淺談總圖運輸專業設計理念的轉變

□□ 楊路林

淺談總圖運輸專業設計理念的轉變

Concept Transformation in General Layout Design

□□ 楊路林

1 總圖運輸專業設計現狀

我國總圖運輸專業經過五十年的發展，在理論和實踐上已經擁有了大量的科學積累。在我國專業設計院都設置總圖運輸專業，有些設計部門只承擔總平面設計、豎向設計、土方工程、道路工程、雨水排除、管線綜合及綠化工程設計；有些設計部門在此基礎上還承擔鐵路線路、道橋（涵）工程、防洪工程及碼頭工程設計等。總圖從某種程度上講，是一門邊緣專業，屬于應用工程學科，它要了解的知識很廣泛全面，所有的設計都貫穿其中。區域規劃、城鄉規劃、鐵路工程、公路工程、港口碼頭、工程地質、工藝、土建、水暖、供電、造價等基本知識都要有所了解。從眾多的因素中歸納、排列決定性因素，對其從多個角度進行論證，這樣能更好地做好工程總體布置方案，也是總圖運輸專業設計的特點。

目前，總圖運輸專業設計人員有一定的規模，完成的設計成果豐富，但缺乏應有的理論總結，不少人僅局限于工程項目的具體工作，從而導致我國總圖運輸專業理論體系不健全，至今尚未形成各具特色的學術流派，現在已很少有總圖運輸學術交流活動。

總圖專業在各種行業的設計中占有重要的地位，尤其是冶金、化工、交通運輸領域，大部分行業的設計部門均采用CAD軟件輔助繪圖。

2 總圖運輸專業設計發展方向

隨著市場經濟的不斷完善和設計理念的變化，總圖運輸專業自身需要加強和完善的地方有以下幾個方面：

2.1 從定性設計向定量設計理念轉變

總圖運輸設計是對廠區場地范圍內的建筑物、構筑物、機電設備、露天堆場、運輸線路、管線、綠化及美化設施等作全面合理的相互配置，并綜合利用環境條件，創造出工廠生產需要的統一的建筑群體。工廠總平面設計是一個矛盾組合體，僅憑設計者個人經驗進行設計已不能完全適應當前工程總承包（EPC及EP）市場的要求。必須逐漸加強定量化設計，扭轉以經驗為主的總圖設計模式，改變定量論證較少、定性分析多、缺少科學論證體系的局面，提高總圖的科學論證依據，增強總圖布置的說服力。

2.2 借助計算機軟件增強總圖定量設計依據

目前國內工業設計院總圖專業的設計手段主要采用CAD手工繪圖，勞動強度大。借助計算機軟件輔助設計一般應用在土方工程設計，可快捷進行平衡計算及場地設計標高的調整。從2008年起，天津水泥工業設計研究院有限公司總圖運輸專業根據公司中長期科研發展規劃，結合行業總圖設計，將計算機輔助設計軟件的二次開發應用列入設計日程。首先以水泥廠高臺段復雜地形總圖土方優化設計為突破點，先后與飛時達軟件有限公司聯合開發“土石方分層計算”和“繪制場地平土斷面圖”軟件功能；結合北京理正軟件設計研究院有限公司的理正巖土邊坡治理軟件，以高邊坡巖土工程為突破口，對特殊土地區的邊坡治理進行優化設計。

（1）土石方工程土石量分層計算

水泥廠建設工程建設場地，一般會遇到上有覆蓋土，下面有巖石，具有一定坡度的場地。以往的設計中具體的石方量無法算出，只能估算出一個土石混合量。這給施工組織以及工程費用控制帶來了較大的困難。隨著對工程控制的精確度的不斷提高，土方工程中所隱含的石方就需要有一個明確的量，這樣一方面可以通過調整設計標高來減少或避免石方，另一方面也便于工程的管理控制。因此，我們與飛時達軟件設計公司共同探索，將工程地質鉆孔圖中的地層信息錄入，形成類似于自然地面線的地層分界線，作為石方計算時的巖石面。石方計算時，自然地面標高的采集方法與土方計算時相同，只是所采集的地面標高信息為錄入的工程地質信息，設計標高的采集與土方計算時錄入的標高相同。石方的計算與統計與土方計算方法相同，計算結果會在圖表單獨列出，以滿足土方工程量計算中土石方分離計算的設計要求，從而在EPC項目中實現更加接近實際情況土石方工程量的計算。

（2）交互式界面繪制任意設計剖面圖

在水泥廠總圖設計時，經常會遇到一些工程地質不良的場地或是需對部分建構筑物地基進行特殊處理的地帶，這些問題在總圖中表達得形象不直觀。為了更好表達總圖的設計意圖以及優化總圖、土建基礎設計，我們與飛時達軟件公司合作開發出一項基于土方圖就能繪制出任意位置的帶有地層、自然地面、設計地面、建筑物等信息的剖面圖的功能，從而可以通過斷面來展現土方施工、土建基礎等垂直方向的建設條件，為總圖布置提供更詳細的依據，包括建筑物設計標高、地面原始標高、地層性質、深度和厚度，使總平面圖方案與土建基礎設計條件結合起來。為了具有直觀到自然地形與場地整平后的效果，在場地任意處可自動繪制出斷面土，可看到填挖土石方的厚度，也可觀察到該斷面自然地形的起伏變化，從而檢查設計標高是否結合自然地形標高，總體降低填挖方總量，降低工程費用。

（3）特殊土地區邊坡治理及優化設計

目前建在特殊土區域（膨脹土、濕陷性黃土等）的水泥廠工程項目日益增多，復雜地形的建設場地需要特殊的邊坡治理設計，需加大人力、物力投入，以滿足設計進度及安全質量的要求。結合2009年購置的北京理正巖土工程軟件計算模塊，增加高邊坡治理措施及基礎處理方式，滿足了特殊土高邊坡處理治理方案的要求，對提高巖土方面的綜合設計能力有較大幫助，同時能夠優化總圖布置和臺段劃分及高差的合理確定。這一領域利用計算機軟件輔助設計，經濟效益非常明顯，節約人力，提高勞動效率，滿足了設計咨詢、尤其是國內外總包工程的需要。對于地形起伏大、地質條件復雜的水泥廠高邊坡工程設計方案可多次調整，提高了設計優化的計算速度和效率。

2.3 從二維空間設計過渡到三維空間設計

目前，水泥廠工程設計主要以二維空間設計為主，借以CAD計算機軟件輔助繪圖。設計者花費大量的時間從事圖面表達，立體空間只能以二維平面形式表現出來，其理念形成圖紙成果的過程，沒有實現設計者與工程之間的互動，很難避免誤差甚至錯誤的出現。

采用三維軟件進行設計，可以建立完整的、直觀的、可視化的工廠模型。三維工廠模型帶有完整的信息屬性，在設計過程中，項目的參與者可以對模型進行“實體漫游”般的直觀審查。設計完成后，特別是對于總承包工程，涉及的機電設備、非標準件、各種管道、建構筑物等可以提供完整的工業化模型數據庫。

通過三維工廠設計，不但可以在設計過程中進行各種實體對象的碰撞檢查，而且還打破了專業界限，使各專業之間有機地聯系起來，從而減少了施工現場因錯、漏、碰、缺等設計原因造成的修改和損失。

總圖運輸專業以revit設計軟件平臺，結合工藝三維車間模塊，進行三維工廠設計的研發儲備工作。目前，總圖運輸專業嘗試revit設計軟件平臺接口對CAD三維地形圖的支持，錄入生成三維地形圖。尋求對飛時達土方工程場地整平后臺段三維的支持，錄入建構筑物、道路、邊坡、擋墻等，并能準確計算和統計工程量。形成后的三維工廠總圖提供總體及單體車間、構筑物的坐標及標高的控制及修改互動，并能從任何視角觀察建成后的工廠景觀。目前上述工作在院公司科研中心的統一領導下正在有序地進行。

三維參數化設計從根本上解決了人的設計思想與工程實際之間的最佳表達與互動，把設計工作從人大量地從事圖面表達的勞動變成人的設計創造過程，繁雜的圖表表達工作主要由計算機來完成。設計工作由手工制圖到計算機制圖，大大提高了設計效率，而三維參數化設計比二維設計在設計理念及制圖的質量上又有質的變化，因此三維參數化設計將是計算機輔助設計的第二次“革命”，是未來設計行業發展的必然選擇。

綜上所述，總圖運輸設計理念正在由定性向定量轉變，由普通CAD輔助設計向專業軟件設計轉變，由二維空間設計向三維空間設計轉變，總圖運輸設計在未來有更廣闊的發展空間。

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沈 穎