淺談BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李展杰

摘 要：隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，市政道路作為城市主要設(shè)施，其功能及服務(wù)被廣泛關(guān)注。而市政道路設(shè)計(jì)建設(shè)的質(zhì)量的好壞直接影響到城市的發(fā)展。本文對(duì)BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；市政道路；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

一、BIM

BIM（Building information modeling/Building information model）是指建筑信息建模/建筑信息模型，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。當(dāng)今工程BIM應(yīng)用中不再只局限于建筑工程本身，而是把BIM技術(shù)當(dāng)作一種理念引申到市政道路工程。

二、BIM應(yīng)用與市政道路設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

1、明確表達(dá)設(shè)計(jì)意圖

傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)方式因?yàn)橐褟?fù)雜的三維空間展平到二維空間中，所以不可避免導(dǎo)致一些數(shù)據(jù)的丟失，使設(shè)計(jì)成果不能明確表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，甚至出現(xiàn)多意性理解。

BIM方式的設(shè)計(jì)成果因?yàn)槭且粋€(gè)三維數(shù)字化的信息模型，就是工程完成后應(yīng)該成為的樣子，所以真實(shí)地表達(dá)了設(shè)計(jì)意圖。并且子模型和屬性劃分得越細(xì)，設(shè)計(jì)意圖就表達(dá)得越充分和唯一。另外，BIM工具的一大特性就是能很容易設(shè)計(jì)自定義參數(shù)組件，所以能描述清楚非常復(fù)雜的問(wèn)題。

這個(gè)問(wèn)題在越復(fù)雜的工程中表現(xiàn)得越突出，也正因如此。復(fù)雜度更高的高端機(jī)械制造業(yè)、建筑業(yè)更早地關(guān)注了該問(wèn)題，并使用了類似的解決方案。以前道路工程因?yàn)槿S空間復(fù)雜度相對(duì)較低，并且各工程之間的相似性很大，以至于業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理各方能夠靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行理解，問(wèn)題不大。但隨著社會(huì)發(fā)展，城市范圍內(nèi)高架互通之類的復(fù)雜工程越來(lái)越多（它們也更能體現(xiàn)設(shè)計(jì)院的核心價(jià)值），創(chuàng)造性工程會(huì)越來(lái)越多，給排水工程也出現(xiàn)了越來(lái)越多的異性復(fù)雜構(gòu)造物，傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)手段也就力不從心了。

2、強(qiáng)大的分析和模擬能力

這是BIM的一大顯著優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)階段就能直觀看到工程完成后的樣子，可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行方案論證和調(diào)整。對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，有問(wèn)題可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)；對(duì)于業(yè)主來(lái)說(shuō)，和心理預(yù)期有偏差也能及時(shí)知道，這樣就可以把問(wèn)題消滅在萌芽階段。在傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)模式中，對(duì)于復(fù)雜工程往往需要三維建模以明確表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，這個(gè)過(guò)程是手工的且代價(jià)大時(shí)效性差，并且方案調(diào)整后需要重新進(jìn)行。而在BIM模式中，設(shè)計(jì)成果就包含三維模型，設(shè)計(jì)調(diào)整則同時(shí)調(diào)整三維模型，自動(dòng)而高效。

另外因?yàn)锽IM模型包含了豐富的信息，能為專業(yè)的分析模擬提供盡可能多的數(shù)據(jù)支撐，從未得到精確的結(jié)論，使方案論證、施工交底等變得高效。

3、提高協(xié)同能力

隨著目前市政工程項(xiàng)目規(guī)模越來(lái)越大，設(shè)計(jì)難度越來(lái)越高，設(shè)計(jì)內(nèi)容越來(lái)越細(xì)，三兩個(gè)人完成一個(gè)項(xiàng)目已不現(xiàn)實(shí)，這就需要多專業(yè)人緊密協(xié)作。這樣的協(xié)作不只是不同專業(yè)之間的，同一專業(yè)內(nèi)部也需要，這就要求使用設(shè)計(jì)工具必須有協(xié)同能力，而這也正是BIM的強(qiáng)項(xiàng)。

在傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)模式中，不同設(shè)計(jì)人員之間的協(xié)作主要靠分圖層拷貝粘貼或引用實(shí)現(xiàn)，也有部分院經(jīng)歷了協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)，但多是采用類似的上述方式實(shí)現(xiàn)，只不過(guò)是把圖形或文件集中存儲(chǔ)到服務(wù)器上并加以權(quán)限控制罷了。采用這種方式通常只能解決較低層次的協(xié)同問(wèn)題，對(duì)于更精細(xì)的協(xié)同力不從心。例如，需要把一條路的每段邊坡、每個(gè)平交口、每座互通立交分給不同的人去做。在傳統(tǒng)二維模式中，這些高耦合的工作往往很難并行，因?yàn)樽鳛橹饕O(shè)計(jì)成果的平面圖由很多相互關(guān)聯(lián)的線條和文字組成，僅僅把所有人的成果合并起來(lái)就是非常困難和易錯(cuò)的。

在BIM解決方案中，這個(gè)問(wèn)題迎刃而解。因?yàn)榛贐IM的設(shè)計(jì)過(guò)程可以看作是對(duì)信息模型的搭建過(guò)程，這個(gè)模型有很多子模型（如Brevity的“族”）組成，這些子模型之內(nèi)高內(nèi)聚，之間低耦合，并且子模型之間的耦合是明確的（即某個(gè)子模型會(huì)影響到哪些其他子模型是明確的），所以很容易合并，并且能立即發(fā)現(xiàn)沖突情況。因?yàn)樽幽Ｐ椭g的低耦合性，它們可以分配給不同的人負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)同。

除了設(shè)計(jì)單位內(nèi)的協(xié)同，采用BIM還能實(shí)現(xiàn)不同社會(huì)分工部門之間的大協(xié)同，從而達(dá)到最好的綜合社會(huì)效益，這里不再展開。

三、BIM在鴻業(yè)市政軟件中的應(yīng)用

鴻業(yè)科技從2008年開始啟動(dòng)BIM產(chǎn)品線建設(shè)，在建筑領(lǐng)域，在REVIT平臺(tái)上推出了涵蓋建筑、給排水、暖通、電氣等專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件；在市政領(lǐng)域，推出了道路設(shè)計(jì)軟件立得，以及排水、燃?xì)狻崃?、電力電信管線設(shè)計(jì)系統(tǒng)管立得。這些全新產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中BIM理念得以充分貫徹，并融合了鴻業(yè)科技二十多年工程設(shè)計(jì)件軟開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，面向中國(guó)客戶、完全適應(yīng)中國(guó)本地化設(shè)計(jì)習(xí)慣。下面以路立得為例簡(jiǎn)要進(jìn)行說(shuō)明。

1、設(shè)計(jì)過(guò)程即3D信息模型搭建過(guò)程

在路立得中，道路模型被細(xì)分成了幾十種子模型，有些子模型又由更精細(xì)的子模型組成，例如橋梁又由主梁、蓋梁、墩、系梁、承臺(tái)、樁等十多種子模型組成。設(shè)計(jì)成果中細(xì)至每個(gè)邊坡、每個(gè)橋墩都是不同的子模型，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)這些子模型進(jìn)行設(shè)計(jì)和搭建，并且可以隨時(shí)再調(diào)整參數(shù)。

2、符合國(guó)內(nèi)習(xí)慣

國(guó)外BIM軟件在國(guó)內(nèi)使用的一大阻力是設(shè)計(jì)習(xí)慣不同，路立得融入了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，把多數(shù)建模操作融入到設(shè)計(jì)流程中，特別是對(duì)于簡(jiǎn)單項(xiàng)目，設(shè)計(jì)流程和傳統(tǒng)完全相同。

國(guó)外BIM軟件在國(guó)內(nèi)使用的另一大阻力是不能提供符合國(guó)內(nèi)習(xí)慣的出圖，路立得充分考慮了這個(gè)問(wèn)題，提供完全符合國(guó)內(nèi)習(xí)慣的平面分圖、縱斷設(shè)計(jì)圖、道路用地圖、高程數(shù)據(jù)圖、超高加寬圖、橫斷面圖等，以及多種標(biāo)注和各種表類。

3、協(xié)同支持

因?yàn)锽IM理念的貫徹，軟件中充分考慮了協(xié)同處理，一方面是同一軟件內(nèi)部不同設(shè)計(jì)人員之間的協(xié)同，另一方面是和其他軟件的協(xié)同。

在軟件內(nèi)部協(xié)同上，不同的設(shè)計(jì)人員可以同時(shí)設(shè)計(jì)不同的子模型，最后通過(guò)數(shù)據(jù)文件或?qū)雽?dǎo)出合并模型。并且目前基于數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和協(xié)同的工作也已經(jīng)起步，完成后將提供基于離線和在線兩種模式的協(xié)同設(shè)計(jì)方法。

在和其他軟件協(xié)同方面，目前主要通過(guò)LandXML和FBX、SKP、DWG等數(shù)據(jù)文件進(jìn)行，可以和Autodesk Civil3D、InfraWorks、3dMax，以及Google Skyetchup等軟件交換信息和模型數(shù)據(jù)。和公司其他軟件的協(xié)同則更充分，例如管立得軟件可以直接從路立得的模型中得到每根管子、每個(gè)井所在的道路板塊位置和高程等數(shù)據(jù)，最終的設(shè)計(jì)模型也可以合并起來(lái)。

結(jié) 語(yǔ)：我國(guó)城市建設(shè)目前還飛速發(fā)展期，還在走短平快的路，精工慢活的創(chuàng)造性項(xiàng)目占比重還比較小，所以表面上看對(duì)BIM的需求還不是很迫切。但隨著城市發(fā)展由量向質(zhì)的轉(zhuǎn)變，再加上項(xiàng)目基數(shù)大，需要的精品項(xiàng)目會(huì)越來(lái)越多，對(duì)BIM的需求會(huì)越來(lái)越大。

BIM是設(shè)計(jì)理念的一次飛躍，正在引發(fā)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的又一次革命，雖然暫時(shí)會(huì)有一些阻力，但設(shè)計(jì)走向BIM是必然趨勢(shì)，作為相關(guān)方要把握住這個(gè)機(jī)會(huì)。

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