第四講 基于BIM的城軌線路規(guī)劃設(shè)計(jì)三維環(huán)境建模方法

1、2019年7月第四講石家莊鐵道大學(xué)石家莊鐵道大學(xué) 呂希奎呂?？弧IM技術(shù)優(yōu)勢(shì)站廳模型透視圖 BIM與傳統(tǒng)的二維CAD平臺(tái)的最明顯的優(yōu)勢(shì)就在于三維可視化模擬。使用Revit可以在項(xiàng)目動(dòng)工以前完整的體味整個(gè)建筑的內(nèi)部及外部空間。站臺(tái)模型透視圖一、BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)模型縱剖面圖一、BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)站臺(tái)層一、BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)站廳層一、BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)站廳層一、BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)站廳層一、BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì) 傳統(tǒng)的構(gòu)件沖突檢測(cè)完全依靠人力，靠肉眼和大腦去查找傳統(tǒng)的構(gòu)件沖突檢測(cè)完全依靠人力，靠肉眼和大腦去查找專業(yè)間的相互矛盾，不僅低效，查找的結(jié)果也并不讓人滿意。專業(yè)間的相互矛盾，不僅低效，查找的結(jié)果也并不讓人滿意。一、

2、BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì) 各專業(yè)模型導(dǎo)入到NAVISWORKS中進(jìn)行碰撞檢測(cè)，在對(duì)一些碰撞的允許范圍進(jìn)行設(shè)定之后,通過(guò)完全自動(dòng)化的分析, 省了大量的人力成本，使工程師更專注于設(shè)計(jì)工作。消防水管與頂板梁的沖突內(nèi)部管綜三維示圖一、BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)BIM與有限元結(jié)合快速輸出計(jì)算結(jié)果一、BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)一、BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)柱面鋁板材料柱裝飾細(xì)節(jié)細(xì)節(jié)決定成敗柱子剖面詳圖123重要性線路規(guī)劃設(shè)計(jì)作為城市軌道交通項(xiàng)目的重點(diǎn)，貫穿了項(xiàng)目的全過(guò)程，對(duì)軌道交通后續(xù)的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理起到關(guān)鍵性的作用。城市軌道交通作為龐大、綜合性的復(fù)雜系統(tǒng)，在整個(gè)生命周期中會(huì)產(chǎn)生形式多樣且巨大的信息量，無(wú)法及時(shí)溝通，容易造成“信息孤島”。利用BIM

3、技術(shù)創(chuàng)建城市三維場(chǎng)景，同時(shí)解決了信息儲(chǔ)存及傳遞問(wèn)題，為軌道交通線路規(guī)劃提供了新思路。一、BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)改善傳統(tǒng)的選線環(huán)境，利用三維可視化平臺(tái)，避免線路規(guī)劃與地上環(huán)境或地下空間存在某些沖突在同一城市場(chǎng)景下創(chuàng)建多個(gè)線路規(guī)劃方案，直觀展示不同方案的優(yōu)劣，以確定最佳方案。整合項(xiàng)目不同階段的參數(shù)模型及其相關(guān)信息，在項(xiàng)目的全生命周期過(guò)程中進(jìn)行共享和傳遞。010203一、BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)二、地鐵車(chē)站參數(shù)化建模 站廳底圖站廳底圖南立面圖南立面圖二、地鐵車(chē)站參數(shù)化建模 地鐵車(chē)站三維模型地鐵車(chē)站三維模型地鐵車(chē)站內(nèi)部剖面地鐵車(chē)站內(nèi)部剖面二、地鐵車(chē)站參數(shù)化建模 閘機(jī)及參數(shù)閘機(jī)及參數(shù)自動(dòng)扶梯及參數(shù)自動(dòng)扶梯及參數(shù)無(wú)障礙及參

4、數(shù)無(wú)障礙及參數(shù)安檢機(jī)器及參數(shù)安檢機(jī)器及參數(shù)三、參數(shù)化高架橋梁建模 InfraWorks 提供了非常便捷的橋梁設(shè)計(jì)功能，以及多種形式的橋梁參數(shù)化組件。橋梁地上三維模型橋梁地上三維模型橋梁地下基礎(chǔ)橋梁地下基礎(chǔ)橋面、梁組、橋墩、基礎(chǔ)、橋臺(tái)均可以通過(guò)參數(shù)化來(lái)控均可以通過(guò)參數(shù)化來(lái)控制，以梁組參數(shù)為例。制，以梁組參數(shù)為例。三、參數(shù)化高架橋梁建模 由于由于InfraWorks中建好的中建好的參數(shù)化橋梁模型無(wú)法細(xì)化參數(shù)化橋梁模型無(wú)法細(xì)化，例如，例如添加扣件、鋼軌等裝配，需要在添加扣件、鋼軌等裝配，需要在Revit中經(jīng)過(guò)下圖所示的中經(jīng)過(guò)下圖所示的外外部工具部工具進(jìn)行進(jìn)行裝配深化裝配深化。三、參數(shù)化高架橋梁建模

5、三、參數(shù)化高架橋梁建模 在Revit中使用自適應(yīng)模板分別進(jìn)行進(jìn)行底座板族、軌道板族、軌枕族、鋼軌族、扣件族的創(chuàng)建。將添加了自適應(yīng)點(diǎn)的各個(gè)族組合到一起，以便在使用時(shí)更好的貼合線性。四、三維城市場(chǎng)景建立1. InfraWorks 建模流程 四、三維城市場(chǎng)景建立2. 三維地形創(chuàng)建 方法一:基于 InfraWorks 自帶的模型生成器直接創(chuàng)建包括道路、鐵路、建筑、影像、水等信息的三維地形； 方法二:利用免費(fèi)提供高程數(shù)據(jù)的網(wǎng)站，下載需要區(qū)域的 DEM 數(shù)據(jù)和航拍圖片導(dǎo)入 InfraWorks 創(chuàng)建三維地形； 方法三 :利用處理過(guò)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接創(chuàng)建三維地形，并通過(guò)提取點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的要素來(lái)創(chuàng)建指示牌、路燈、樹(shù)

6、木等對(duì)象。四、三維城市場(chǎng)景建立2. 三維地形創(chuàng)建基于模型生成器對(duì)部分建筑、道路、高架等基于GIS數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確定位，并直接加載，在方案設(shè)計(jì)階段可以快速的創(chuàng)建模型的優(yōu)勢(shì)，選擇方法一進(jìn)行三維地形的創(chuàng)建。三維地形四、三維城市場(chǎng)景建立2. 三維地形創(chuàng)建四、三維城市場(chǎng)景建立3.城市地上三維場(chǎng)景創(chuàng)建在創(chuàng)建完成的三維地形上，通過(guò)獲取的城市矢量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)道路、建筑精準(zhǔn)定位，利用InfraWorks的道路、鐵路、樹(shù)木、建筑等基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)建工具，完成三維場(chǎng)景創(chuàng)建。主干道次干道四、三維城市場(chǎng)景建立3.城市地上三維場(chǎng)景創(chuàng)建交叉口隧道高架鐵路四、三維城市場(chǎng)景建立3.城市地上三維場(chǎng)景創(chuàng)建各項(xiàng)控制參數(shù)各項(xiàng)控制參數(shù)四、三維城市場(chǎng)景

7、建立3.城市地上三維場(chǎng)景創(chuàng)建建筑矢量數(shù)據(jù)不僅包括位置信息，還包括建筑高度信息，在InfraWorks中加載時(shí)，可以選擇建筑高度或者樓層數(shù)目來(lái)實(shí)現(xiàn)。四、三維城市場(chǎng)景建立3.城市地上三維場(chǎng)景創(chuàng)建InfraWorks可以快速創(chuàng)建大范圍建筑模型，但是其精細(xì)化程度不高，只有建筑外立面和屋頂?shù)幕举N圖。為達(dá)到逼真的效果，可以選擇導(dǎo)入 Revit 或者SketchUp 精細(xì)化模型。 商場(chǎng)公寓四、三維城市場(chǎng)景建立3.城市地上三維場(chǎng)景創(chuàng)建學(xué)校學(xué)校幼兒園幼兒園展覽館展覽館商業(yè)服務(wù)中心商業(yè)服務(wù)中心四、三維城市場(chǎng)景建立3.城市地上三維場(chǎng)景創(chuàng)建四、三維城市場(chǎng)景建立3.城市地上三維場(chǎng)景創(chuàng)建五、地下管網(wǎng)三維建模1.地下管網(wǎng)

8、建模流程五、地下管網(wǎng)三維建模2.地下管網(wǎng)特征分析幾何特征任一管線都可以抽象成由點(diǎn)和線段兩種幾何要素組合而成位置表達(dá)管點(diǎn)確定了管線段在空間中的位置，起點(diǎn)和終點(diǎn)確定了管線的方向邏輯關(guān)系兩個(gè)管點(diǎn)確定一段管段，多段管段連成一條管線，多條管線連成管網(wǎng)特征分析五、地下管網(wǎng)三維建模4.地下管網(wǎng)自動(dòng)建模Civil 3D提供管網(wǎng)設(shè)計(jì)和編輯功能，利用 C#語(yǔ)言對(duì)Civil 3D平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)來(lái)完成管網(wǎng)數(shù)據(jù)讀取及自動(dòng)建模。五、地下管網(wǎng)三維建模4.地下管網(wǎng)自動(dòng)建模Civil 3D中管網(wǎng)自動(dòng)建模結(jié)果五、地下管網(wǎng)三維建模4.地下管網(wǎng)自動(dòng)建模將地下管網(wǎng)自動(dòng)建模結(jié)果導(dǎo)入導(dǎo)入InfraWorks，實(shí)現(xiàn)地下管網(wǎng)的三維可視化以及

9、地下空間結(jié)構(gòu)與地上三維場(chǎng)景相結(jié)合，滿足城市軌道交通選線的需要。五、地下管網(wǎng)三維建模4.地下管網(wǎng)自動(dòng)建模五、地下管網(wǎng)三維建模4.地下管網(wǎng)自動(dòng)建模五、地下管網(wǎng)三維建模4.地下管網(wǎng)自動(dòng)建模六、線路初步設(shè)計(jì)1.平面線形設(shè)計(jì)A A型車(chē)型車(chē)(寬3.0m)最小曲線半徑在300m300m350350m之間；B B型車(chē)型車(chē)(寬2.8m) 最小曲線半徑在250m250m300m300m之間；C C型車(chē)型車(chē)(寬2.6m) 最小曲線半徑在50m50m100m100m之間六、線路初步設(shè)計(jì)1.平面線形設(shè)計(jì)六、線路初步設(shè)計(jì)2.縱斷面設(shè)計(jì)六、線路初步設(shè)計(jì)3.橫斷面設(shè)計(jì)六、線路初步設(shè)計(jì)5. Civil 3D線路深化設(shè)計(jì)超高要素

10、設(shè)定縱斷面要素設(shè)定六、線路初步設(shè)計(jì)5. Civil 3D線路深化設(shè)計(jì)深化設(shè)計(jì)后的平面線形深化設(shè)計(jì)后的平面線形深化設(shè)計(jì)后的縱斷面深化設(shè)計(jì)后的縱斷面六、線路初步設(shè)計(jì)6. 地下車(chē)站出入口設(shè)置六、線路初步設(shè)計(jì)6. 地下車(chē)站出入口設(shè)置七、線路的深化設(shè)計(jì)Civil 3D三維設(shè)計(jì)三維表現(xiàn)施工圖(平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖）土方量統(tǒng)計(jì)橫斷面設(shè)計(jì)平面地形設(shè)計(jì)城軌線路設(shè)計(jì)縱斷面設(shè)計(jì)Infraworks生成的Civil 3D圖形Infraworks對(duì)總設(shè)計(jì)分析不合理且需調(diào)整之處基于基于Civil 3DCivil 3D的城市軌道交通線路設(shè)計(jì)流程圖的城市軌道交通線路設(shè)計(jì)流程圖七、線路的深化設(shè)計(jì)地面線縱斷面設(shè)計(jì)線七、線路

11、的深化設(shè)計(jì)變坡點(diǎn)七、線路的深化設(shè)計(jì)七、線路的深化設(shè)計(jì)圖圖(d) (d) 設(shè)置界面設(shè)置界面圖圖(c) (c) 預(yù)覽界面預(yù)覽界面圖圖(a) (a) 工具箱工具箱圖圖(e) (e) 屬性欄屬性欄圖圖(b) (b) 總界面總界面七、線路的深化設(shè)計(jì)為每一根構(gòu)造線指定代碼七、線路的深化設(shè)計(jì)路基的輸入?yún)?shù)路基的輸入?yún)?shù)七、線路的深化設(shè)計(jì)七、線路的深化設(shè)計(jì)使用的Point Geometry Type是Angel and Distance從AP1開(kāi)始以P2為參照點(diǎn)，角度為a1，距離為r1來(lái)確定，然后用弧的形式將他們連起來(lái)，弧的類型使用的是Arc：General，Start Point：P4、Center Poi

12、nt：AP1、End Point：P3，為每一根構(gòu)造線指定代碼七、線路的深化設(shè)計(jì)七、線路的深化設(shè)計(jì)七、線路的深化設(shè)計(jì)七、線路的深化設(shè)計(jì)七、線路的深化設(shè)計(jì)七、線路的深化設(shè)計(jì)八、線路裝配的深化設(shè)計(jì)裝配深化設(shè)計(jì)Civil3DCivil3D通過(guò)插件導(dǎo)入通過(guò)插件導(dǎo)入RevitRevit中深化中深化InfraworksInfraworks直接導(dǎo)入直接導(dǎo)入RevitRevit進(jìn)行深化進(jìn)行深化八、線路裝配的深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)通過(guò)插件細(xì)化通過(guò)插件細(xì)化八、線路裝配的深化設(shè)計(jì)依次是平面、縱斷面、橫斷面、地形參數(shù)的設(shè)定線路裝配的深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)通過(guò)插件細(xì)化通過(guò)插件細(xì)化八、線路裝配的

13、深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)通過(guò)插件細(xì)化通過(guò)插件細(xì)化八、線路裝配的深化設(shè)計(jì) 依次是路面、屏障、橫梁、橫梁截面的設(shè)定線路裝配的深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)通過(guò)插件細(xì)化通過(guò)插件細(xì)化八、線路裝配的深化設(shè)計(jì) 依次是橋墩、柱子、支座、生成的模型線路裝配的深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)通過(guò)插件細(xì)化通過(guò)插件細(xì)化八、線路裝配的深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)自建族庫(kù)外部驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)八、線路裝配的深化設(shè)計(jì) T型馬蹄形 T型線路裝配的深化設(shè)計(jì)自建族庫(kù)八、線路裝配的深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)自建族庫(kù)中乘式簡(jiǎn)支梁懸索橋（自適應(yīng)、體量中創(chuàng)建）八、線路裝配的深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)自建族庫(kù) 柱式Y(jié)字形式八、線路裝配的深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)自建族庫(kù) U型T型重力式八、線路裝配的深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)自建族庫(kù)八、線路裝配的深化設(shè)計(jì)線路裝配的深化設(shè)計(jì)自建族庫(kù)八、線路裝