论文部分内容阅读
摘 要：综合管廊是承载城市给排水管线、供电管线、通讯管线等市政公共管线的集成化地下空间，是城市空间综合利用和城市現代化的标志之一。BIM技术是设计方式的变革，我国建设工程设计行业正处于由传统CAD设计方式向BIM 设计方式转变的过渡期，设计企业均在探索BIM技术落地实施方案。在此背景下，本文研究基于BIM的城市综合管廊工程的设计理论及技术方法。重点分析BIM技术对城市综合管廊设计过程中设计业务流程、设计工作方式和设计业务产生的影响。
关键词：综合管廊;BIM技术;设计
一、城市综合管廊设计特性分析
（一）集成化程度高。管廊中的管线种类集成化高，涵盖了给水管道、排水管道（雨污管道）、中水管道、强电管道（电力电缆）、弱电管道（通讯管道）、燃气管道、热力管道等等。这些所有的管线都必须在有限的设计空间内合理的布置，避免相互碰撞或者相互影响，例如：污水管道埋深大、燃气管道需单独成仓、给水管道与电力管道的敷设距离制约等。
（二）管廊设施复杂。在管廊设计时，需要充分考虑照明、通风、排水、消防、监控、监测等设施的全面建设，这些附属设施的建设也为设计提高了难度，同时也提高了管道碰撞的危险系数。
（三）廊体结构复杂。传统管道开槽施工方法施工完成后便将管道隐蔽，待检修时再挖开;综合管廊为了便于维护检修，需要在廊体上预留检修口、采光口、逃生口、通风口等多种预留洞口，往往需要等到管线安装施工时才能准确确定洞口的大小和位置，只能采用后开洞口的方式实现管线的安装。
（四）施工条件复杂。大型的城市综合管廊往往会设计在城市中心地段或者交通繁忙地段，城市地下同时兼有地铁工程、人防工程等。综合管廊在设计定线和标准横断面设计的时候就要处理好与各类地下构筑物之间的位置关系。同时，管廊自身的交汇、转折等重要节点的设计也要充分的考虑其与周边建筑红线之间的距离和将来的施工环境，尽量做到与周边设施协调共建。
二、BIM技术应用现状分析
在 BIM 技术方面，国外研究及应用相对成熟，国内研究及应用正处于由初步阶段向深化阶段发展的过渡时期，可供借鉴项目的数量并不多。在综合管廊设计技术方面，CAD的二维设计技术已经成熟，与之相关的规范规定也在逐步的修编过程中日趋完善。但设计的冲突性和协同性还没有得到很好的解决，主要体现在CAD设计时各专业的介入时间有明显的先后顺序，使得设计主体在各专业之间直线传递，设计的整体性和交互性较差。BIM设计技术的介入可以使传统的“线性”设计模式变成“点-面”式设计模式，各专业的设计都在中心文件的设计模型中平行展开，便于设计信息的交互，避免了修改和返工。
三、综合管廊设计中BIM技术的应用要点分析
（一）综合管廊BIM设计业务流程分析
以设计工作的核心任务，即施工图设计流程为例：施工图的设计流程可分为“协同设计阶段-施工图设计阶段-设计成果交付阶段”。
（1）协同设计阶段。基于BIM的综合管廊设计，在工作流程中不再进行“建筑-结构-管网综合MEP（机械、电气、管道）”的单项线性设计，而是由各个专业建立自己的BIM模型，通过中心数据文件，将各专业的模型共建成“综合管廊BIM模型”
（2）施工图设计阶段。各专业根据“综合管廊BIM模型”，进行深化设计，包括结构施工图、管网综合（MEP）施工图、建筑施工图，预支相对应的，还会生成各专业的BIM深化设计模型。
（3）设计成果交付阶段。在施工图纸方面，与传统图纸的审批、交付、归档无异，但是相较传统设计流程的设计成果，使用Revit技术和建筑信息模型（BIM）生成的各个专业的施工图纸BIM模型也要同步进行审批、交付和归档，以便为后期的综合管廊运营管理，提供更直观的数据信息平台。
（二）综合管廊BIM设计工作方式分析
（1）链接协同设计方式。该设计工作方式是设计工程师，向设计中心文件平台，提供该专业的本地设计文件的链接，其他专业的设计师可通过链接访问该专业的设计文件，但是不能编辑，该文件由该专业的设计工程师编辑后手动更新至数据平台。该工作方式的信息传递效率较低，但对电脑等设备的要求也较低，适合于协调性要求不高、设计冲突发生概率不大的区段进行设计。
（2）集成协同设计方式。该工作方式是将各专业设计工程师的本地文件与中心数据平台文件进行双向同步更新，即任何一处变更，所有相关内容随之自动变更。所有Revit MEP模型信息都存储在一个位置。因此，任一信息变更都可以同时有效地更新到整个模型。参数化技术能够自动管理所有变更。
四、综合管廊BIM设计成果交付分析
以MEP设计为例：BIM设计为暖通功能提供了针对管网及布管的三维建模功能，用于创建供暖通风系统。可以使用内置的计算器一次性确定总管、支管、甚至整个系统的尺寸。几乎可以在所有视图中，通过在屏幕上拖放设计元素来移动或修改设计。BIM为电力照明和电路设计定义导线类型、电压范围、配电系统及需求系数，有助于确保设计中电路连接的正确性，防止过载及错配电压问题。BIM为给排水系统建模，在设计时，只需定义坡度并进行管道布局，该软件即会自动布置所有的升高和降低，并计算管底高程。在任何一处视图中做出修改时，所有的模型视图及图纸都能自动协调变更，因此始终能够提供准确一致的设计及文档。
此外，综合管廊的BIM设计模型设计在解决图纸中的错漏碰撞等问题、管线洞口预留问题、既有管线定位及与主体的碰撞检查、管线入廊安装技术模拟等方面有一定的优势，也为后续的综合管廊运营管理维护提供了极大的便利，未来可利用“BIM+GIS+物联网”技术为“智慧城市”的建设奠定基础。
五、结论与展望
BIM技术为市政综合管廊的设计提供了便利，通过分析城市综合管廊BIM技术的应用方法，论证了该技术在提高综合管廊设计质量和设计效率等方面起到了以下几个方面的作用：
（一）加强了设计信息融通效率。工程师设计意图不再通过2D施工图流转传递，而是通过中心文件，实现设计信息的互融共通。
（二）多种设计模式的协同设计，为城市综合管廊这种复杂构筑物的设计，提供了高效高质的工作开展方式。
（三）基于BIM技术，通过参数化的三维模型进行碰撞检查、管线综合等应用，提高了图纸深化工作的效率。
未来，在城市综合管廊的设计工作中，BIM技术的应用还需加强设计模式的研发、应用与深度改革，同时要不断提高设计设备和信息载体的质量，促进城市综合管廊BIM设计技术更好跟快的发展。
参考文献：
[1]姜天凌，李芳芳，苏杰，潘艳艳，赵航，刘百韬. BIM在市政综合管廊设计中的应用[J]. 中国给水排水，2015，31（12）：65-67.
[2]童丽闺，杨浩. 城市地下综合管廊信息化建设探讨[J]. 科技资讯，2017，15（02）：36-37.
[3]李家斌. 应用BIM的综合管廊三维建模探讨[J]. 科技创新导报，2017，14（21）：34+36.
[4]胥方涛，王立轻，焦剑峰，汪莉，张子叶，徐跃卫. BIM在城市综合管廊项目中的实施模式探讨[J]. 建筑经济，2017，38（12）：46-50.
[5]周文，李倩楠，潘良波，杨国敬. BIM+GIS的综合管廊智能化管理平台研究与实现[J]. 城市勘测，2017（06）：31-35.
基金项目：湖南城建职业技术学院院级课题18KTYB05
关键词：综合管廊;BIM技术;设计
一、城市综合管廊设计特性分析
（一）集成化程度高。管廊中的管线种类集成化高，涵盖了给水管道、排水管道（雨污管道）、中水管道、强电管道（电力电缆）、弱电管道（通讯管道）、燃气管道、热力管道等等。这些所有的管线都必须在有限的设计空间内合理的布置，避免相互碰撞或者相互影响，例如：污水管道埋深大、燃气管道需单独成仓、给水管道与电力管道的敷设距离制约等。
（二）管廊设施复杂。在管廊设计时，需要充分考虑照明、通风、排水、消防、监控、监测等设施的全面建设，这些附属设施的建设也为设计提高了难度，同时也提高了管道碰撞的危险系数。
（三）廊体结构复杂。传统管道开槽施工方法施工完成后便将管道隐蔽，待检修时再挖开;综合管廊为了便于维护检修，需要在廊体上预留检修口、采光口、逃生口、通风口等多种预留洞口，往往需要等到管线安装施工时才能准确确定洞口的大小和位置，只能采用后开洞口的方式实现管线的安装。
（四）施工条件复杂。大型的城市综合管廊往往会设计在城市中心地段或者交通繁忙地段，城市地下同时兼有地铁工程、人防工程等。综合管廊在设计定线和标准横断面设计的时候就要处理好与各类地下构筑物之间的位置关系。同时，管廊自身的交汇、转折等重要节点的设计也要充分的考虑其与周边建筑红线之间的距离和将来的施工环境，尽量做到与周边设施协调共建。
二、BIM技术应用现状分析
在 BIM 技术方面，国外研究及应用相对成熟，国内研究及应用正处于由初步阶段向深化阶段发展的过渡时期，可供借鉴项目的数量并不多。在综合管廊设计技术方面，CAD的二维设计技术已经成熟，与之相关的规范规定也在逐步的修编过程中日趋完善。但设计的冲突性和协同性还没有得到很好的解决，主要体现在CAD设计时各专业的介入时间有明显的先后顺序，使得设计主体在各专业之间直线传递，设计的整体性和交互性较差。BIM设计技术的介入可以使传统的“线性”设计模式变成“点-面”式设计模式，各专业的设计都在中心文件的设计模型中平行展开，便于设计信息的交互，避免了修改和返工。
三、综合管廊设计中BIM技术的应用要点分析
（一）综合管廊BIM设计业务流程分析
以设计工作的核心任务，即施工图设计流程为例：施工图的设计流程可分为“协同设计阶段-施工图设计阶段-设计成果交付阶段”。
（1）协同设计阶段。基于BIM的综合管廊设计，在工作流程中不再进行“建筑-结构-管网综合MEP（机械、电气、管道）”的单项线性设计，而是由各个专业建立自己的BIM模型，通过中心数据文件，将各专业的模型共建成“综合管廊BIM模型”
（2）施工图设计阶段。各专业根据“综合管廊BIM模型”，进行深化设计，包括结构施工图、管网综合（MEP）施工图、建筑施工图，预支相对应的，还会生成各专业的BIM深化设计模型。
（3）设计成果交付阶段。在施工图纸方面，与传统图纸的审批、交付、归档无异，但是相较传统设计流程的设计成果，使用Revit技术和建筑信息模型（BIM）生成的各个专业的施工图纸BIM模型也要同步进行审批、交付和归档，以便为后期的综合管廊运营管理，提供更直观的数据信息平台。
（二）综合管廊BIM设计工作方式分析
（1）链接协同设计方式。该设计工作方式是设计工程师，向设计中心文件平台，提供该专业的本地设计文件的链接，其他专业的设计师可通过链接访问该专业的设计文件，但是不能编辑，该文件由该专业的设计工程师编辑后手动更新至数据平台。该工作方式的信息传递效率较低，但对电脑等设备的要求也较低，适合于协调性要求不高、设计冲突发生概率不大的区段进行设计。
（2）集成协同设计方式。该工作方式是将各专业设计工程师的本地文件与中心数据平台文件进行双向同步更新，即任何一处变更，所有相关内容随之自动变更。所有Revit MEP模型信息都存储在一个位置。因此，任一信息变更都可以同时有效地更新到整个模型。参数化技术能够自动管理所有变更。
四、综合管廊BIM设计成果交付分析
以MEP设计为例：BIM设计为暖通功能提供了针对管网及布管的三维建模功能，用于创建供暖通风系统。可以使用内置的计算器一次性确定总管、支管、甚至整个系统的尺寸。几乎可以在所有视图中，通过在屏幕上拖放设计元素来移动或修改设计。BIM为电力照明和电路设计定义导线类型、电压范围、配电系统及需求系数，有助于确保设计中电路连接的正确性，防止过载及错配电压问题。BIM为给排水系统建模，在设计时，只需定义坡度并进行管道布局，该软件即会自动布置所有的升高和降低，并计算管底高程。在任何一处视图中做出修改时，所有的模型视图及图纸都能自动协调变更，因此始终能够提供准确一致的设计及文档。
此外，综合管廊的BIM设计模型设计在解决图纸中的错漏碰撞等问题、管线洞口预留问题、既有管线定位及与主体的碰撞检查、管线入廊安装技术模拟等方面有一定的优势，也为后续的综合管廊运营管理维护提供了极大的便利，未来可利用“BIM+GIS+物联网”技术为“智慧城市”的建设奠定基础。
五、结论与展望
BIM技术为市政综合管廊的设计提供了便利，通过分析城市综合管廊BIM技术的应用方法，论证了该技术在提高综合管廊设计质量和设计效率等方面起到了以下几个方面的作用：
（一）加强了设计信息融通效率。工程师设计意图不再通过2D施工图流转传递，而是通过中心文件，实现设计信息的互融共通。
（二）多种设计模式的协同设计，为城市综合管廊这种复杂构筑物的设计，提供了高效高质的工作开展方式。
（三）基于BIM技术，通过参数化的三维模型进行碰撞检查、管线综合等应用，提高了图纸深化工作的效率。
未来，在城市综合管廊的设计工作中，BIM技术的应用还需加强设计模式的研发、应用与深度改革，同时要不断提高设计设备和信息载体的质量，促进城市综合管廊BIM设计技术更好跟快的发展。
参考文献：
[1]姜天凌，李芳芳，苏杰，潘艳艳，赵航，刘百韬. BIM在市政综合管廊设计中的应用[J]. 中国给水排水，2015，31（12）：65-67.
[2]童丽闺，杨浩. 城市地下综合管廊信息化建设探讨[J]. 科技资讯，2017，15（02）：36-37.
[3]李家斌. 应用BIM的综合管廊三维建模探讨[J]. 科技创新导报，2017，14（21）：34+36.
[4]胥方涛，王立轻，焦剑峰，汪莉，张子叶，徐跃卫. BIM在城市综合管廊项目中的实施模式探讨[J]. 建筑经济，2017，38（12）：46-50.
[5]周文，李倩楠，潘良波，杨国敬. BIM+GIS的综合管廊智能化管理平台研究与实现[J]. 城市勘测，2017（06）：31-35.
基金项目：湖南城建职业技术学院院级课题18KTYB05