王刚，韩德志，郑广亮，提姗姗

（北京城建设计发展集团股份有限公司，北京100037）

摘要：我院开展的，基于工作集协同模式下的地铁车站三维管线综合正向设计，借助于三维设计Revit系列软件及Bently协同办公平台，完成了从传统二维管综平面设计到可视化三维设计的转变。工作集协同的工作模式，确保了风、水、电及弱电系统专业在做设计时，从单专业独立的工作方式，转变为网络化多专业协同的工作方式，单专业设计时能够实时看到并规避其他专业管线，这从设计源头就解决了管线碰撞问题，工作效率较二维管综设计提高2~3倍，图纸设计质量也大大提高。

关键词：地铁车站三维管综正向设计工作集协同

0 前言

随着国家住建部及交通运输部相继发文助推BIM应用技术发展，轨道交通建设的有序审批遇上BIM设计技术的强力推进，这就为BIM技术应用于轨道交通设计及建设创造了条件。地铁工程作为一项复杂工程，机电设备安装工程中，管线安装是其重要安装组成部分。又因地铁车站工程所涉及的设备系统专业多，设备管线也繁多，且布局复杂。尤其是地下车站的设备区走廊，在净高和走廊宽度限定后，管线排布更加困难，各种管线与管线之间、管线与结构梁、柱之间频繁发生碰撞，给现场施工带来麻烦，不断的拆改造成过多的浪费和工期延误，甚至造成潜在的安全隐患。

1 三维正向设计软件、协同平台应用

目前BIM设计已经不再是单纯的翻模工作，众多的应用点可以用在设计、施工以及运维上。而正向设计的开展，离不开软硬件的支持。目前开展三维正向设计，最常用的机电设计软件有Revit、Bently、Rebro机电设计等，其中Revit又有多种第三方插件可供选择，例如鸿业BIMSpace、天正BIM、探索者TSRMEP等。每种软件及插件都有其优缺点，因此BIM 软件的适用化也是一个重要研究方向，要开发更多可以提高设计效率的辅助软件，使BIM正向设计变得更有效率，让工程师们更喜欢采用BIM 进行设计。

BIM协同平台，能够帮助我们实现对建筑工程全生命周期的监管；及时、透明、全面地让设计方、施工方及业主掌握项目情况；平台应用无时间、地域和专业限制。好的协同平台，能够提供便捷的应用方式，打通BIM应用各环节。目前常用的BIM协同平台有适合现场办公的e建筑、强于沟通和渲染的协助以及Bentley Projectwise协同管理平台^[1]。

2 工作集协同

依托BIM(Building ImformationModel建筑信息模型)技术和BIM软件搭建三维协同设计平台，可实现三维协同设计的功能。在济南轨道交通R3线工程实际项目中运用Autodesk Revit2016的BIM协同设计平台进行实践后，深感做好BIM的协同设计，选择正确的协同模式，对于BIM项目的推进及BIM成果至关重要。开展BIM三维协同设计，有助于提高设计质量，降低工程成本，效果显而易见，是三维工程设计技术发展的必然趋势。

目前三维设计协同常用的协同方式有两种：文件链接参照协同和基于中心文件的工作集协同。文件链接协同，类似于AutoCAD中通过CAD文件之间的外部参照，使得专业间的模型信息进行共享，如图1、图2所示。在协同模式下，我们可以通过Revit中的复制/监视、协调查阅的功能来实现不同专业模型文件间的信息沟通^[2]。

图1 文件链接协同示意-1

图2：文件链接协同示意-2

工作集协同，工作共享的工作模式利用工作集的形式对中心文件进行划分，各专业设计人在属于各自专业的工作集中进行设计工作。其设计内容，可以适时地在本地文件与协同平台上的中心文件进行同步更新。专业间可以相互借用属于对方专业的的构件图元进行交叉设计，从而实现信息实时共享。如图3所示。

图3：工作集协同示意

通过项目应用发现，两种协同方式，各有优缺点。工作集协同可以允许多专业同时编辑同一个项目模型，该种协同方式既解决了车站模型同时分区域建模的问题，也解决了同一模型可多人同时编辑的问题。但该其缺点也显而易见：中心模型文件大，影响软件运行速度；跨专业协同时软件运行稳定性较差，容易提示权限报错。而链接协同解决了多人同时分区域建模的问题，但无法实现多人同时编辑统一模型。其优点在于软件运行稳定，缺点无法实时同步更新。

考虑到三维管综专业正向设计主要为管线设计，中心模型文件较小，且后期针对不涉及各专业方案，且有多管线综合交叉碰撞的重要节点，主要由管综专业一人对节点碰撞进行调整，在Bentley协同办公平台上，开展工作集协同较链接协同更能提高工作效率。

3 二维管综与三维管综设计对比

传统的二维管线综合设计流程是，各专业完成本专业的管线设计，交由二维管综专业来协调各专业的管线平面及标高布置。该工作方式，只是将各专业的平面管线进行简单叠加，并按照既定的管线排布原则和技术要求来调整各种系统管线的相对位置和标高，再针对关键节点绘制局部剖面图。二维管线综合设计优点是设计人员对CAD操作软件应用熟练，但是缺点也显而易见。主要有如下几点：
（1）管线交叉仅靠经验与人眼观察分析，难以核查全部碰撞点，对于地铁车站这种大型工程，不同类型车站，梁上翻、下翻以及梁柱之间的页角变化也不同，常常解决了管线之间的碰撞，却忽略了管线与梁、柱及页角之间的碰撞。

（2）多专业、多系统管线叠合后的二维平面图纸，图面繁杂，不够直观。仅仅通过平面布置，辅以局部剖面的表达方式，难以对于管线交叉的关键节点表达充分。且局部剖面只是对剖面位置的管线标高进行精确定位，管线变化处的大部分的管段没有确定的标高。

（3）地铁工程中的管线排布也是一种系统性的工作，全专业全车站要统筹考虑。二维管综设计管线交叉处的处理仅为局部调整，很难将管线的连贯性统筹考虑，容易造成顾此失彼，解决一处碰撞，又带来其他碰撞。

由于传统的二维管线综合设计存在以上不足，采用BIM技术进行三维管线综合设计方式就成为解决地铁车站复杂管线布置问题的优选解决方案。对于地铁车站这种大型复杂的工程项目，采用BIM技术进行三维管线综合正向设计，具有明显的优势及意义。BIM管线模型搭建，更像是对管线一次的虚拟安装，此外，建模过程同时也是一次全面的“三维校审”过程。在此过程中可发现大量隐藏在设计中的问题，这些问题往往不涉及规范，但与专业间的配合程度紧密相关，这在单专业校审过程中难以发现。与传统的二维管综设计对比，三维管线综合正向设计的优势主要体现在以下几个方面：

（1）三维管线综合正向设计，采用的是工作集协同，所有专业、系统管线均在同一模型中体现。三维设计均按真实尺度建模，这就使得原传统二维表达里省略的部分（如水管、风管保温层等）均在模型中体现，从而将一些二维看上去没问题，而又实际存在的深层次问题暴露出来。各专业在管线设计过程中，亦对专业之间的冲突进行调整。

（2）三维模型可利用Revit或Navisworks软件进行全面管线碰撞检查，核查出的管线之间、管线与土建之间的碰撞问题反提给各设计人员进行模型调整，快速解决碰撞。

（3）三维BIM模型，在指导现场施工方面，可以采用模型浏览、漫游等多种手段，直观的判断各专业、系统管线之间的相对位置关系，参照施工。

总而言之，BIM三维管线综合设计，能更加直观、明了、高效、充分、精确的帮助我们协调各专业、系统管线布置。

4 三维管综正向设计流程

三维正向设计就是一个“节约型”设计。此前限于技术发展的现状和设计人员掌握BIM 技术的程度，还很难做到完全意义上的BIM 正向设计。大部分企业采用的BIM 设计应用是翻模，而翻模只是BIM 发展的一个过渡，应用BIM进行设计的目标是能够直接在三维环境下进开展设计^[3]。

基于BIM的管综正向设计，需要我们在设计阶段就使用BIM作为工具替代CAD开展设计。正向设计开展前，管综专业需要利用BIM技术确定管线分仓方案，机电专业根据分仓原则梳理管线走向，规避局部区域可能出现的净高过低问题，通过协同作业完成各专业的BIM模型，最后对于现有的模型进行管线综合调整，交付成果文件。这种管综BIM正向设计会极大的简化由于配合问题等造成后期调整的工作量。管综设计流程如图4所示。

图4 三维管综正向设计流程图

5 结论

近两年参与的地铁车站设计项目，多是BIM应用项目，有正向设计，也有翻模。以上大多是近两年通过BIM管综正向设计应用所作的经验总结。三维管综正向设计，对提高设计院的图纸质量、指导现场管线施工等都发挥了重要作用。但BIM的应用及意义远不止于此，还需要建设、设计、施工等多部门共同协作，助力BIM发展。

参考文献

[1]何关培.BIM和BIM相关软件[J].土木建筑工程信息技术，2011(4):110-117.

[2] 王磊.基于Revit的BIM协同设计模式探讨[A].天津大学、天津市钢结构协会.第十四届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C].2014:4.

[3]李雷,闫文凯.建筑工程三维协同设计流程形式研究[J].土木建筑工程信息技术，2013(5):15-17.

第一作者简介

王刚男，工程师，硕士，现在北京城建设计发展集团股份有限公司任职，主要从事BIM工程应用、BIM协同化设计等相关工作。

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