，累計減少項目圖紙匯總上報時間30%，讓設(shè)計師更多專注設(shè)計產(chǎn)品。

為應(yīng)對設(shè)計周期緊張的挑戰(zhàn)，道路設(shè)計師使用參數(shù)化模板驅(qū)動，快速生成精確道路、隧道設(shè)計成果。市政給排水及電氣設(shè)計師可充分使用本地化管線構(gòu)筑物開展設(shè)計工作，并進行管線綜合優(yōu)化設(shè)計。得益于設(shè)計數(shù)據(jù)高流轉(zhuǎn)性，橋梁設(shè)計師可便捷完成橋梁方案設(shè)計-結(jié)構(gòu)受力分析-三維配筋工作流，獲得和交付高質(zhì)量設(shè)計作品。每階段設(shè)計時間為傳統(tǒng)設(shè)計流程的80%。

 

為應(yīng)對工程項目體量大、路線范圍情況復(fù)雜的挑戰(zhàn)，項目設(shè)計團隊?wèi){借實景建模技術(shù)及定制航拍設(shè)備，可生產(chǎn)高精度、高信息豐度、高實時性實景模型。為設(shè)計師提供直觀、真實、多維度場地信息，減少現(xiàn)場踏勘時間成本，從原來相當(dāng)預(yù)定10次現(xiàn)場踏勘減少為兩次。近12公里路線所涉及征地、拆遷與舊路改造情況復(fù)雜，實景模型助力最優(yōu)方案決策。

為應(yīng)對項目情況復(fù)雜，與業(yè)主順暢溝通存在困難的挑戰(zhàn)，項目設(shè)計團隊發(fā)布輕量化模型，在方案匯報中發(fā)揮巨大作用。設(shè)計模型所生成的VR場景，給設(shè)計師和項目業(yè)主帶來工程場景的沉浸式體驗，為闡述設(shè)計意圖，推敲工程細節(jié)，后期運維決策提供便利。

運用BIM技術(shù)，將助力企業(yè)在設(shè)計項目管理上實現(xiàn)有效的進步。經(jīng)本項目驗證，項目設(shè)計團隊采用先進的生產(chǎn)和管理工具，可以實現(xiàn)集成化設(shè)計，可以實現(xiàn)設(shè)計創(chuàng)新、設(shè)計優(yōu)化，提高團隊設(shè)計水平。項目信息在各參與方之間實時順暢流通，最終實現(xiàn)“更好作品，更好交付”。

BIM數(shù)據(jù)管理平臺

在現(xiàn)代化城市綜合管理中，運用信息和通信技術(shù)手段，感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關(guān)鍵信息，打造城市級大數(shù)據(jù)中心。對城市規(guī)劃、工程建設(shè)、民生、環(huán)保、公共安全等智慧城市需求做出快捷智能響應(yīng)。

深圳市政院傾力自主研發(fā)的“城市基礎(chǔ)設(shè)施信息管理平臺”，是智慧城市管理的重要組成部分，是一個三維可視化信息管理平臺，能將地上與地下城市基礎(chǔ)設(shè)施信息數(shù)據(jù)和GIS信息數(shù)據(jù)集中管理，形成集城市實景地形管理、地下管線管理、地質(zhì)管理、城市地下空間管理于一體的城市基礎(chǔ)設(shè)施綜合大數(shù)據(jù)管理平臺。為城市規(guī)劃、建設(shè)、公共管理及決策提供支撐。

 

1.實景地形管理

平臺可對城市地上三維實景地形、地物進行管理，未來還將拓展到城市規(guī)劃多規(guī)合一管理。實景地形能夠反映出周邊地形地貌及坐標(biāo)、高程、面積、體積等信息，再現(xiàn)直觀、真實、多維度城市場地信息，可為城市規(guī)劃、政府征地、拆遷與舊改提供依據(jù)，可作為工程建設(shè)管理和智慧城市的底層數(shù)據(jù)載體。

2.地下管線管理

將城市級別的各專業(yè)地下管線數(shù)據(jù)導(dǎo)入本系統(tǒng)中，在地圖上對管線進行各種屬性信息查看。能方便地統(tǒng)計任意選擇區(qū)域內(nèi)管線信息，并生成統(tǒng)計報表。可對管線進行多種編輯操作和管道剖面分析、碰撞分析。平臺內(nèi)管線數(shù)據(jù)可以作為底層數(shù)據(jù)，服務(wù)于產(chǎn)權(quán)單位的資產(chǎn)管理。

3.城市地質(zhì)管理

支持查詢鉆孔，提取鉆孔區(qū)域數(shù)據(jù)、建立不同顏色的地層模型、生成地質(zhì)體，剖切并查看三維地質(zhì)體和地下三維模型。依托平臺積累的城市級地質(zhì)信息，提供工程建設(shè)勘察數(shù)據(jù)服務(wù)，提供工程施工進度及安全管理服務(wù)。未來還可為城市環(huán)境監(jiān)測提供數(shù)據(jù)接口。

4.城市地下空間管理

通過BIM建立地下城市空間模型，并與地下管線、地質(zhì)信息形成地下空間綜合模型，形成BIM微觀+GIS宏觀的室內(nèi)外模型。平臺提供多種方式管理城市地下空間：選點剖切，生成可分析各地層埋設(shè)管線情況的剖面圖；生成柵格圖，方便查詢地下管線之間、管線與地層的關(guān)系；提取三維地質(zhì)體，方便查看地下管線、隧道、鉆孔、地下建筑物等內(nèi)容。可對地下三維模型進行模擬開挖，直觀快速地分析三維地質(zhì)及地下管線情況，為地下工程施工提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)，對項目進行科學(xué)管理。對項目施工中的管線、地質(zhì)情況進行安全保護等科學(xué)管理。

 

 

未來將不斷進行平臺功能模塊的創(chuàng)新研發(fā)，把大數(shù)據(jù)技術(shù)與城市交通規(guī)劃相結(jié)合，進行動態(tài)交通仿真，全面掌握交通流量預(yù)測、交通出行特征、區(qū)內(nèi)與主城區(qū)客流交換特征，以及主要通道客流識別，保證規(guī)劃、設(shè)計項目科學(xué)、順利進行。平臺集成智慧城市管理成果，進行工程全生命周期碳排放、減排降噪、新能源利用等分析。先進的智慧城市設(shè)計理念和技術(shù)，使工程項目建設(shè)和管理更加低碳、智能、高效。未來將整合地形圖與城市規(guī)劃管理、軌道交通管理、道路橋梁信息管理、橋梁隧道管理、城市規(guī)劃管理等業(yè)務(wù)到“城市基礎(chǔ)設(shè)施信息管理平臺”中，使其數(shù)據(jù)更加豐富，功能更加完備，成為一體化的智慧城市大數(shù)據(jù)中心平臺。

利用先進的信息技術(shù)，積累城市基礎(chǔ)設(shè)施大數(shù)據(jù)，可為實現(xiàn)城市智慧式管理和運營打下基礎(chǔ)，進而促進城市的和諧、可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造更美好的城市生活。

“BIM+”應(yīng)用

隨著近年高科技產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，BIM+應(yīng)用也層出不窮。

無人機已成為工程信息化數(shù)據(jù)采集的重要技術(shù)手段。超高精度無人機傾斜攝影所采集整理的實景模型、地形數(shù)據(jù)，為BIM技術(shù)在設(shè)計階段的初始信息輸入提供了有效的數(shù)據(jù)支持。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于深圳市政院市政、軌道交通等板塊的設(shè)計及BIM應(yīng)用當(dāng)中。如深汕特別合作區(qū)望鵬大道、鄭州西四環(huán)快速路、東莞灣區(qū)大道、東莞桑茶快速路等項目，為設(shè)計成果與周邊環(huán)境的有效結(jié)合與提升，帶來了巨大的技術(shù)效益。

AR技術(shù)在市政工程的應(yīng)用，不但能夠給用戶帶來強烈、逼真的感官沖擊，通過手機疊加獲取項目的數(shù)據(jù)資料，更便利于設(shè)計與管理人員對大型復(fù)雜工程項目的規(guī)劃、設(shè)計、投標(biāo)、報批、管理，對各種規(guī)劃設(shè)計方案進行輔助設(shè)計與方案評審。對規(guī)劃項目進行真實的“呈現(xiàn)”，使得很多往常不易察覺的設(shè)計缺陷能夠輕易地被發(fā)現(xiàn)，減少由于事先規(guī)劃不周全而造成無可挽回的損失，提高了項目的評估質(zhì)量。深圳市政院早期研究工程設(shè)計三維可視化表現(xiàn)時，已開始了這方面技術(shù)的探索，如錦言大橋的AR應(yīng)用，目前在多個項目中落地應(yīng)用。

3D打印技術(shù)有著精度高、可將三維圖形精準(zhǔn)生成實物的特點。“深圳彩虹（北站）大橋橋梁3D打印模型”按照橋梁實際尺寸的1:150建模打印。采用了FDM（Fused Deposition Modelling）“熔融沉積造型”技術(shù)，以設(shè)計數(shù)據(jù)文件為基礎(chǔ)進行3D模型分解、使用米白色PLA線（聚乳酸）材料逐層打印制造。3D打印技術(shù)生成物精度非常高，于此同時，也避免了機器 切割的不精準(zhǔn)以及材料浪費的缺點。

本文刊載 / 《BIM視界》雜志 2018年 第4期 總第7期