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      行業資訊

      BIM在市政設計中的應用,加速解決市政設計難題

      新聞時間:2024-05-07 文章來源:網絡 文章作者:admin

      如今的建造業時代,傳統建造模式并不滿足建立各結構、管道或設備的定義及屬性,難以符合現代復雜建筑物的信息需求,依此信息業開始廣泛地發展面向對象概念以解決CAD系統的缺陷,發展出具有三維視圖及對象功能的BIM,并能結合其他開發插件語言,開發出能應用于其他領域的系統,以完成更加復雜的應用。


      一、波形鋼腹板組合橋梁的BIM應用

      波形鋼腹板組合橋梁是一種自重輕、預應力效率高、抗震性能好的新型組合結構,項目主要依托深圳市政院設計的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技術應用與研究工作。南淝河特大橋,項目總體規模在國內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,創新實現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度強震區橋梁設計具有重要實踐參考價值。

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

      1、適用于空間曲面的橋梁建模技術路線

      波形鋼腹板組合橋梁的BIM設計在國內屬首創,橋梁造型為空間曲面,常規BIM建模工具難以精準完成橋隧結構的設計,在深入研究相關適用建模軟件后,探索出一種適用于曲面橋梁的準確建模方法,解決了大型復雜空間線形橋梁上部結構模型建模困難的問題。在模型創建的同時,形成大量組合橋梁專用構件庫,為同類型結構橋梁積累了大量基礎。

      2.、BIM技術對超大超寬波形鋼腹板進行動態優化和管理

      作為國內相關領域的第一次BIM應用,可對建成后的BIM模型進行可視化檢驗,對橋梁的設計方案進行進一步深化。在模型基礎上添加時間進度信息,進行4D施工模擬,直觀地展現施工的界面、順序與進度情況,對施工過程進行準確預演,優化工期安排。本項目對Navisworks軟件進行二次開發,對施工過程信息進行管理??稍谀P椭胁殚喐黝愂┕ば畔?,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。

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      3、在同類橋梁中首次應用可視化施工交底技術

      波形鋼腹板組合橋梁部分節點施工工藝為特有形式,如波形鋼腹板與頂底板的連接、波形鋼腹板的安裝以及施工過程中的線形控制等,使用傳統的圖紙表達較為困難。通過可視化交底,大大提高鋼構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展應用,對國內同類結構橋梁的BIM應用具有開拓性的貢獻,使我國此類橋梁的建設達到國際先進水平。


      二、城市軌道交通的BIM應用

      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,項目功能較為復雜,涉及40個以上的專業,不同專業對應的BIM軟件也不同,協同難度大。經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標準體系下展開工作,保證BIM應用的標準化和規范化。利用Projectwise搭建協同設計平臺,對各類設計數據進行統一管理,以Autodesk系列軟件為主體,配合其他各類應用軟件并行的方式進行BIM應用,打破不同軟件間的協同壁壘,提高設計人員工作效率,并對設計成功進行優化,實時管控項目質量及進度。

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      BIM應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、照明優化、監控模擬、參數化設計等。同時,將全專業模型進行整合,指導精裝修和標志專業的末端進行定位,將此類問題集中在設計階段進行解決,避免施工時因天花、燈具等與土建及機電設備發生碰撞導致返工及工期延誤。在本項目開展過程中,項目組還專門組建開發團隊,針對設計人員的使用習慣開發了效率插件包。插件可將不同版本、類別的構件進行分類管理,并且支持實時預覽和檢索,可讓使用者快速找到自己需要的構件。在同類項目開始前,還可以將重復率較高的構件進行批量導入,提高工作效率。并且還開創性地解決了Revit無法跨項目傳遞族文件和項目內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物,軟件完全由深圳市政院自主開發,將限界標準和常用公式進行內嵌,使用者只需輸入關鍵數據就可將計算結果導出至Excel表格中,并可同步生成CAD限界輪廓,提高設計者工作效率,避免人為因素的計算錯誤。目前正在開發生成三維輪廓的功能,此舉可將限界專業與其他相關專業在Revit中進行協同工作。


      三、道路工程的BIM應用

      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,設計速度80km/h,重交通等級。輔路單向雙車道,為城市次干路,設計速度40km/h,中等交通等級。項目設計團隊面臨工程項目體量大、路線范圍情況復雜(包括新建道路、舊路升級改造、拆遷征地等)、設計周期緊張、涉及專業眾多且跨部門跨地區協作、項目情況復雜、與業主順暢溝通存在困難等諸多挑戰。

      為應對涉及專業眾多且跨部門跨地區協作的挑戰,項目設計團隊利用PW搭建協同設計平臺,實現專業實時并行配合與數字化提資。降低溝通壁壘,節省協調溝通時間,累計減少項目圖紙匯總上報時間30%,讓設計師更多專注設計產品。為應對設計周期緊張的挑戰,道路設計師使用參數化模板驅動,快速生成精確道路、隧道設計成果。市政給排水及電氣設計師可充分使用本地化管線構筑物開展設計工作,并進行管線綜合優化設計。得益于設計數據高流轉性,橋梁設計師可便捷完成橋梁方案設計-結構受力分析-三維配筋工作流,獲得和交付高質量設計作品。每階段設計時間為傳統設計流程的80%。

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      為應對工程項目體量大、路線范圍情況復雜的挑戰,項目設計團隊憑借實景建模技術及定制航拍設備,可生產高精度、高信息豐度、高實時性實景模型。為設計師提供直觀、真實、多維度場地信息,減少現場踏勘時間成本,從原來相當預定10次現場踏勘減少為兩次。近12公里路線所涉及征地、拆遷與舊路改造情況復雜,實景模型助力最優方案決策。為應對項目情況復雜,與業主順暢溝通存在困難的挑戰,項目設計團隊發布輕量化模型,在方案匯報中發揮巨大作用。設計模型所生成的VR場景,給設計師和項目業主帶來工程場景的沉浸式體驗,為闡述設計意圖,推敲工程細節,后期運維決策提供便利。

      運用BIM技術,將助力企業在設計項目管理上實現有效的進步。經本項目驗證,項目設計團隊采用先進的生產和管理工具,可以實現集成化設計,可以實現設計創新、設計優化,提高團隊設計水平。項目信息在各參與方之間實時順暢流通,最終實現“更好作品,更好交付”。


      四、BIM數據管理平臺

      在現代化城市綜合管理中,運用信息和通信技術手段,感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息,打造城市級大數據中心。對城市規劃、工程建設、民生、環保、公共安全等智慧城市需求做出快捷智能響應。深圳市政院傾力自主研發的“城市基礎設施信息管理平臺”,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設施信息數據和GIS信息數據集中管理,形成集城市實景地形管理、地下管線管理、地質管理、城市地下空間管理于一體的城市基礎設施綜合大數據管理平臺。為城市規劃、建設、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劃多規合一管理。實景地形能夠反映出周邊地形地貌及坐標、高程、面積、體積等信息,再現直觀、真實、多維度城市場地信息,可為城市規劃、政府征地、拆遷與舊改提供依據,可作為工程建設管理和智慧城市的底層數據載體。

      2、地下管線管理

      將城市級別的各專業地下管線數據導入本系統中,在地圖上對管線進行各種屬性信息查看。能方便地統計任意選擇區域內管線信息,并生成統計報表??蓪芫€進行多種編輯操作和管道剖面分析、碰撞分析。平臺內管線數據可以作為底層數據,服務于產權單位的資產管理。 

      3、城市地質管理

      支持查詢鉆孔,提取鉆孔區域數據、建立不同顏色的地層模型、生成地質體,剖切并查看三維地質體和地下三維模型。依托平臺積累的城市級地質信息,提供工程建設勘察數據服務,提供工程施工進度及安全管理服務。未來還可為城市環境監測提供數據接口。

      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、地質信息形成地下空間綜合模型,形成BIM微觀+GIS宏觀的室內外模型。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、管線與地層的關系;提取三維地質體,方便查看地下管線、隧道、鉆孔、地下建筑物等內容??蓪Φ叵氯S模型進行模擬開挖,直觀快速地分析三維地質及地下管線情況,為地下工程施工提供準確的數據依據,對項目進行科學管理。對項目施工中的管線、地質情況進行安全保護等科學管理。

      未來將不斷進行平臺功能模塊的創新研發,把大數據技術與城市交通規劃相結合,進行動態交通仿真,全面掌握交通流量預測、交通出行特征、區內與主城區客流交換特征,以及主要通道客流識別,保證規劃、設計項目科學、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。先進的智慧城市設計理念和技術,使工程項目建設和管理更加低碳、智能、高效。未來將整合地形圖與城市規劃管理、軌道交通管理、道路橋梁信息管理、橋梁隧道管理、城市規劃管理等業務到“城市基礎設施信息管理平臺”中,使其數據更加豐富,功能更加完備,成為一體化的智慧城市大數據中心平臺。利用先進的信息技術,積累城市基礎設施大數據,可為實現城市智慧式管理和運營打下基礎,進而促進城市的和諧、可持續發展,創造更美好的城市生活。

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      五、“BIM+”應用

      隨著近年高科技產業的大力發展,BIM+應用也層出不窮。無人機已成為工程信息化數據采集的重要技術手段。超高精度無人機傾斜攝影所采集整理的實景模型、地形數據,為BIM技術在設計階段的初始信息輸入提供了有效的數據支持?,F已廣泛應用于深圳市政院市政、軌道交通等板塊的設計及BIM應用當中。如深汕特別合作區望鵬大道、鄭州西四環快速路、東莞灣區大道、東莞桑茶快速路等項目,為設計成果與周邊環境的有效結合與提升,帶來了巨大的技術效益。

      AR技術在市政工程的應用,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據資料,更便利于設計與管理人員對大型復雜工程項目的規劃、設計、投標、報批、管理,對各種規劃設計方案進行輔助設計與方案評審。對規劃項目進行真實的“呈現”,使得很多往常不易察覺的設計缺陷能夠輕易地被發現,減少由于事先規劃不周全而造成無可挽回的損失,提高了項目的評估質量。深圳市政院早期研究工程設計三維可視化表現時,已開始了這方面技術的探索,如錦言大橋的AR應用,目前在多個項目中落地應用。

      3D打印技術有著精度高、可將三維圖形精準生成實物的特點?!吧钲诓屎纾ū闭荆┐髽驑蛄?D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,以設計數據文件為基礎進行3D模型分解、使用米白色PLA線(聚乳酸)材料逐層打印制造。3D打印技術生成物精度非常高,于此同時,也避免了機器 切割的不精準以及材料浪費的缺點。

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