基于BIM 技術(shù)的地下車庫(kù)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

黎曉楠

（廣州珠江外資建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510060）

0 引言

地下車庫(kù)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)性的工作，需充分協(xié)調(diào)地上及地下土建條件與管線安裝等問題。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式僅依靠有限的CAD 圖紙作為建筑、結(jié)構(gòu)及設(shè)備等專業(yè)的協(xié)調(diào)工具，不能全面地整合各專業(yè)設(shè)計(jì)信息，及時(shí)更新、互通資源信息，部分問題未能從設(shè)計(jì)階段暴露并得到及時(shí)溝通解決，為方案的推進(jìn)、施工埋下隱患。

建筑信息模型BIM，是以建筑物三維信息化為載體，貫穿于建筑物全生命周期，將設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維等所需要的信息關(guān)聯(lián)起來，各工種協(xié)同工作而形成的建筑物信息數(shù)據(jù)庫(kù)[1]。具有直觀性、可分析性、共享性、可管理性、模擬性等特點(diǎn)[2]。BIM 技術(shù)作為新型三維設(shè)計(jì)方法，為傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中協(xié)同設(shè)計(jì)效率低下、無法模擬建成效果、人防平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換難以實(shí)現(xiàn)等問題提供解決途徑。

現(xiàn)階段我國(guó)的BIM 技術(shù)應(yīng)用仍處于初級(jí)發(fā)展階段，針對(duì)BIM 技術(shù)運(yùn)用于地下車庫(kù)的相關(guān)研究主要應(yīng)用點(diǎn)在管線綜合、施工安裝、工期優(yōu)化等方面，針對(duì)設(shè)計(jì)階段的研究主要對(duì)基礎(chǔ)建模、圖紙校核、碰撞檢查、工程量統(tǒng)計(jì)和CAD 出圖等基礎(chǔ)應(yīng)用的探索[3]，且大部分工程案例以BIM 模型作為CAD 設(shè)計(jì)成果的驗(yàn)證，或作為管線綜合深化等專項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)手段，全面正向設(shè)計(jì)較少[4]。

本文以某人防地下車庫(kù)工程為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在施工圖深化階段介入BIM 技術(shù)作為優(yōu)化方案手段，并完成施工圖出圖。以期探究BIM 技術(shù)在方案優(yōu)化過程中的基礎(chǔ)應(yīng)用、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換應(yīng)用及管理協(xié)調(diào)方法，為后續(xù)項(xiàng)目全面正向設(shè)計(jì)提供實(shí)例參考。

1 地下車庫(kù)設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

1.1 工程概況

案例工程為1 層人防地下車庫(kù)，上部為3 棟高層住宅塔樓，地下車庫(kù)建筑面積9900m2，平時(shí)主要功能為機(jī)動(dòng)車庫(kù)和非機(jī)動(dòng)車庫(kù)。其中人防地下室建筑面積為7464.87m2，戰(zhàn)時(shí)功能為醫(yī)療救護(hù)站，二等人員掩蔽所及一個(gè)區(qū)域人防電站。

本項(xiàng)目并非全流程正向設(shè)計(jì)，而是在現(xiàn)有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的基礎(chǔ)上與業(yè)主確定初步設(shè)計(jì)方案，施工圖深化階段建立BIM 模型并進(jìn)行BIM 相關(guān)應(yīng)用。該工程案例體量雖小，但平時(shí)與人防地下車庫(kù)功能要素齊全，可較好模擬BIM 技術(shù)在地下車庫(kù)的基礎(chǔ)應(yīng)用、人防平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換及各專業(yè)間協(xié)同的設(shè)計(jì)過程。項(xiàng)目Revit 土建模型如圖1 所示。

圖1 項(xiàng)目Revit 土建模型

1.2 BIM 技術(shù)在地下車庫(kù)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)應(yīng)用

1.2.1 模型搭建前準(zhǔn)備工作

為確保各專業(yè)模型的統(tǒng)一性及準(zhǔn)確性，在建模工作前，創(chuàng)建統(tǒng)一的項(xiàng)目樣板、與總圖匹配的坐標(biāo)系及高程。塔樓、地下車庫(kù)分別在各自中心文件創(chuàng)建軸網(wǎng)、土建模型后，通過鏈接模型將各單體整合至總圖模型中，對(duì)應(yīng)總圖定位發(fā)布共享坐標(biāo)并鎖定，以確保不同位置的單體建筑實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確拼接。

1.2.2 指標(biāo)動(dòng)態(tài)管理

面積指標(biāo)、防火分區(qū)、停車效率等往往是地下車庫(kù)設(shè)計(jì)中較重要的指標(biāo)數(shù)據(jù)。通過Revit 中面積平面功能，設(shè)置對(duì)應(yīng)明細(xì)表，對(duì)地下車庫(kù)的指標(biāo)進(jìn)行管理以及監(jiān)控。

以防火分區(qū)面積管理為例，設(shè)計(jì)人員繪制防火分區(qū)面積平面用于推敲、優(yōu)化防火分區(qū)布局（圖2），當(dāng)防火分區(qū)超出規(guī)范限定數(shù)值時(shí)，聯(lián)動(dòng)的防火分區(qū)明細(xì)表實(shí)時(shí)標(biāo)紅數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警，輔助設(shè)計(jì)師了解情況并及時(shí)修改、調(diào)整方案。

圖2 Revit 繪制的防火分區(qū)平面

1.2.3 項(xiàng)目?jī)舾吖芸?/p>

為把控地下車庫(kù)空間質(zhì)量，機(jī)動(dòng)車停車位、車道、非機(jī)動(dòng)車道、歸家路徑等功能均有相應(yīng)的凈高要求。普遍做法是將已完成的土建模型和機(jī)電模型合并后，通過BIM 模型碰撞檢查作為二維設(shè)計(jì)成果的驗(yàn)證。而本項(xiàng)目嘗試運(yùn)用Revit 模型作為各專業(yè)技術(shù)互提資料，在設(shè)備專業(yè)著手設(shè)計(jì)前提供土建凈高管控條件。

方案深化過程中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)各區(qū)域凈高要求，繪制三維凈高管控面域（圖3），并生成對(duì)應(yīng)的凈高管控分色圖及模型作為建筑提資設(shè)備的前置條件。輔助設(shè)備專業(yè)更直觀地通過三維模型了解土建需求，便于各專業(yè)協(xié)調(diào)溝通、設(shè)計(jì)決策。

圖3 三維凈高管控面域局部

項(xiàng)目管綜檢測(cè)報(bào)告顯示凈高不足問題僅有3 處，結(jié)果驗(yàn)證了將凈高管控前置并運(yùn)用模型提資該工作方式的高效性。

1.2.4 多專業(yè)協(xié)同碰撞檢測(cè)

各專業(yè)在Revit 中完成設(shè)計(jì)并建模后，將土建及機(jī)電模型中心文件鏈接疊合（管綜與土建合模局部如圖4所示），通過插件檢測(cè)或聯(lián)動(dòng)Navisworks、Enscape 等三維可視化軟件進(jìn)行管線漫游，Enscape 項(xiàng)目管線漫游界面如圖5 所示，編制碰撞問題報(bào)告，以協(xié)調(diào)各專業(yè)沖突。

圖4 管綜與土建合模局部

圖5 Enscape 項(xiàng)目管線漫游界面

例如，在碰撞檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，第一防火分區(qū)與第三防火分區(qū)交接處的設(shè)備機(jī)房設(shè)置相對(duì)集中，大量管線需在僅有的空間中豎向交疊排布。管線最密集處的下方為機(jī)動(dòng)車停車位，凈高管控高度為2200mm，梁下僅預(yù)留了650mm 的設(shè)備空間，無法同時(shí)滿足風(fēng)管、水管及橋架在垂直方向同時(shí)敷設(shè)。與多專業(yè)溝通后，通過調(diào)整設(shè)備機(jī)房的布局、風(fēng)管路由等措施，土建條件及設(shè)備管線得到了優(yōu)化。

1.3 BIM 技術(shù)在平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1.3.1 平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換模擬

傳統(tǒng)的人防工程設(shè)計(jì)，往往由于人防與非人防部分的設(shè)計(jì)任務(wù)分屬不同設(shè)計(jì)院、戰(zhàn)時(shí)設(shè)計(jì)圖紙具有施工后置性等特點(diǎn)，導(dǎo)致溝通協(xié)作不順，施工質(zhì)量、進(jìn)度及成本難以保證[5]。

為實(shí)現(xiàn)平時(shí)與戰(zhàn)時(shí)地下車庫(kù)在同一個(gè)中心文件進(jìn)行聯(lián)動(dòng)模擬，且確保臨戰(zhàn)安裝及拆除內(nèi)容不影響平時(shí)地下車庫(kù)模型，在建模工作之始便設(shè)置平時(shí)及戰(zhàn)時(shí)兩種階段過濾器和工作集用以管理模型。設(shè)計(jì)人員對(duì)平時(shí)階段地下車庫(kù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，戰(zhàn)時(shí)階段的設(shè)計(jì)人員便能同步查看修改成果并調(diào)整人防工程相關(guān)設(shè)計(jì)。

1.3.2 人防門窗族庫(kù)建立及管理

本工程對(duì)應(yīng)《人民防空工程防護(hù)設(shè)備選用圖集》（RFJ 01—2008）、《防空地下室防護(hù)設(shè)備選用》（07FJ03）等圖集建立精細(xì)的人防設(shè)備族庫(kù)。將人防設(shè)備按平時(shí)安裝人防防護(hù)設(shè)備、醫(yī)療救護(hù)站戰(zhàn)時(shí)安裝門窗、人防非防護(hù)門進(jìn)行分類并建立明細(xì)表。對(duì)項(xiàng)目選用的人防門窗類型、名稱、尺寸、數(shù)量及安裝時(shí)間、圖集來源等信息統(tǒng)計(jì)管理，作為人防施工圖出圖依據(jù)，保證人防施工圖圖紙與模型的一致性。

相較于一般民用項(xiàng)目的門窗等構(gòu)件族，人防門具有特殊的開啟要求。本工程參考郝明昊[6]對(duì)人防門構(gòu)件族的應(yīng)用，根據(jù)人防門位置設(shè)置門開啟角度參數(shù)，模擬人防門開啟范圍對(duì)機(jī)電管線設(shè)施的影響。人防門模擬分析如圖6 所示。

圖6 人防門模擬分析

1.3.3 臨戰(zhàn)拆建工程量統(tǒng)計(jì)

BIM 技術(shù)應(yīng)用于人防轉(zhuǎn)換模擬為編制《結(jié)建人防工程平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換預(yù)案》提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。主要為以下兩個(gè)方面。

（1）為拆建工程量提供數(shù)據(jù)支持。以土建部分為例，根據(jù)項(xiàng)目所在地人防工程轉(zhuǎn)換預(yù)案編制指引的要求，對(duì)需臨戰(zhàn)砌筑或拆除的墻體、門窗、盥洗設(shè)備等工程量通過明細(xì)表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在表中增加工日含量、工日合計(jì)、綜合單價(jià)及費(fèi)用合計(jì)等數(shù)據(jù)，并將工程量統(tǒng)計(jì)表格提資相關(guān)專業(yè)進(jìn)行復(fù)核、測(cè)算，同時(shí)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。

（2）臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換內(nèi)容管理。為了更準(zhǔn)確地指導(dǎo)臨戰(zhàn)拆建工作，避免因設(shè)計(jì)疏漏造成轉(zhuǎn)換內(nèi)容的缺失等問題，本項(xiàng)目對(duì)應(yīng)平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換平面圖，將需臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的設(shè)備用房、水箱、臨戰(zhàn)拆除防火門、連通口、封堵口等模型構(gòu)件逐一輸入編號(hào)，按其屬性分類統(tǒng)計(jì)并形成表格，便于設(shè)計(jì)人員對(duì)臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換內(nèi)容的管理、查找及核對(duì)。

2 BIM 技術(shù)應(yīng)用總結(jié)及問題分析

本工程實(shí)踐的成果體現(xiàn)BIM 技術(shù)的模擬性、協(xié)作性、可視化、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)性等特點(diǎn)；在設(shè)計(jì)過程中有效地輔助設(shè)計(jì)人員通過三維模型理解二維圖紙內(nèi)容；高效地將土建與設(shè)備等專業(yè)結(jié)合為一體，協(xié)調(diào)各個(gè)專業(yè)間沖突；圖紙與模型的一致為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量及效率，減少設(shè)計(jì)變更提供了可行的辦法。本次BIM 技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下4 個(gè)方面。

（1）模型管理方面，通過統(tǒng)一樣板文件、工作集、階段過濾器、共享坐標(biāo)、族庫(kù)等準(zhǔn)備，為多專業(yè)、多階段同步進(jìn)行的土建、機(jī)電設(shè)計(jì)提供了便于管理的BIM 工作方法。

（2）多專業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)同方面，本次采用二維和三維模型結(jié)合的方式作為專業(yè)間相互提資資料。如建筑實(shí)現(xiàn)將凈高管控等條件通過平面和模型兩種方式提資設(shè)備，設(shè)備設(shè)計(jì)之初充分考慮土建需求，凈高不足問題比率降低，驗(yàn)證了該方法的有效性。通過運(yùn)用插件、模型漫游等形式得出碰撞檢測(cè)報(bào)告。在圖紙交付前發(fā)現(xiàn)土建和設(shè)備的碰撞或設(shè)計(jì)問題，及時(shí)協(xié)調(diào)并解決，減少后續(xù)施工反復(fù)、延緩工期等風(fēng)險(xiǎn)。

（3）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理方面，本項(xiàng)目多次靈活運(yùn)用Revit中自帶的明細(xì)表功能，實(shí)現(xiàn)防火分區(qū)等指標(biāo)動(dòng)態(tài)更新、門窗表及工程量統(tǒng)計(jì)與管理。為工程指標(biāo)、工程量及成本管控提供了數(shù)據(jù)支撐。

（4）模擬人防平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法，為平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換預(yù)案編制及工程量統(tǒng)計(jì)提供有效途徑。

本次實(shí)踐驗(yàn)證了BIM 技術(shù)在二維轉(zhuǎn)向三維設(shè)計(jì)管理及應(yīng)用上的便利性與高效性，但受到項(xiàng)目條件及各專業(yè)設(shè)計(jì)人員對(duì)BIM 技術(shù)運(yùn)用程度不同等限制，本項(xiàng)目未能實(shí)現(xiàn)從方案到落地全面正向的過程，但為后續(xù)全面正向設(shè)計(jì)應(yīng)用于地下車庫(kù)提供了部分思路、方法和技術(shù)支持。

3 結(jié)語

本次以某人防地下車庫(kù)工程為例，嘗試運(yùn)用BIM技術(shù)完成施工圖深化設(shè)計(jì)、多專業(yè)協(xié)同等實(shí)踐，總結(jié)出在模型管理、專業(yè)協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及人防平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換模擬上的工作方式方法及經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)相關(guān)BIM 設(shè)計(jì)應(yīng)用提供借鑒。