BIM技术在城市地下空间开发利用之应用初探

V01．5N o．3

J un．2013

B I M技术在城市地下空间

开发利用之应用初探

任江郭娜钟崇光

(中国航空规划建设发展有限公司，北京100120)

【摘要】BIM技术的应用推动了建设领域CA D技术推广普及后的二次，而我国城市地下空间的发展仍处于初级阶段，本文以B I M技术应用到地下空间开发作为创新点，试图解析讨论BI M技术在地下空间建设中应用的可行性。首先简单论述了目前地下空间开发利用的现状、特点、存在的问题和B I M技术，然后提出了把B1M技术应用到地下空间开发利用的各专题，最后对我国地下空间开发利用可持续发展的前景进行了展望。

【关键词】建筑信息模型；城市地下空间；开发利用；综合规划；可持续发展；专题

【中图分类号】T U984【文献标识码】A【文章编号】1674—7461(2013)03—0093—04

1引言

B IM(B ui l di ng I nf o r m at i on M odel)即为建筑信息模型，是21世纪出现的全新概念，是建筑行业信息技术发展到一定阶段的产物。B I M技术的出现从根本上解决了项目规划、设计、施工、维护管理各阶段及应用系统之间的信息断层，实现了全过程工程信息管理乃至建筑全生命期管理…。

地下空间作为城市建设的新型国土资源，把城市平面外向扩展变成城市立体发展，将实现土地的多重使用。地下空间的合理开发利用对于城市经济社会发展起着巨大的推动作用，包括缓解土地供需矛盾、优化城市环境、改善城市交通状况等方面，有利于打造资源节约型、环境友好型宜居城市。

2国内城市地下空间开发利用现状及特点

2．1现状

近几年来，随着国民经济的发展和城市化进程的加快，城市空间容量不足的矛盾日益加剧，上海、北京、南京、杭州、广州、深圳、天津、武汉等城市开始了城市地下空间开发利用的研究和以城市交通改造为主的城市再开发，地下空间开发和利用开始进入了快速发展阶段。其中，上海地下空间开发利用走在了全国前列，包括开发规模、相关法规建设以及地下商业、地下交通等多种形式的资源利用等。但是，我国许多大城市地下空间开发的核心内容多为地铁、隧道和地下基础设施网络等的建设。这反映出在目前的经济水平和城市发展阶段，地下空间开发主要是解决城市发展中最迫切的交通和基础设施问题，对环境的要求还没有提到很高的水平，开发规模不大，计划性不足旧j。

2．2特点

我国地下空间开发利用特点：在人防工程建设方面，采用平战结合的形式，其主要方向是与城市建设相结合，以提高地下空间的使用效率；在发展城市地下交通方面，以解决城市突出的交通矛盾和缓解城市服务设施紧缺为主要动因；对于地铁等交通设施和城市基础设施，初步考虑到了网络化和系统性。

尽管我国目前的地下空间开发利用有了快速发展，但与一些发达国家相比，我国对地下空间的利用还处于落后状态。表现为在硬件立体开发方面，包括四通五达的地下城、复合型地下综合体、管沟一体化及多种文化体育设施等，在软件建设方

【作者简介】任江(1973一)，男，中国航空规划建设发展有限公司技术质量安全部副，网络信息中心主任。主要从事建筑信息化建设、I T和云安全面的研究。

面，包括地下建筑内部空间环境质量、应急系统和运营管理等都远远落后于国外发达城市。定》(建设部令第108号)中有所提及，法律约束力不强‘引。

3城市地下空间开发利用实践中存在的4B I M技术问题

缺乏综合规划成为现阶段我国城市地下空间开发利用实践中的主要问题之一，继而导致了后续阶段工作的难以开展，这包括城市空间开发离散混乱、不合理规划难以落实、投入使用后无序管理、投资主体单一、融资手段有限和运营方式守旧等方面。

这里重点论述综合规划及落实方面，其它如运营管理及制度方面可以参考其它相关文献[3J。

3．1缺乏综合利用的战略规划

地下空间规划具有综合性和系统性的特点。一方面，地下空间规划作为对城市关键性资源的战略部署，涉及国土、规划、城建、市政、环卫、民防等多个城市行政管理领域，综合性很强。另一方面，地下空间规划具有系统性，需要考虑在地面条件的制约下，科学规划功能布局，合理安排建设时序，促进地上、地下两大系统以及地下空间各功能系统之间的协调发展H j。

目前，从各地操作的实际情况来看，绝大多数城市都缺乏超前的、整体的地下空问规划，更没有对未来深层地下空问开发的安排，造成城市地面的大规模建设对未来地下空间开发利用的影响，如大量高层建筑的建设，对地铁的规划、选线、建设产生了严重影响。

3．2规划实施难以落实

一方面，前瞻性是城市规划的固有属性，但与地面建设不同，地下空间的开发具有不可逆性，一旦建成很难改造和拆除，同时地下工程建设的前期投资大，投资回收期长，后期运营和维护成本较高，而地下空间的环境、防灾及社会等间接效益体现较慢，这些都决定着地下空间规划需要以更加长远的眼光，立足全局。

另一方面，城市地下空间规划中的有关发展战略、规模、功能、布局等问题都不是单纯的技术和经济问题，而是关系到城市可持续发展的重大问题。这些重大问题的解决必须以相关法律法规和方针为依，以保证规划的强制性与实施。然而我国在地下空间规划面的专门立法还没有，只是在原建设部发布的《城市地下空间开发利用管理规4．1传统技术

在计算机信息技术未普及应用前，人们通过手绘草图来进行设计创作，或制作简易模型，用来表达设计形态，虽然可以随心所欲流畅表达，却会在准确性和整体空间表达上受到。

传统的C A D绘图技术，已经在建筑领域广泛普及，在当前依旧是主要设计工具。其对于同一个建筑构件，需要多张视图及图表说明才能表达清楚，每张视图为离散且互不关联，C A D图形本身没有或很少包含项目模型的非几何信息(如材质的物理、化学性能)和外部环境信息，修改构件需要修改每一张视图，劳力费神且容易出错。C A D绘图在三维表达上效果不足，不能直观表现三维模型，更不能进行建筑构件与外部环境进行虚拟现实模拟分析(日照、风向、风速、降水、土方量计算等)。

4．2B瑚技术

B I M技术采用虚拟现实方式，以三维设计思维为基础，使二维设计思维逐步退化，成功实现B I I～I 模型向二维输出，现在众多B I M平台如A ut odes k R evi t，自动将B I M信息反映至所有二维图纸，修改信息将会使所有二维图纸同步修正。这在很大程度上节约了设计人员时间和精力，使能够精心于创新。

B I M的出现，整合了设计中各个环节，实现从粗放设计到集成设计的转变，这包括设计信息集成和设计过程集成。通过B I M可以集成一个项目完整的几何、物理、性能等信息，其B I M平台通过集成信息完成各种分析、模拟、计算等，这包括光照计算、冲突分析、储水计算、土方量计算等；就设计过程而言，方案设计、工程设计、工程施工和维护管理等各个阶段都有不同团队完成，把建筑信息模型用于所有阶段，一方面使沟通方便快捷，少出差错，一方面规划的强有力执行得到保障。

可以说，B I M技术的出现从根本上解决了项目规划、设计、施工、维护管理各阶段及应用系统之间的信息断层，实现了全过程工程信息管理乃至建筑全生命期管理。

B I M技术在城市地下空间开发利用之应用初探

5B I M技术在地下空间开发利用中的应用

B I M技术的出现引发建设领域应用技术的巨大变革，将B I M技术应用到地下空间，将会改变当前地下空间利用过程中出现的诸多问题，使我国城市地下空间开发利用水平达到甚至赶超国外发达城市水平。

5．1应用到规划

发展地下空间必须有系统性和完整性规划。将B I M技术引入，利用BI M技术的协同性、三维立体展示及分析功能，来进行前瞻性规划。在B I M技术平台规划四通五达的地下城、复合型地下综合体等地下多种类型设施，改变目前地下空间单一用途现状，利用B I M信息做充分分析，包括周围人流影响、商业因素、联通性分析、光照分析、土方量计算、储水排水分析等，从而论证规划可行性。

在当前，国内数字城市平台广泛普及，城市数字化展示软件层出不穷，但现在还没有一款既具有大数据量展示，又具备地上地下一体化规划的综合平台。如果我国相关部门如国土规划部门牵头，引进BI M技术平台，实现数字城市平台与B I M 技术平台的无缝衔接，在相关部门内推广应用，进行已有数据和规划三维B I M信息发布，共同分析和监督城市地下空间规划可行性，将会使我国城市地下空间利用的综合规划水平能力极大提高。

5．2应用到设计

地下空间开发利用主要集中在地下管网、地下交通、地下建筑等专题，各专题的开发并不是孤立的，而是互相影响互相牵制的。

5．2．1B L M技术在地下建筑设计中应用

把BI M技术应用到建筑设计中，使工程建造前做到可持续设计分析，有效控制材料成本、节水、节电、控制建筑能耗减少碳排量等，同时到后期的雨水收集计算、太阳能采集量、建筑材料老化更新等工作做到最合理化。BI M技术应用不仅有助于模拟设计出的建筑物本身，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物，包括节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等∞J。

如正在建造中的上海中心大厦，作为地上地下一体化建筑，工程庞大，参与众多，但作为总承包的上海建工集团将BI M技术完整引入到该项目的全过程(设计、施工和管理)，使业界对B I M在建筑中的应用广泛认可和称赞。

5．2．2B I l Y l技术在地下管网设计中应用

当前很多管网设计仍旧在二维平台上进行，管线立体信息通过参数属性来设定，容易出现纰漏，同时无法立体化观察，使施工人员根据设计施工往往造成与现有管线模型相交等不合理现象。B I M技术，使设计人员进行虚拟现实的三维模型设计，与现状数据进行碰撞分析，提前避免由于冲突引起的资源浪费。利用BI M模型进行合理设计，以预留足够的检修空间，并且可以优化空间及管线排布，方便施工，进而提供工程质量。济南西部城区的第十届艺术节配套项目，即采用B I M技术进行设计和碰撞分析，效果显著【7'叭。

5．2．3B I M技术在地下交通设计中应用

北京地铁10号线二期石榴庄站，通过运用B I M 技术，在方案设计的同时，即得到了准确的数据表格，又可以通过数据表格反向驱动模型，模型与数据完全同步，时时更新。同时，针对室内设计的项目要求，利用B I M技术，将工程做法、材料信息、设备信息整合在模型中，极大的方便了施工方施工，并向运营商提供了详尽的后期运营管理资料。

5．3应用到施工及维护管理

通过B I M技术向模型添加施工进度信息，使施工方和运行商直观了解施工进程，极大方便施工管理和设备采购旧川。

通过B I M技术的信息集成，保证了从规划和设计阶段到施工及维护管理信息完整性，保证了建筑设施在管理期的的良好运营。

B I M技术在后期维护阶段可以模拟日常紧急情况的处理，例如地震时人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等

在前面所举的例子中，其B I M技术都已经运用到施工及维护管理阶段。

6结论及展望

B I M技术引进我国已有将近10年历程，国家对B I M技术研究也给予了极大支持，但是当前B I M仍旧主要用于建筑行业，推广行业有限且深度不足，全面普及还有很长路要走。

通过我们对B I M技术应用于地下空间开发放利用带来的优势分析，B I M技术引进将使我国地下空间开发利用能逐步走上具有前瞻性的战略规划，B I M的全生命管理将使规划的强制执行得到有力保障，B I M的协同性将使各部门精心合作、有组织协调管理，从而也利于法规制度的建设，规划前瞻性和多样性将使城市空间发展更合理，也进而改变地下单一的建设用途，为后期的维护管理及融资更增加了实质性促进作用。我们坚信在不久的未来，B I M技术将使我国城市地下空间开发水平在硬件和软件上都极大的提高，使得我们的城市成为资源节约型与环境友好型的宜居城市。

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A ppl i cat i on of

B I M T e chnol ogy i n t he D evel opm ent

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