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基于BIM的城市综合管廊工程协同设计应用管理研究

论文编号:lw201803111522206755 所属栏目:工程管理论文 发布日期:2018年03月13日 论文作者:www.51lunwen.com

本文是工程管理论文,本文探究 BIM 技术在设计任务划分、参数化模型建立与同步、设计冲突检测、设计虚拟仿真、施工图出图等方面应用在综合管廊的设计过程中应用为同类工程运用 BIM 技术提供借鉴。


1 绪论


1.1 研究背景

(1)国家大力推进城市综合管廊工程建设

目前我国正处于城镇化进程中的高速发展期,城市基础设施建设是推进城镇化发展的基础,而目前城镇基础设施建设仍无法满足现实需求。城市综合管廊实现市政管线的集中布设是解决马路“拉链”式的重复开挖、“蜘蛛网”式管线规划混乱、管线事故频发等问题的有效方式,将有力支撑城市的安全、平稳运行,同时为智慧城市、海绵城市建设提供有力保障。

为进一步推进城市综合管廊工程建设进程,国务院连续发布《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》和《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》部署全国综合管廊建设工作的开展。国家相关政策均提出通过保障资金投入、政策支持等多渠道,实现到十三五末将建成并投入运营一批具备国际先进科技的综合管廊的目标。国务院财政部、住建部连续发布《关于开展中央财政支持地下综合管廊试点工作的通知》和《关于组织申报 2016 年地下综合管廊试点城市的通知》等多项文件,遴选出石家庄市、四平市、杭州市、合肥市等 15 个城市作为国家级综合管廊试点城市探索适合国内综合管廊建设及运营的路径。截止 2016 年 12 月,国家级综合管廊试点城市已达 25 个,建设已初具规模。随着试点城市建设带动,我国综合管廊建设已进入高速建设期。

(2)国家大力推动建筑信息模型技术应用

建筑信息模型技术作为建设行业新兴技术,支持在项目全寿命周期中应用,是工程行业信息化发展的重要支撑。为促进 BIM 技术在国内建设行业的应用,住建部发布了《2011~2015 年建筑业信息化发展纲要》,《纲要》中首次提出在全国范围内推广 BIM 技术,并明确在“十二五”期间加快 BIM 技术应用以及基于 BIM 的协同设计技术的在新建项目中的应用。2013 年发布的《关于推进建筑信息模型应用指导意见》中提出:到 2020年末,建筑行业甲级勘察、设计单位及特、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现 BIM技术与企业管理系统其他相关信息技术的集成应用;在以国有资金投资为主的大中型建筑及绿色建筑项目的勘察设计、施工、运维工作中,应用 BIM 的项目比率应达到 90%以上【5】。可以说 BIM 技术的应用已经从行业的发展趋势上升为国家在未来建设行业的强制性要求。因此,运用 BIM 技术开展设计工作将是设计单位势在必行的选择。

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1.2 研究目的与意义

1.2.1研究目的

目前,我国正大力推行城市综合管廊工程建设,综合管廊空间小、管线高度集约的特点对设计质量提出了非常高的要求,传统 CAD 设计方式在设计过程中频繁暴露出专业设计冲突、协同效率低下等问题。同时,我国建设工程设计行业正处于由传统 CAD 设计方式向 BIM 设计方式转变的过渡期,设计企业均在探索 BIM 技术落地实施方案。在此背景下,本文研究的目的是提出将基于 BIM 技术的协同设计引入城市综合管廊工程的设计工作中。具体是通过对设计企业现有设计工作流程进行针对性优化以适应 BIM 技术应用的需求;组建 BIM 协同设计的软件平台、网络基础架构形成完备的工作环境;建立以中心文件式、文件链接式为主的协同设计方式,形成完整的设计企业项目级应用 BIM 技术的解决方案,并通过工程实例验证 BIM 技术解决方案的科学合理性。

1.2.2研究意义

BIM 技术的应用不仅仅只是简单更换设计软件,更重要的是在于应用过程中将对现有设计业务流程、设计工作方式和设计业务产生的影响。本文从这三个角度探索 BIM 技术为设计企业提供理论借鉴。

(1)梳理 BIM 模式下下各阶段各专业设计业务流程,为设计企业优化现有工作流程提供参考。BIM 应用价值体现并不局限软件层面,同时也体现在设计信息流程以及设计业务流程的优化上。设计流程是确定设计工作的前后顺序以及设计信息的流动方向,流程设计不合理、数据流通不畅、逻辑矛盾将直接影响设计的效率及质量。现有设计企业的设计流程是针对 CAD 设计方式需求下制定的,由于设计方式的转变,传统的设计流程将不再能够有效支撑 BIM 的应用。本文研究融合传统设计流程与 BIM 技术,提出 BIM设计方式下,不同设计阶段业务流程。

(2)探索基于 BIM 技术的综合管廊工程协同设计方式,实现设计方式转变、设计质量与效率的提升。基于 BIM 的协同设计除了基于流程的协同层面,另外一个层面是基于数据协同层面。本文研究的核心是通过搭建基于网络架构的协同设计软件平台,建立中心文件式、文件链接式两种主要数据协同方式,并结合实际工程探索不同的协同方式在综合管廊设计阶段实施。本文将从协同软硬件平台、支持软件数据协同的网络架构、数据协同方式实施三个方面为设计企业提供一套完整的软件数据协同解决方案,助力设计企业实现从传统 CAD 设计向 BIM 设计过渡。

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2 BIM 技术相关理论及工程应用


2.1 BIM 技术理论概述

目前我国建设行业正处于 BIM 推广期,工程应用的深度及范围仍有待提高,以至于大量的工程人员对 BIM 的认知水平也相当有限,简单地将 BIM 认为是模型、是软件。本文从 BIM 技术的发展历程、内涵及特征三个角度全面阐述什么是 BIM。

2.1.1BIM 技术的发展历程

国内外 BIM 技术的起步时间差距较大,但纵观 BIM 发展历程,大体经历以下几个过程:概念的产生或导入、基础理论研究与初步应用、快速发展与深度应用阶段。

(1)BIM 概念

BIM 是建筑信息模型,Building Information Modeling 的简称,作为建筑行业近 10 年来一种崭新的技术和理念正逐步受到国内外建设行业的高度重视。目前关于 BIM 的准确定义在国内外尚未达成统一意见,诸多研究成果均对 BIM 概念进行界定。

其中认可度较高的美国国家 BIM 标准(NBIMS)将 BIM 定义为:BIM 是设施物理及功能特性的数字化表达;是一个面向各参与方共享的知识资源;是一个提供这个设施的相关信息,并为该设施从方案、设计到拆除的全寿命周期的决策提供可靠依据的过程;在不同阶段,项目各参建方可以在 BIM 模型中完成信息插入、提取、更新等操作,在同一平台完成信息相关操作以实现多方协作。

英国建筑信息模型工作组从产品、过程、数据三个维度对 BIM 进行定义。在产品维度将 BIM 定义为基于设施的物理和功能特性的数字化表达,且作为一个设施信息的共享知识源为设施全寿命周期决策提供依据;在过程维度,BIM 是模型用途、工作流程和建模方法的集合;在数据维度,BIM 提供标准化的数据格式,能够保证各参与方交换数据的准确性、规范性。”

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2.2 BIM 协同设计理论概述

传统的协同设计更多的是在强调基于网络进行跨专业设计沟通、文件的参照、数据共享等。而 BIM 与协同设计融合后则突出各专业从分布式独立设计向基于模型的集成设计转变,从阶段性成果交付向项目全寿命周期技术服务转变。

2.2.1协同设计的内涵

协同设计发展得益于计算机技术的支撑,计算机技术在数据库技术、图形学、面向对象设计技术、协同工作方面为工程设计信息化奠定了坚实的基础。协同设计兴起于机械设计领域,随着 BIM 技术的推广在工程领域也得到高度的重视。

(1)计算机支持的协同工作技术与并行工程

计算机支持的协同工作技术(CSCW)是指“在计算机支持的环境中,某一群体彼此协作共同完成某一特定任务”。CSCW 综合运用了计算机技术、分布式网络技术、人机接口等多项技术并融合管理学和社会学等多学科的理论,提供必要的共享环境和接口,支持群体成员在同步或异步、同地或异地多种形式下开展协同工作。CSCW 充分利用计算机与网络技术的来支持当前工作分工细化趋势下群体工作协作性的需求,从而提升群体协作的效率及质量。CSCW 包括协同工作系统建设、群体协作方式的研究及与协作过程中信息交互的相关技术研究。

美国国家防御分析研究所在 1988 年的研究成果中首次阐述并行工程(ConcurrentEngineering)完整概念,即集成地、并行地设计产品及其相关过程的系统化工作模式。该工作模式下参与方在设计之初实现相互协作,各参与方共同参与到产品开发过程中,从寿命周期的角度对产品的开发进行包括质量、成本、进度在内多因素综合评估。

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3 综合管廊工程设计过程 BIM 技术的引入.............. 27

3.1 综合管廊工程概述....................... 27

3.1.1 综合管廊工程的概念............. 27

3.1.2 综合管廊工程的分类................ 27

4 基于 BIM 的协同设计模式建立 ................. 38

4.1 基于 BIM 的协同设计模式框架设计.................. 38

4.2 协同设计支持环境体系设计 ........................ 40

5 工程实证——以某市新区综合管廊工程为例 ................. 62

5.1 项目概况及组织设计 ........................ 62

5.1.1 工程概况..................... 62

5.1.2 项目设计任务...................... 62


5 工程实证——以某市新区综合管廊工