■ 機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院有限公司 趙銳 柳林 滕繼東

近年來，隨著汽車行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)以及建筑信息模型（BIM）技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，行業(yè)企業(yè)紛紛在數(shù)字化領(lǐng)域布局。數(shù)字化汽車、數(shù)字化企業(yè)、數(shù)字化客戶，成為汽車行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方向。近年來，國家相繼發(fā)布了關(guān)于BIM的系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了BIM技術(shù)的應(yīng)用，為BIM技術(shù)的推廣打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在全國各地重點(diǎn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工評(píng)標(biāo)中，對(duì)具有BIM技術(shù)應(yīng)用能力的企業(yè)給予加分，部分重點(diǎn)項(xiàng)目明確要求必須使用BIM技術(shù)進(jìn)行全過程設(shè)計(jì)、算量并提交完整的技術(shù)成果。各地政府也相繼發(fā)文，大力推進(jìn)BIM技術(shù)在工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維過程中的應(yīng)用，BIM技術(shù)日益成為設(shè)計(jì)單位、施工單位及運(yùn)營管理部門的主要生產(chǎn)和管理手段之一。

目前，行業(yè)內(nèi)各個(gè)設(shè)計(jì)院在總圖設(shè)計(jì)中還沒有一套完整的BIM正向設(shè)計(jì)解決方案，多數(shù)是以Civil 3D、Map 3D、Sketch UP、Infraworks等軟件進(jìn)行穿插協(xié)作設(shè)計(jì)。由于應(yīng)用軟件繁多、沒有統(tǒng)一接口，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳遞受阻，且模型屬性信息無法隨模型導(dǎo)入其他軟件中，無法進(jìn)行廠區(qū)的土建算量和完整施工圖出圖?？倛D設(shè)計(jì)是一個(gè)涉及多個(gè)專業(yè)的系統(tǒng)工程，與建筑、水、電、動(dòng)、暖、通訊等專業(yè)緊密相連，在各專業(yè)之間建立一個(gè)統(tǒng)一的BIM設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)工作勢在必行。當(dāng)前，土建、公用各專業(yè)多應(yīng)用Revit軟件進(jìn)行BIM正向設(shè)計(jì)。如何利用Revit軟件進(jìn)行總圖專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)，也是機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院有限公司的重點(diǎn)突破對(duì)象之一。經(jīng)過近幾年的BIM及總圖的數(shù)字化研究、開發(fā)及應(yīng)用，公司在汽車工廠總圖設(shè)計(jì)方面總結(jié)出一些應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及使用技巧，希望通過此文與各設(shè)計(jì)院、數(shù)字化公司進(jìn)行交流與分享。

BIM技術(shù)與Revit

BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化工具，主要用來形容以三維圖形為主、物件導(dǎo)向、建筑學(xué)有關(guān)的電腦輔助設(shè)計(jì)。Revit是Autodesk公司專為BIM構(gòu)建的，可幫助建筑設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造和維護(hù)高質(zhì)量、高能效建筑產(chǎn)品的一款設(shè)計(jì)軟件。

Revit項(xiàng)目場地設(shè)置

創(chuàng)建Revit紅線圖

紅線圖是指城市道路用地規(guī)劃控制線，包括用地紅線、道路紅線和建筑紅線。

如何創(chuàng)建Revit紅線圖？拿到CAD紅線圖后，需要對(duì)DWG圖紙進(jìn)行整理，將圖紙的中文、特殊符號(hào)、綠化圖形等相關(guān)內(nèi)容刪除，并將無用的圖層進(jìn)行刪除、合并，保留圖紙中的紅線圖形、原始地貌等高線圖形。接下來，確定紅線圖的計(jì)量單位，一般總圖設(shè)計(jì)的單位為米，并且城市坐標(biāo)系也是以米為單位，只有明確計(jì)量單位信息，導(dǎo)入Revit的圖紙才能正確地標(biāo)記出紅線交點(diǎn)坐標(biāo)和建筑物軸線交點(diǎn)坐標(biāo)。

導(dǎo)入CAD圖紙的具體設(shè)置見圖1，圖紙導(dǎo)入工作完成后利用建筑紅線工具將紅線圖進(jìn)行描繪（圖2），描繪的圖形必須是完全閉合的，否則軟件無法自動(dòng)計(jì)算面積，描繪時(shí)可以利用Tab按鍵對(duì)草圖線進(jìn)行選擇。如果出現(xiàn)的是實(shí)心點(diǎn)，說明此處存在閉合問題；如果出現(xiàn)的是空心圓，則說明線型已閉合。

圖1 導(dǎo)入設(shè)置面板

圖2 建筑紅線工具

檢查坐標(biāo)、設(shè)置場地高程

值得注意的是，建筑紅線創(chuàng)建完成后，需要對(duì)交點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行復(fù)核。如果紅線交點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確，會(huì)直接影響后期結(jié)構(gòu)樁基圖的準(zhǔn)確性。大型工業(yè)建筑上百根樁基很普遍，費(fèi)用動(dòng)輒幾百萬至上千萬，所以紅線交點(diǎn)坐標(biāo)的確認(rèn)工作必須嚴(yán)格執(zhí)行。

在Revit中，需利用項(xiàng)目基點(diǎn)和測量點(diǎn)工具對(duì)紅線的四個(gè)交點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行測量、定位，并與CAD原始紅線圖的坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)（圖3）。如果出現(xiàn)誤差，則需要利用項(xiàng)目基點(diǎn)工具對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行矯正（圖4）。

圖3 開發(fā)區(qū)紅線圖

圖4 矯正紅線坐標(biāo)

在項(xiàng)目基點(diǎn)工具中有一個(gè)高程數(shù)值，這個(gè)數(shù)值可理解為項(xiàng)目場地某一基準(zhǔn)點(diǎn)的高程。在實(shí)際工作中，可以利用某一建筑物的室內(nèi)地坪標(biāo)高或場地初平的標(biāo)高作為項(xiàng)目基點(diǎn)的高程數(shù)值（圖5）。

圖5 涂裝車間地坪標(biāo)高±205.20

調(diào)整紅線圖角度及視圖比例

正式繪圖前，需要對(duì)紅線的角度和圖紙比例進(jìn)行調(diào)整，帶有角度的紅線圖不利于模型的繪制（圖6），可利用旋轉(zhuǎn)項(xiàng)目北工具對(duì)紅線的角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)完成后紅線交點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)值不發(fā)生改變（圖7）。對(duì)于大、中型工業(yè)總圖項(xiàng)目，我們通常使用1：500和1：1000兩種視圖比例。

圖6 建筑紅線圖

圖7 旋轉(zhuǎn)項(xiàng)目北

繪制圍墻紅線

對(duì)于工業(yè)總圖來說，圍墻線是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)條件。某些特定的項(xiàng)目會(huì)利用圍墻線內(nèi)的數(shù)據(jù)作為分母，進(jìn)行廠區(qū)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算工作。利用自主開發(fā)的BIM Magician V1.0建筑紅線修改工具，可以拾取原有紅線，并按照一定的數(shù)值進(jìn)行偏移。繪制完成后，需確保圖形是閉合的（圖8），在BOM表中可以對(duì)不同的紅線面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

圖8 圍墻紅線

Revit項(xiàng)目場地建模

建筑地坪建模

總圖方案設(shè)計(jì)初期，需根據(jù)工藝、建筑專業(yè)所提的資料在Revit中進(jìn)行簡單布局設(shè)計(jì)，利用BIM Magician V1.0場地建模工具繪制出建筑物的長和寬，并依據(jù)《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》《民用建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑防火規(guī)范》的要求對(duì)建筑物的安全距離進(jìn)行調(diào)整，對(duì)人流、物流進(jìn)行分析（圖9），在場景中利用BOM表工具可以查看當(dāng)前項(xiàng)目的建筑系數(shù)、總占地面積等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，使總圖設(shè)計(jì)師對(duì)方案合理性的把控更加準(zhǔn)確、高效。

圖9 場地快速布局

綠化帶、散水坡、路邊石、人行道建模

利用BIM Magician V1.0綠化帶建模工具，可以快速繪制建筑周邊的綠化帶、散水坡、路邊石、人行道模型（圖10），并且可以調(diào)整所有構(gòu)件的線性顏色和填充樣式，利用BOM表工具可以查看綠化帶、散水坡、路邊石、人行道的單體面積、總體面積等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

圖10 綠化帶建模

停車位建模

停車位數(shù)量在汽車工廠設(shè)計(jì)中是較為重要的數(shù)據(jù)之一，通常需要根據(jù)產(chǎn)能的數(shù)據(jù)對(duì)廠區(qū)內(nèi)的成品車停放場的面積進(jìn)行規(guī)劃，至少需要滿足兩個(gè)星期的成品車存放量。利用停車位建模工具，可快速完成停車位的建模（圖11），并且通過BOM表即可統(tǒng)計(jì)廠區(qū)內(nèi)員工停車位、成品車停車位的數(shù)量和總占地面積。

圖11 停車位建模

道路建模

在方案階段，只需要將道路模型按照同一高程建立即可（圖12），通過BOM表可快速統(tǒng)計(jì)當(dāng)前不同材質(zhì)的道路面積，如混凝土道路、瀝青道路、磚石道路等。

圖12 廠區(qū)道路建模

Revit圖紙標(biāo)注

建筑地坪建模過程中，應(yīng)在屬性中賦予車間名稱。有了這部分?jǐn)?shù)據(jù)，就可以利用全部標(biāo)記功能將所有建筑物的名稱統(tǒng)一標(biāo)記出來，利用BIM Magician V1.0的批量標(biāo)注工具可將總圖中的半徑、建筑物高程點(diǎn)和軸線交點(diǎn)坐標(biāo)一次性標(biāo)注出來（圖13）。

圖13 快速標(biāo)注

繪制道路中心線

利用BIM Magician V1.0道路中心線工具對(duì)廠區(qū)道路的中心線進(jìn)行繪制，繪制之前需要對(duì)道路中心線的線型、顏色給予正確的設(shè)置（圖14）。

圖14 繪制道路中心線

場地綠化布置

BIM Magician V1.0配備了景觀綠化模塊，滿足綠化設(shè)計(jì)對(duì)樹種族的需求，并且在BOM表中可以對(duì)樹種的名稱、產(chǎn)地、高度、數(shù)量、價(jià)格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖15），極大地提高了廠區(qū)綠化設(shè)計(jì)的工作效率。

圖15 景觀綠化明細(xì)表

道路豎向設(shè)計(jì)

存在的問題

在Revit中，廠區(qū)道路豎向設(shè)計(jì)還無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因場地信息過于復(fù)雜，建筑物室內(nèi)地坪、散水坡、綠化帶、人行道、路邊石、道路之間有著千絲萬縷的聯(lián)系，通過一組數(shù)據(jù)去調(diào)動(dòng)一連串?dāng)?shù)據(jù)的修改，其中涉及到的算法過于復(fù)雜。同時(shí)，由于Revit中的模型算法也是由點(diǎn)、線和面組成的，不同高程的點(diǎn)越多，帶來的線就越復(fù)雜，復(fù)雜的線無法構(gòu)成平滑的曲面，需要通過二次開發(fā)去深入解決。

插入道路高程點(diǎn)信息

依據(jù)城市道路高程點(diǎn)測繪資料，圖紙中進(jìn)行定位并插入高程點(diǎn)，此處輸入的信息應(yīng)當(dāng)為項(xiàng)目基點(diǎn)與此點(diǎn)高程的差值，多個(gè)高程點(diǎn)信息可組成一個(gè)面域，點(diǎn)與點(diǎn)之間的坡度可進(jìn)行注釋。若想得到帶有正確坡度信息的道路模型，需要插入足夠數(shù)量的點(diǎn)，最終效果如圖16所示。

圖16 局部道路最終效果

道路與綠化帶的銜接

豎向設(shè)計(jì)不僅關(guān)乎道路的豎向問題，綠化帶、廣場、停車場模型也需要通過豎向設(shè)計(jì)進(jìn)行銜接，否則模型之間必然會(huì)斷開（圖17）。在平面中定位斷開的位置，將模型結(jié)合點(diǎn)處添加高程點(diǎn)，此處的高程點(diǎn)數(shù)值應(yīng)相同，最終效果如圖18所示。

圖17 綠化帶與道路斷開連接

圖18 道路與綠化帶模型重合

關(guān)于綠化帶的覆土體積

利用BIM Magician V1.0創(chuàng)建的綠化帶模型，可獲取其體積數(shù)據(jù)用來計(jì)算綠化覆土體積（圖19）。模型表面可以為其添加多個(gè)高程點(diǎn)，多個(gè)高程點(diǎn)信息形成一個(gè)曲面，用來模擬綠化帶的坡度變化，坡度數(shù)值可以進(jìn)行標(biāo)注。

圖19 計(jì)算綠化帶覆土體積

表面的填充樣式可通過材質(zhì)和過濾器工具對(duì)齊進(jìn)行修改，但當(dāng)模型表面賦予了曲面信息后，表面的填充樣式會(huì)出現(xiàn)顯示錯(cuò)誤。這種錯(cuò)誤源于不同方向的模型表面法線變化，由于Revit本身不具備獨(dú)立的UVW貼圖編輯器，可利用BIM Magician V1.0的快速填充工具來解決，自動(dòng)識(shí)別綠化帶模型的草圖邊線，并通過覆蓋的方法對(duì)其紋理進(jìn)行填充。

結(jié)語

本文主要介紹了Revit軟件在汽車工廠總圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，展示了BIM技術(shù)在工業(yè)總圖設(shè)計(jì)不同設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用技法與成果。BIM技術(shù)的應(yīng)用，在有效提高總圖設(shè)計(jì)的可行性、科學(xué)性、準(zhǔn)確性、可視性的同時(shí)，也存在一些問題，如道路模型曲面平滑顯示的問題、布置高程點(diǎn)數(shù)量太多導(dǎo)致工作量驟然增加等。帶著這些問題，機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院有限公司將繼續(xù)深入研究探索，力爭早日實(shí)現(xiàn)建筑工程全專業(yè)BIM協(xié)同設(shè)計(jì)的美好愿景。