余 括

（軌道交通工程信息化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中鐵一院），西安710043）

0 引 言

隨著BIM 技術(shù)的推廣應(yīng)用，各大設(shè)計(jì)院都在嘗試基于BIM 的正向設(shè)計(jì)，單純基于Revit軟件無論是二次開發(fā)還是自主研發(fā)都無法完美解決特殊建筑形式的各專業(yè)BIM 正向設(shè)計(jì)。而整合Autodesk、Bentley、Tekla、Lumion 各大平臺的優(yōu)勢，通過其開放的數(shù)據(jù)接口、實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)在多平臺的扭轉(zhuǎn)，借助一套BIM 模型數(shù)據(jù)，完成站房BIM正向設(shè)計(jì)［1-4］。如圖1 所示的站房BIM 正向設(shè)計(jì)應(yīng)用流程。部分研究者使用Revit軟件中的建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、鋼結(jié)構(gòu)、漫游、碰撞等模塊建立相應(yīng)模型，通過二次開發(fā)及插件也實(shí)現(xiàn)了基于Revit的綜合模型創(chuàng)建。無論如何利用，開發(fā)Revit都存在一個致命的問題，即使是生成了BIM模型，但卻無法生成滿足國內(nèi)制圖標(biāo)準(zhǔn)的二維設(shè)計(jì)成果，也無法與國際數(shù)控加工平臺對接的，實(shí)現(xiàn)BIM 數(shù)據(jù)全生命周期傳遞。對于具有地域特色的站房景觀效果體現(xiàn)單純基于Revit軟件也無法達(dá)到滿意的效果。對于站房多平臺全專業(yè)BIM 模型整合、BIM 出圖、BIM效果展示尚未有實(shí)際工程進(jìn)行應(yīng)用研究。

圖1 站房BIM正向設(shè)計(jì)應(yīng)用流程Fig.1 The application process of station building BIM forward design

以某站房工程為背景，首先基于Revit 的建筑、混凝土結(jié)構(gòu)、機(jī)電BIM 正向設(shè)計(jì)，并完成其各專業(yè)施工圖、工程量輸出；然后基于Staad 的屋面鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架BIM計(jì)算分析，并通過其與Tekla的數(shù)據(jù)接口輸出主體桿件模型到Tekla中，實(shí)現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)屋面網(wǎng)架細(xì)部節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)及出圖與材料統(tǒng)計(jì)［5-9］，如圖2 所示。最終將Tekla 模型輸出為.skp數(shù)據(jù)格式文件導(dǎo)入到Revit 中進(jìn)行機(jī)電BIM 管線綜合設(shè)計(jì)，輸出管線綜合圖紙。同時將Revit模型通過與Bentley 的接口i-model 云技術(shù)導(dǎo)出為*.i.dgn 數(shù)據(jù)格式，Tekla 模型通過數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入到Navigator 中實(shí)現(xiàn)基于Bentley 平臺的數(shù)據(jù)無損整合，并保證BIM模型的輕量化傳遞，從而進(jìn)行碰撞檢測，為管線綜合提供數(shù)據(jù)支撐。完成以上所有工作后直接基于正向設(shè)計(jì)BIM 模型，將Revit模型導(dǎo)出為dae 格式、Tekla 模型導(dǎo)出為Skp 格式，最終扭轉(zhuǎn)到Lumion 軟件中創(chuàng)建最終站房基于BIM 正向設(shè)計(jì)成果的景觀模型及效果圖制作，如圖3所示。

圖2 Staad數(shù)據(jù)輸入到Tekla屬性映射設(shè)置Fig.2 Staad data is entered into Tekla property mapping Settings

該方法探索了站房不同結(jié)構(gòu)形式構(gòu)件的計(jì)算分析及模型整合、出圖、算量的技術(shù)路線，其價值在于整合了目前市場針對各結(jié)構(gòu)形式國際主流的BIM 正向設(shè)計(jì)軟件，基于一套數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了碰撞檢測、景觀效果模擬，而不必單純基于Revit 軟件花費(fèi)大量的精力創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)BIM 模型及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)族，而且生成的正向設(shè)計(jì)成果無法滿足國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)出圖標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)數(shù)控機(jī)床的加工數(shù)據(jù)。國內(nèi)少部分研究中通過購買Bentley 全套軟件代替基于不同專業(yè)軟件平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終解決了站房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算、出圖、工廠化加工數(shù)據(jù)、景觀效果模擬的綜合應(yīng)用問題，但投入學(xué)習(xí)成本及軟件購買成本較高，無法在站房BIM 正向設(shè)計(jì)中進(jìn)行推廣利用。

圖3 某站房BIM效果圖Fig.3 BIM rendering of ruoqiang station building

以上技術(shù)路線解決了目前傳統(tǒng)設(shè)計(jì)需要基于PKPM、YJK、Sap建立鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架計(jì)算分析模型并計(jì)算完成后，生成粗略鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架圖紙，然后基于其在Tekla 中建立網(wǎng)架及節(jié)點(diǎn)模型，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，再輸出深化網(wǎng)架圖紙的問題。實(shí)現(xiàn)了直接基于多平臺，多數(shù)據(jù)進(jìn)行整合后在Lumion 軟件中直接制作景觀模型、VR場景模型。解決了傳統(tǒng)效果圖只能基于圖紙建立3dmax 三維模型，進(jìn)行景觀及效果圖制作的問題。

1 族庫管理系統(tǒng)

中小型鐵路旅客站房工程BIM正向設(shè)計(jì)過程中由于項(xiàng)目需要大量的族構(gòu)件，為從源頭解決BIM 正向設(shè)計(jì)的效率及設(shè)計(jì)成果的統(tǒng)一性、規(guī)范性，建立了企業(yè)族庫管理系統(tǒng)，如圖4 所示，并基于我院劃分的最小單元就結(jié)構(gòu)樹進(jìn)行層級劃分，同時為族構(gòu)件添加后期需要出圖的圖例及計(jì)算工程量所需的參數(shù)，保證項(xiàng)目設(shè)計(jì)前期完善的構(gòu)件庫對項(xiàng)目最大的效率提升。

圖4 族庫管理系統(tǒng)Fig.4 Family library management system

2 基于最小單元結(jié)構(gòu)樹的構(gòu)件編碼

通過族構(gòu)件進(jìn)行了基于最小單元結(jié)構(gòu)樹的構(gòu)件編碼，保證后期站房全生命周期數(shù)據(jù)字典，使設(shè)計(jì)BIM 模型能夠基于一套規(guī)則體系在施工、運(yùn)維階段進(jìn)行BIM 數(shù)據(jù)的傳遞，同時實(shí)現(xiàn)了基于最小單元結(jié)構(gòu)樹的構(gòu)件編碼的構(gòu)件工程量統(tǒng)計(jì)，并為后期將構(gòu)件工程量與國標(biāo)定額計(jì)價規(guī)范掛接提供數(shù)據(jù)支持，如圖5所示。

圖5 屋面鋼構(gòu)件最小單元構(gòu)件編碼Fig.5 Minimum element code for roofing steel members

3 站房BIM建模設(shè)計(jì)

本次站房BIM 正向設(shè)計(jì)建模采用了Autodesk Revit、Staad、Tekla、Lumion 創(chuàng)建各專業(yè)BIM 模型，實(shí)現(xiàn)了基于BIM模型的算量、出圖。

3.1 建筑BIM正向設(shè)計(jì)

建筑專業(yè)通過Revit 建立了建筑、內(nèi)裝、外裝BIM 模型。導(dǎo)入到模擬軟件Vasari 2 進(jìn)行通風(fēng)模擬、光照分析。并與其他專業(yè)BIM模型整合，生成了門窗及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)大樣，如圖6所示。

圖6 站房建筑BIM正向設(shè)計(jì)Fig.6 Forward design of station building BIM

3.2 結(jié)構(gòu)BIM正向設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)BIM正向設(shè)計(jì)前期利用YJK建立結(jié)構(gòu)分析模型進(jìn)行整體計(jì)算，滿足要求后通過YJK for Revit導(dǎo)入Revit生成混凝土結(jié)構(gòu)。

3.2.1 混凝土結(jié)構(gòu)BIM正向設(shè)計(jì)

采用Revit建立了詳圖大樣聯(lián)動機(jī)制，通過修改構(gòu)件界面尺寸，相應(yīng)的詳圖大樣自動變化，避免了由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)重復(fù)修改帶來的設(shè)計(jì)錯漏碰撞問題。同時建立了二、三維聯(lián)動機(jī)制，在構(gòu)件屬性中關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)鋼筋信息，后期調(diào)整時只需要修改構(gòu)件屬性中的數(shù)值、鋼筋標(biāo)注及工程量統(tǒng)計(jì)會自動進(jìn)行相應(yīng)變化，提高了設(shè)計(jì)效率。同時通過導(dǎo)入計(jì)算鋼筋數(shù)據(jù)，利用BIM 模型數(shù)據(jù)的承載性直接框選需要生成三維鋼筋的模型直接為構(gòu)件創(chuàng)建三維鋼筋實(shí)體并自動計(jì)算滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的錨固長度、搭接長度，使設(shè)計(jì)人員能夠及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)鋼筋存在的碰撞、鋼筋過密等設(shè)計(jì)問題，也為后期施工復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)交底提供了可視化三維數(shù)據(jù)，極大地解放了生產(chǎn)力。

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用YJK建立混凝土結(jié)構(gòu)模型并通過YJK for revit，將混凝土結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入Revit 中進(jìn)行圖紙輸出，由于Revit 建立圖紙時需要大量的填充圖案，在Revit 中制作相當(dāng)麻煩，本項(xiàng)目探索了直接在cad 中利用成熟的二維設(shè)計(jì)手段創(chuàng)建大量的填充樣式，直接將含有大量填充圖案的cad 圖紙導(dǎo)入到Revit 中，并炸開圖紙，即在Revit 填充圖案類型中自動創(chuàng)建與二維圖案一致的圖案詳圖，從而進(jìn)行施工圖的制作。最終導(dǎo)入后的BIM 模型直接繼承了結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)，通過一鍵生成三維鋼筋功能，如圖7 所示。在三維視圖中選取需要生成鋼筋的構(gòu)件，即自動根據(jù)配筋計(jì)算數(shù)據(jù)生成三維鋼筋，且同時滿足規(guī)范要求的搭接長度、錨固長度等。

圖7 可視化三維鋼筋模型Fig.7 Visualized 3d steel bar model

3.2.2 鋼結(jié)構(gòu)BIM正向設(shè)計(jì)

由于Bentley staad 具備強(qiáng)大的復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)形體建模分析功能，借助staad 建立了本項(xiàng)目屋面網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)BIM 模型，如圖8 所示，并通過不斷調(diào)整BIM 模型構(gòu)件尺寸及相關(guān)數(shù)據(jù)，使計(jì)算結(jié)果滿足國內(nèi)相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。如圖9-圖12所示，證明了復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)直接基于BIM模型進(jìn)行計(jì)算分析的可行性、便捷性并為今后同類工程的設(shè)計(jì)提供參考。應(yīng)用此解決方案解決了目前傳統(tǒng)設(shè)計(jì)無法基于PKPM、YJK、Sap2000在設(shè)計(jì)計(jì)算分析前期建立同時滿足后期要求的BIM 模型的問題，導(dǎo)致在計(jì)算分析時需要建立計(jì)算分析模型，后期重復(fù)建立鋼結(jié)構(gòu)BIM 模型，也無法為鋼結(jié)構(gòu)深化加工提供滿足要求的BIM模型數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖8 Staad鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算分析數(shù)據(jù)Fig.8 Staad steel structure calculation and analysis data

圖9 Staad鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算分析報告書Fig.9 Staad steel structure analysis report

圖10 Staad鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算分析數(shù)據(jù)Fig.10 Staad steel structure calculation and analysis data

圖11 Tekla鋼結(jié)構(gòu)深化網(wǎng)架模型Fig.11 Tekla steel structure deepen mesh model

Tekla建立螺栓球節(jié)點(diǎn)模型包括以下步驟：

首先創(chuàng)建一個大球，再創(chuàng)建一個小球，然后用小球切大球，最后把小球刪除掉，再為該節(jié)點(diǎn)添加上桿件連接的零件即可完成網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建。

圖12 網(wǎng)架螺栓球深化節(jié)點(diǎn)Fig.12 Grid bolt ball to deepen the node

通過宏對Tekla組件零件、節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)的開發(fā)解決了空間網(wǎng)架建模過程中節(jié)點(diǎn)處理問題，并且可以批量快速創(chuàng)建螺栓球及切割，而且還提供了多種不同的選擇項(xiàng)供設(shè)計(jì)人選擇，大大提高了詳圖技術(shù)工作者建模的技術(shù)實(shí)力，減少了網(wǎng)架建模的工作量，避免了因工作繁雜帶來的不必要誤差。

圖13 網(wǎng)架螺栓球深化步驟Fig.13 Grid bolt ball deepening steps

圖14 網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)類型Fig.14 Type of grid bolt ball joint

圖15 網(wǎng)架螺栓球宏編譯界面Fig.15 Macro compiling interface of grid bolt sphere

傳統(tǒng)CAD 圖紙表達(dá)信息缺乏直觀性，同時當(dāng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時，圖紙表達(dá)較為繁瑣。目前螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)研究還存在很大局限，國內(nèi)外很多學(xué)者要么僅得到結(jié)構(gòu)外觀模型，要么僅建立力學(xué)分析模型，大多缺乏BIM思維，從而忽視了BIM模型的真正含義。建模是BIM 的核心，但BIM 不等于建模，BIM 模型集成了“仿真”和“信息化”兩大要點(diǎn)。遍歷國內(nèi)外研究成果，并無任何有關(guān)空間網(wǎng)架BIM“仿真”建模的有效研究，多數(shù)模型僅做外觀處理，并無細(xì)節(jié)可言，形成的空間網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)并無區(qū)分螺栓球節(jié)點(diǎn)和焊接球節(jié)點(diǎn)，模型所有節(jié)點(diǎn)相同并無相應(yīng)節(jié)點(diǎn)參數(shù)，缺乏BIM模型“仿真”要點(diǎn)，無法將模型應(yīng)有的信息傳遞到施工、運(yùn)維階段，使BIM后期操作變得無力。

從最初簡單的幾何體組合發(fā)展到現(xiàn)如今復(fù)雜的三維曲面造型，實(shí)體模型是當(dāng)前各主流BIM 軟件的發(fā)展趨勢。對鋼結(jié)構(gòu)BIM 而言，三維實(shí)體建模的最大優(yōu)點(diǎn)除可進(jìn)行布爾運(yùn)算和剪切運(yùn)算外，更加適合鋼結(jié)構(gòu)工程信息在模型上的集成、施工詳圖同模型的智能化關(guān)聯(lián)、參數(shù)化數(shù)字建模等。

鑒于此，使用該項(xiàng)目研究的方法創(chuàng)建球及球切割的功能，通過對空間網(wǎng)架BIM 仿真建模進(jìn)行研究，擴(kuò)展了BIM在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的功能，并且完成了空間網(wǎng)架仿真建模以及基于Tekla 原有節(jié)點(diǎn)庫螺栓球節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)充，重新詮釋了鋼結(jié)構(gòu)BIM 模型的意義，為今后鋼結(jié)構(gòu)BIM 網(wǎng)架部分的建模提供參考和理論依據(jù)。

該站房為BIM 正向試點(diǎn)工程，旨在通過該試點(diǎn)打通BIM正向設(shè)計(jì)的技術(shù)路線，總結(jié)其問題，為今后更好地在鐵路建筑中應(yīng)用BIM 技術(shù)，從而推動國家BIM政策的發(fā)展，其具有代表性與探索性。

本工程所處氣候條件較惡劣，為避免今后因長期服役引起的鋼構(gòu)件材料退化及在氣候變化引起溫度變化幅度不斷增大的雙重因素作用，考慮到空間結(jié)構(gòu)體系的整體穩(wěn)定性對施工荷載作用比較敏感和鋼結(jié)構(gòu)安裝工藝要求比較嚴(yán)格，同時兼顧加固施工不能影響結(jié)構(gòu)正常使用，該站房機(jī)電工程采用裝配式設(shè)計(jì)，現(xiàn)場進(jìn)行吊裝安裝，鋼網(wǎng)架屋面中存在給排水及消防管線穿越，由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)只能承受節(jié)點(diǎn)荷載，桿件一般不能承受橫向荷載，在設(shè)計(jì)時就要考慮碰撞發(fā)生在網(wǎng)架邊緣節(jié)點(diǎn)位置，且節(jié)點(diǎn)碰撞接觸后應(yīng)阻止網(wǎng)架繼續(xù)移動?，F(xiàn)有的螺栓球節(jié)點(diǎn)都為圓鋼球，圓鋼球之間接觸為點(diǎn)點(diǎn)接觸，接觸面積太小往往在碰撞接觸后不能阻止網(wǎng)架繼續(xù)移動，最終桿件相碰導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞?；贐IM技術(shù)建立了螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)三維實(shí)體并與其他專業(yè)進(jìn)行碰撞檢測，有效避免了管線與網(wǎng)架及球節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生碰撞，解決了螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與主體混凝土結(jié)構(gòu)、虹吸雨水系統(tǒng)等專業(yè)的沖突問題。

在后期工程竣工后交付BIM 模型，并將用于站房的智能化運(yùn)營管理，減少了后期難于檢查、清潔、涂漆和容易積灰的死角，及時對球節(jié)點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)不同于其他鋼結(jié)構(gòu)類型，普通技術(shù)路線需要結(jié)合Tekla、3D3S、MST等不同軟件來共同完成，要求設(shè)計(jì)人員更加全面，能利用不同的工具軟件對各細(xì)部的深化設(shè)計(jì)無縫對接。而本文只通過Staad建立計(jì)算分析模型，直接導(dǎo)入到Tekla中進(jìn)行深化設(shè)計(jì)、出圖、工程量統(tǒng)計(jì)、預(yù)制加工，極大降低了設(shè)計(jì)人員對不同深化軟件的掌握性，同時項(xiàng)目中借助Tekla的開放性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，開發(fā)了本項(xiàng)目特有的參數(shù)化鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)庫、構(gòu)件材料表、公司數(shù)據(jù)庫等企業(yè)資源文件，為今后大型、特大型站房等復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)形式提供解決方案。

通過BIM 建模與深化單位進(jìn)行對接，直接將三維模型輸出到數(shù)控八軸方管圓管相貫線切割機(jī)，實(shí)現(xiàn)了基于Tekla軟件的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架桁架加工套料。真正實(shí)現(xiàn)了批量選擇批量輸出，一鍵生成加工代碼，避免Tekla轉(zhuǎn)換CAD復(fù)雜建模程序提高生產(chǎn)效率。通過與傳統(tǒng)二維圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，提高了工廠加工的排料速度和利用率，并能根據(jù)工程提前預(yù)算工程所需原材料，直接節(jié)約成本。

該項(xiàng)目通過探索基于計(jì)算分析線模，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)三維模型的快速建立，極大地提高建模效率。模型精度要求達(dá)到構(gòu)件加工級別，可精確統(tǒng)計(jì)每個構(gòu)件的信息，達(dá)到高精度建模的目的。基于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)三維模型能進(jìn)行空間碰撞檢查，規(guī)避網(wǎng)殼的錯、漏、碰、缺。三維模型能夠應(yīng)用到構(gòu)件加工下料和現(xiàn)場施工安裝定位，到達(dá)提高生產(chǎn)效率、指導(dǎo)網(wǎng)殼施工的目的。

3.3 機(jī)電BIM正向設(shè)計(jì)

目前BIM 行業(yè)機(jī)電應(yīng)用價值點(diǎn)最高，BIM 應(yīng)用成果最顯著，本項(xiàng)目直接基于Revit借助鴻業(yè)機(jī)電插件、Magicad創(chuàng)建了機(jī)電施工圖設(shè)計(jì)BIM 模型并進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算分析。通過BIM 的可視化、可協(xié)調(diào)性、數(shù)據(jù)統(tǒng)一性基于機(jī)電模型鏈接建筑、結(jié)構(gòu)BIM 模型進(jìn)行調(diào)整管線排布，避免碰撞。如圖16所示，多專業(yè)協(xié)同，保證成果的統(tǒng)一性，解決了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)無法表達(dá)設(shè)備管線空間排布、施工單位無法進(jìn)行準(zhǔn)確管線敷設(shè)帶來的安全、質(zhì)量、返工等問題。

圖16 機(jī)電BIM正向設(shè)計(jì)Fig.16 Forward design of electromechanical BIM

3.4 模型組裝

由于各軟件平臺數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，目前BIM正向設(shè)計(jì)需要提交基于同一平臺的數(shù)據(jù)格式，本項(xiàng)目將各專業(yè)Revit 模型通過與Bentley 的接口imodel云技術(shù)導(dǎo)出為*.i.dgn數(shù)據(jù)格式，即可快速實(shí)現(xiàn)A 平臺向B 平臺的數(shù)據(jù)傳輸。利用Navigator 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持性特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了BIM 數(shù)據(jù)的無損傳遞，并解決了多專業(yè)、多平臺數(shù)據(jù)的整合。并基于Navigator進(jìn)行碰撞檢測，生成碰撞檢測報告，反饋給設(shè)計(jì)者，及時調(diào)整方案，尤其對BIM機(jī)電管線綜合提供碰撞點(diǎn)的位置及碰撞構(gòu)件信息，通過管線綜合解決設(shè)計(jì)中存在的碰撞問題，發(fā)揮BIM 正向設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)勢，如圖17所示。

圖17 模型整合與碰撞檢測Fig.17 Model integration and collision detection

4 BIM應(yīng)用研究

4.1 工程量統(tǒng)計(jì)

基于BIM正向設(shè)計(jì)BIM模型數(shù)據(jù)的承載性及三維圖形物理參數(shù)獲取的便捷性，直接提取構(gòu)件工程量參數(shù)并根據(jù)我院工程量計(jì)算表格生成滿足要求的工程量數(shù)據(jù)。如圖18 所示，解決傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)人員需要基于二維圖形計(jì)算工程量浪費(fèi)重復(fù)的生產(chǎn)力。

4.2 輕量化協(xié)同設(shè)計(jì)審核

圖18 機(jī)電BIM設(shè)備材料表Fig.18 Mechanical and electrical BIM equipment materials list

基于鐵路工程房建BIM正向設(shè)計(jì)文件審核平臺是利用BIM 技術(shù)，通過三維模型數(shù)據(jù)化、可視化，將審核界面分為左右兩部分，分別展示三維模型以及依據(jù)模型生成的二維圖形的方式，可以使審核人員對于被審核的房建設(shè)計(jì)文件從方案布置、空間尺寸等宏觀層面得到較為直觀的感知。如圖19 所示，也可快速準(zhǔn)確并且全面地檢查出細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)問題，較大地提高工程設(shè)計(jì)文件質(zhì)量。

圖19 基于BIM輕量化平臺的文件審核Fig.19 Document review based on BIM lightweight platform

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

現(xiàn)行國內(nèi)各大設(shè)計(jì)院都在進(jìn)行BIM正向設(shè)計(jì)的研究，但主要研究都在基于Revit 解決全專業(yè)、全過程設(shè)計(jì)BIM 模型的創(chuàng)建及出圖的問題，但忽視了BIM 發(fā)展過程中各軟件平臺的專業(yè)性、獨(dú)特性、無法替代性。

Revit 廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)、機(jī)電的BIM 正向設(shè)計(jì)；staad 適合大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)直接基于BIM 模型的計(jì)算與分析，并與國際接軌，無需BIM 數(shù)據(jù)與鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)的重復(fù)建模；Tekla 適合解決復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的深化，并具有強(qiáng)大的開放性、開發(fā)性、與鋼結(jié)構(gòu)加工廠數(shù)據(jù)對接性應(yīng)用；Bentley Navigator 軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)包容性、模型輕量化、便捷的操作性，從而實(shí)現(xiàn)BIM模型的數(shù)據(jù)整合與碰撞檢測。Lumion 軟件可快速完成景觀模型創(chuàng)建，避免傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)重新制作效果帶來的資源浪費(fèi)。某站房工程綜合采用國際化的主流BIM 軟件進(jìn)行BIM 正向設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了Revit、Staad、Bentley Navigator、Tekla、Lumion 等BIM 軟件的綜合應(yīng)用，無須花費(fèi)大量的精力基于Revit二次開發(fā)插件即可解決站房多專業(yè)、多建筑形式的BIM正向設(shè)計(jì)問題。

通過此次站房BIM 正向設(shè)計(jì)，通過各軟件的專業(yè)性并實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無損整合，說明要進(jìn)行站房各專業(yè)BIM 正向設(shè)計(jì)，不必執(zhí)著于單一的軟件的問題，取長補(bǔ)短，綜合應(yīng)用各軟件的優(yōu)勢，然后解決數(shù)據(jù)的整合及數(shù)據(jù)傳遞。此次站房BIM正向設(shè)計(jì)探索取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益及可操作性，不失為一條思路清晰、技術(shù)可行的技術(shù)路線。

6 結(jié) 論

基于BIM設(shè)計(jì)通過構(gòu)建參數(shù)化三維模型并與構(gòu)件幾何關(guān)系相關(guān)聯(lián)，只需對三維模型剖切進(jìn)行標(biāo)注后，其相關(guān)的圖紙大樣即可聯(lián)動生成，大大提高了設(shè)計(jì)效率，且生成的圖紙?jiān)谌S模型發(fā)生變化會進(jìn)行聯(lián)動變化，有效避免了二維設(shè)計(jì)的重復(fù)修改帶來的錯漏碰缺等問題，真正實(shí)現(xiàn)了通過構(gòu)件參數(shù)來驅(qū)動模型的變化，達(dá)到一處變、處處同步修改的目的，從而提高建模效率，縮短建模工期。

某 站 房 工 程 依 托 于Revit、Staad、Bentley Navigator、Tekla、Lumion 等軟件進(jìn)行了全專業(yè)、全過程的站房BIM 正向設(shè)計(jì)，解決了多平臺的數(shù)據(jù)交互，多專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)，多結(jié)構(gòu)形式的計(jì)算分析，多數(shù)據(jù)的無損整合。施工和運(yùn)維階段的BIM應(yīng)用還有待開展。研究結(jié)果表明，綜合采用多平臺的BIM正向設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行站房各專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)是切實(shí)可行、符合工程設(shè)計(jì)的，輸出的工程量滿足實(shí)際需求，采用多平臺進(jìn)行協(xié)同上設(shè)計(jì)，并完成在統(tǒng)一平臺的數(shù)據(jù)整合，基于同一套數(shù)據(jù)進(jìn)行碰撞檢測、景觀表現(xiàn)、漫游可視化、VR虛擬現(xiàn)實(shí)模擬，提升了設(shè)計(jì)質(zhì)量，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程存在的錯漏碰撞，提高了BIM 模型資源利用率。為以后復(fù)雜建筑形式的站房的BIM正向設(shè)計(jì)應(yīng)用與推廣打下良好的基礎(chǔ)。