摘要：文章提出了基于BENTLEY軟件平臺的城市軌道交通數(shù)字化協(xié)同設(shè)計流程，依次為召開策劃會、設(shè)計環(huán)境配置、模型創(chuàng)建、三維模型出圖；并在某地的城市軌道交通車站對該流程進(jìn)行了應(yīng)用，有效解決了傳統(tǒng)設(shè)計中的碰撞、圖紙不一致、提資不及時、會簽煩瑣等問題。
關(guān)鍵詞：城市軌道交通；數(shù)字化；協(xié)同設(shè)計流程；三維出圖
城市軌道交通建設(shè)工程項(xiàng)目屬于政府投資的大型基礎(chǔ)設(shè)計投資項(xiàng)目，以及國家及地方大力推動BIM技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)項(xiàng)目，住建部2016年專門針對城市軌道交通領(lǐng)域建立課題“BIM技術(shù)在城市軌道交通設(shè)計、施工應(yīng)用研究”，以進(jìn)一步推進(jìn)BIM技術(shù)在城市軌道交通設(shè)計、施工階段的應(yīng)用，并為全生命期內(nèi)的應(yīng)用推廣奠定基礎(chǔ)[1]。隨著BIM技術(shù)的普及和相應(yīng)計算機(jī)技術(shù)的成熟，建筑行業(yè)即將進(jìn)入全BIM設(shè)計時代，城市軌道交通工程作為建筑行業(yè)的重要一環(huán)，其設(shè)計過程進(jìn)入全BIM設(shè)計時代也將成為必然趨勢[2]。
1傳統(tǒng)軌道交通設(shè)計流程及特點(diǎn)
傳統(tǒng)城市軌道交通工程設(shè)計流程是線性的，先由建筑專業(yè)牽頭對整個車站的公共區(qū)及設(shè)備管理用房進(jìn)行功能分區(qū)和平面布局，建筑專業(yè)提資給結(jié)構(gòu)、暖通、動照、給排水等下游專業(yè)，下游專業(yè)再反提資給建筑專業(yè)，如此循環(huán)往復(fù)。下游專業(yè)需要等建筑專業(yè)的提資才能開展設(shè)計工作，設(shè)計進(jìn)度受建筑專業(yè)的影響較大。提資與反提資的過程煩瑣，在此過程中設(shè)計人員在容易混淆提資資料，造成專業(yè)之間的設(shè)計圖紙不一致。在出具最終的設(shè)計成果時還需要圖紙會簽，而城市軌道交通工程涉及的專業(yè)眾多，會簽工作量巨大，通常需要1周時間才能完成會簽，延長了設(shè)計周期。
2數(shù)字化協(xié)同設(shè)計流程
車站BIM協(xié)同設(shè)計使用BENTLEY系列軟件來完成：BENTLEYProjectWise作為項(xiàng)目的協(xié)同軟件，AECOsimBuildingDesigner（AECOsimBD）作為項(xiàng)目的核心設(shè)計與建模軟件。BENTLEY軟件平臺針對協(xié)同設(shè)計的一般特點(diǎn)，采用了工程創(chuàng)建平臺和工程管理平臺相結(jié)合的方式進(jìn)行協(xié)同工作。其工程管理平臺為ProjectWise，作為工程管理平臺的同時也兼做協(xié)同設(shè)計平臺。在設(shè)計階段，各專業(yè)基于文件通過ProjectWise進(jìn)行文件的傳輸與共享，通過架設(shè)不同的ProjectWise服務(wù)器實(shí)現(xiàn)本地與異地協(xié)同工作。本項(xiàng)目通過子模型的協(xié)同設(shè)計模式進(jìn)行各專業(yè)、各區(qū)域的協(xié)同工作方式，根據(jù)不同專業(yè)和專業(yè)內(nèi)在項(xiàng)目中不同的區(qū)域進(jìn)行劃分，針對不同專業(yè)和區(qū)域進(jìn)行人員的分配。在同一項(xiàng)目原點(diǎn)中分別建立相應(yīng)的中心文件，用來進(jìn)行專業(yè)、系統(tǒng)內(nèi)的協(xié)同設(shè)計。數(shù)字化協(xié)同設(shè)計流程如圖1所示。數(shù)字化協(xié)同設(shè)計流程包括以下四個步驟。第一步：召開數(shù)字化協(xié)同設(shè)計策劃會，確定協(xié)同設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計項(xiàng)目組織架構(gòu)、模型創(chuàng)建及應(yīng)用要求、模型質(zhì)量和進(jìn)度的保障措施。第二步：配置協(xié)同設(shè)計工作環(huán)境、梳理外部設(shè)計輸入條件。第三步：依次創(chuàng)建結(jié)構(gòu)、建筑、暖通、動照、給排水等專業(yè)初步模型，開展三維協(xié)同設(shè)計逐步細(xì)化模型，在協(xié)同設(shè)計過程中一個專業(yè)模型發(fā)生任何變動，其他專業(yè)都能實(shí)時發(fā)現(xiàn)，并及時解決碰撞，隨著協(xié)同的深入設(shè)計方案逐步向合理、可實(shí)施方向發(fā)展。第四步：三維出圖。對比傳統(tǒng)設(shè)計流程，數(shù)字化協(xié)同設(shè)計流程有以下三點(diǎn)顯著優(yōu)勢：（1）沒有提資、會簽流程，在避免了煩瑣流程的同時，也避免了信息不對稱、信息傳遞不及時等問題。（2）傳統(tǒng)設(shè)計中是對圖紙的質(zhì)量控制，而在BIM協(xié)同設(shè)計中，圖紙是模型的產(chǎn)物，通過各個節(jié)點(diǎn)對模型的質(zhì)量控制來保證圖紙的質(zhì)量，將傳統(tǒng)的結(jié)果控制轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程控制，進(jìn)一步提升了設(shè)計質(zhì)量。（3）數(shù)字化協(xié)同設(shè)計所有的圖紙是基于同一個模型抽出，各個專業(yè)實(shí)時協(xié)同，避免了專業(yè)間圖紙不一致，以及同一專業(yè)平、剖面圖不一致的問題。
3數(shù)字化協(xié)同設(shè)計流程應(yīng)用
3.1工程概況
某城市軌道交通車站總建筑面積為11142.17m2，車站主體建筑面積為7936.96m2，車站附屬建筑面積為3205.21m2。車站設(shè)4個出入口、1個緊急疏散出入口、2組風(fēng)亭（2組均為敞口低風(fēng)亭）。站臺中心線處軌頂面絕對標(biāo)高為-9.200m；站臺裝修面絕對標(biāo)高為-8.150m；站廳裝修面絕對標(biāo)高為-3.050m；結(jié)構(gòu)頂板頂絕對標(biāo)高為2.550m；地面絕對標(biāo)高為5.870m；頂板覆土厚3.32m。車站主體采用2‰的坡度坡向車站大里程端（北高南低）。
3.2數(shù)字化協(xié)同設(shè)計實(shí)施流程
（1）設(shè)計環(huán)境配置。根據(jù)軌道交通行業(yè)相關(guān)的設(shè)計指引、總包管理辦法、各專業(yè)總體設(shè)計要求、工點(diǎn)設(shè)計管理要求以及模型制圖標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)地完成相應(yīng)的設(shè)計環(huán)境配置。通過PW協(xié)同管理平臺，對集團(tuán)級、項(xiàng)目級、工點(diǎn)級、專業(yè)級等各層級工作空間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)托管、統(tǒng)一管理、自動推送、實(shí)時同步，滿足各個層次的設(shè)計和管理需求。通過設(shè)計環(huán)境定制，將模型制圖標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)置到BIM設(shè)計軟件中，規(guī)范設(shè)計建模，為三維模型出圖、算量、編碼等應(yīng)用提供模板及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提高設(shè)計效率和質(zhì)量。對各層級設(shè)計環(huán)境進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)托管，避免專業(yè)內(nèi)部、各專業(yè)之間、同一項(xiàng)目內(nèi)不同工點(diǎn)之間因設(shè)計環(huán)境不一致帶來的問題，滿足項(xiàng)目、工點(diǎn)、專業(yè)等各個層次的需求[3-4]。（2）模型創(chuàng)建。在項(xiàng)目設(shè)計前期，利用傾斜攝影模型、地質(zhì)模型、周邊管線模型、車站體量模型創(chuàng)建車站及周邊環(huán)境模型，如圖2所示�？梢暬治鲕囌局苓叚h(huán)境，便于設(shè)計單位比選站位和附屬布置，進(jìn)行管線遷改、交通疏解、風(fēng)險源分析，從而提高業(yè)主決策效率。在車站體量模型的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)專業(yè)初步布置梁、板、柱、側(cè)墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，為其他專業(yè)提供基礎(chǔ)模型。建筑專業(yè)在結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上對車站公共區(qū)及設(shè)備管理用房進(jìn)行功能分區(qū)和平面布局，如圖3所示。機(jī)電管線以先大管后小管的原則排布，依次創(chuàng)建暖通、給排水、動照等專業(yè)的初步模型并進(jìn)行實(shí)施協(xié)同，任何一個專業(yè)的模型上可實(shí)時查看包含其他所有專業(yè)車站的模型如圖4所示，在協(xié)同過程中逐步解決專業(yè)間的碰撞并細(xì)化模型，設(shè)計方案一步步落地[5]。（3）三維模型出圖。按施工圖形成的過程，對三維模型出圖分為三類：①A類指單專業(yè)模型出圖，無須參考其他專業(yè)模型的出圖，如建筑的平剖圖、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)平剖圖。如圖5所示。②B類指需要參考其他專業(yè)模型的抽圖，如暖通、給排水的平剖面圖。③C類指通過繪制或者插入圖塊加以編輯而形成的施工圖，如設(shè)計說明、系統(tǒng)圖。
4數(shù)字化協(xié)同設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計對比分析
傳統(tǒng)設(shè)計中由建筑專業(yè)作為牽頭向各個下游專業(yè)進(jìn)行提資，各個專業(yè)經(jīng)過本專業(yè)設(shè)計調(diào)整后，再返提給建筑專業(yè)，這個過程極其煩瑣復(fù)雜。特別是在城市軌道交通設(shè)計中，因下游專業(yè)很多，如結(jié)構(gòu)、暖通、給排水、動照、弱電專業(yè)等，造成設(shè)計周期加長，項(xiàng)目進(jìn)度緩慢，容易出現(xiàn)“差、錯、漏、碰”的情況。BIM協(xié)同設(shè)計中各個專業(yè)可以實(shí)時協(xié)同其他專業(yè)的模型，提高了溝通效率。在BIM協(xié)同設(shè)計中建筑專業(yè)可以避免經(jīng)常出現(xiàn)的一些疏漏或錯誤，比如車站設(shè)計中常見的樓梯和結(jié)構(gòu)底、中板凈空高度問題。傳統(tǒng)設(shè)計過程中首先需要確認(rèn)平面圖、剖面圖及大樣圖等多張視圖的一致性后，才能量取凈空高度，BIM協(xié)同設(shè)計可以免去各個視圖確認(rèn)的過程，直接定位就可以確定。傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)計中，機(jī)電各專業(yè)設(shè)計的內(nèi)容數(shù)量多，功能復(fù)雜，設(shè)計周期短，實(shí)際工程中容易與結(jié)構(gòu)梁及機(jī)電本身的位置發(fā)生沖突，有時甚至需要反復(fù)進(jìn)行管線綜合，常常會引起工程返工、延期，從而影響美觀，造成不必要的損失。而在BIM協(xié)同設(shè)計中設(shè)備模型和建筑模型可以在同一個文件中表達(dá)，各階段有程度不同的管綜工作，由大到小、由粗到細(xì)進(jìn)行綜合設(shè)計，合理排布管線，提高了設(shè)計的準(zhǔn)確性，顯著縮短了設(shè)計和施工周期。通過BIM模型便于施工單位對復(fù)雜區(qū)域和重點(diǎn)區(qū)域設(shè)計要點(diǎn)的理解。設(shè)計完成后，BIM模型移交給施工單位，施工單位利用BIM模型進(jìn)行深化設(shè)計，有效減輕施工單位的工作量。在傳統(tǒng)設(shè)計中，各個專業(yè)的設(shè)計是割裂開來的，設(shè)計過程是線性的，在完成一個階段的圖紙后，通過不斷的提資與反提資、不斷的修改，然后才能形成一個比較統(tǒng)一的成果，最后進(jìn)行會簽。傳統(tǒng)設(shè)計流程會導(dǎo)致設(shè)計不斷反復(fù)、專業(yè)間信息傳遞的不及時和信息的不對稱。在BIM協(xié)同設(shè)計過程中，所有的設(shè)計工作都是在同一個模型、同一個設(shè)計環(huán)境中完成，不需要提資和會簽，并且所有的模型和圖紙數(shù)據(jù)都是關(guān)聯(lián)的，進(jìn)而保證了圖紙的準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)設(shè)計中質(zhì)量控制的重點(diǎn)是圖紙，而在BIM協(xié)同設(shè)計中，圖紙是模型的產(chǎn)物，通過各個節(jié)點(diǎn)對模型的質(zhì)量控制來保證圖紙的質(zhì)量，將傳統(tǒng)的結(jié)果控制轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程控制，進(jìn)一步提升了設(shè)計質(zhì)量。
5結(jié)論
文章提出了基于BENTLEY平臺的城市軌道交通數(shù)字化協(xié)同設(shè)計流程，并將該流程在某地的城市軌道交通車站開展了應(yīng)用，得出結(jié)論如下。（1）通過數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的四個流程，將大量設(shè)計工作前置，改變了傳統(tǒng)線性設(shè)計的模式，破除了專業(yè)間的溝通壁壘，提前暴露出設(shè)計過程中存在的問題，避免了由設(shè)計流程原因引起的返工和設(shè)計變更。（2）設(shè)計環(huán)境配置實(shí)現(xiàn)了各層級工作環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)托管、統(tǒng)一管理、自動推送、實(shí)時同步，滿足了各個層次的設(shè)計和管理需求，設(shè)計環(huán)境具備可復(fù)用性、可拓展性，能夠滿足不同地域城市軌道交通設(shè)計定制化的需求。（3）數(shù)字化協(xié)同設(shè)計以過程控制為抓手，不僅有效解決了傳統(tǒng)設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的碰撞、圖紙不一致等問題，提高了設(shè)計質(zhì)量，還解決了傳統(tǒng)設(shè)計中提資不及時、會簽煩瑣等問題，提高了設(shè)計效率。
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