BIM理念在市政工程設計中的應用探討

劉靚

摘 要：隨著市政建設項目日趨復雜化，對市政設計能力需進一步提高。該文闡述了BIM的理念，介紹了在市政工程設計中BIM應用的情況，并介紹了BIM應用的軟件。BIM在市政設計中的應用是行業的發展趨勢，是設計方法和手段的創新，更是思維與模式的創新。最后分析了BIM在市政設計中存在的問題。

關鍵詞：市政設計 ?BIM ?信息化

中圖分類號：TU318 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0078-02

目前，市政建設項目日趨復雜化、大型化，信息化的傳遞與交流越來越頻繁，在建設項目生命周期中，合作者之間在交流溝通、信息交換、優化設計等，在整個設計過程中存在復雜性及反復性。傳統的設計交流中，需要耗費大量的時間、人力資源、費用，并且效率低下，整個過程條理不清、混亂，容易出現遺忘、漏失，施工困難，甚至往往造成返工。

應用計算機技術，通過建筑工程數字信息建立模式下，其以三維數字信息為基礎，通過CAD技術來實現稱之為建筑信息模型（Building Information Model，BIM）。其核心為虛擬建筑工程三維模型，通過數字信息化建設模型，形成簡單、便捷、完整，且以實際工程信息相匹配的信息庫，其大大提高了設計人員的設計質量及效率，同時支持工程設計數據的重復利用。BIM主要以高度集中信息為主，整個建設過程中都存在，為建設工程信息提供信息資源交換與共享平臺，信息化數據的統一、完整解決了工程分散式、異構式等問題，回避了信息的不對稱性，更好地為工程的分析與預估提供更好的依據。

1 BIM在市政工程設計中的應用現狀

目前，在國內BIM的應用尚處于起步和初級階段，在市政工程設計中BIM技術的應用較少，目前BIM主要應用于建筑領域，現在正逐步擴充到幾乎所有領域：工程施工、機械制造、建筑設計等。在市政設計中主要應用污水廠設計、建筑給排水，市政管線應用相對較少。BIM技術也逐漸被市政工程廣泛接受與使用。

（1）隧道工程。

在傳統的設計上城市隧道工程采用平縱橫方法來表現結構的橫向、豎向和水平的位置關系，當結構斷面發生劇烈變化時，一張橫斷面圖難以將節點的關系表達清楚，并且平面圖、立面圖、橫斷面的關系沒有相對應，斷面的數據發生變化時，其相應的斷面也不會隨之改變。然而，采用BIM技術對上述情況進行設計，則可解決以上相關問題。通過BIM技術對道路進行裝配并模擬道路橫斷面，實現斷面參數優化設計[1]。一方面，根據道路的寬度自動調整相應的斷面;另一方面，隨方案的變化及時準確地統計結構工程量。同時還能模擬運營階段的工況，如行車、碰撞和管道暴雨分析等，從而避免了不必要的工程變更。

（2）污水廠工程。

一般民用建筑物其結構相對污水廠單體構筑相對簡單，無論是對污水廠改造、擴建還是新建工程。從項目的設計到施工過程，各參建的單位間的溝通往往要有效合理，大部分問題往往是專業間的細部溝通及銜接，然而細部溝通的問問往往需要專業的技術人員到現場進行指導，為此會增加成本，同時浪費時間，影響進度。單通過BIM技術的應用，上述問題變得簡單、一目了然，同時通過模擬可對存在的一些問題進行排查，使后續工作更加簡潔。

2 BIM在市政工程設計中的相關軟件

BIM技術的實現離不開BIM軟件，BIM的實現需要十幾以至幾十個軟件共同完成，而不是某個軟件或某類軟件就可以實現的。“BIM Authoring Software”是BIM建模軟件的核心和BIM的基礎。BIM建模的常用軟件如表1所示，Revi和Archi-CAD是市政工程設計長應用的軟件。

BIM應用的參與方有：設計方、施工方及業主方，各方有自己的動力及收益。其中技術力量最強為設計方，最先可能通過復制CAD的技術革新。BIM技術在市政設計領域中的應用必將成為必然所趨，BIM技術在市政工程設計中具有以下優勢：（1）增強可視化效果;（2）縮短項目全工作周期;（3）加強資料信息管理;（4）減少綜合管線碰撞幾率;（5）提高工作效率;（6）避免設計過程中各中間版本產生的混淆;（7）減少設計變更修改。

3 BIM技術應用中的問題

市政設計的通向理想的途徑為BIM技術，但BIM最終轉變為理想的市政設計的環境還有一定距離。BIM正式走向市政工程設計，是設計思維及設計理念的創新及升級。市政工程設計從傳統的2D到3D的轉換，需要一段艱苦的摸索及適應，BIM技術并不是前沿的技術在將來將成為普通的技術。同時，目前BIM還存在以下問題。

（1）設計方應用BIM技術存在困難。設計階段是最直接的接觸BIM的環節，BIM技術最先在設計方應用，但設計方應用的并不多，大多還處在徘徊狀態。

（2）業主對BIM技術缺乏認識。業主是推動建筑業進步的主要動力，也是BIM技術的應用收益最大的一方。而由于BIM在我國還未得到廣泛應用，加上技術缺陷等問題，很多業主對BIM技術缺乏認識，影響到BIM技術的應用推廣。

（3）軟件開發方面的不足。

（4）我國對BIM技術的政策不夠充分。政策導向是技術進步的重要手段，我國政策對BIM技術已給予了大力支持，但與國外相比，仍顯得比較粗放，政府的支持與協調作用不夠充分，另外，對BIM技術應用的強制力不足，相關政策雖然對BIM技術給予了大力推廣，但沒有專門制定實施戰略。

（5）BIM技術支持和科研院校基礎理論研究不足。

①中國建設標準構件的缺少：市政工程常用的管件類型、管道、機械設備庫;②市政工程領域與建筑工程的軟件應用有較大的差異性：圖元屬性要求不同、設計流程不同、專業分工不同;③精確繪制管件、管道與管件直接連接的問題：在項目初設、施工圖階段，軟件管道模型的精確度達不到要求，管件之間管道長度很難精確繪制。軟件中管件和管件直接相連比較困難，設備、管件、閥門之間直接相連不太方便。④軟件的計算問題與管路系統類型：在構筑物內管道通道未必直接連接成封閉系統，引出在系統計算管路時不易使用。復雜的水力計算時，無重力管道系統，計算無法自動進行。⑤BIM模型的反復利用問題：在項目中建成的單體構筑物二次利用難度較高，不能在項目中設置變量，現有的模型復制和移動時經常出現管路連接斷開、不能隨意移動等問題。

4 結語

BIM是未來，是趨勢，但是目前還有很多不足，其廣泛在是市政工程設計中的推廣、實現還需要長時期的堅持，其是一個緩慢而漫長的過程。

參考文獻

[1] 喬建軍，完全掌握CATIA V5-6 R2013超級手冊[M].北京：機械工業出版社，2014.

[2] 張新蘭，李顏強，李文江.積極推進BIM設計技術在市政工程中的應用[J].中國給水排水，2013，29（8）：63-67.