BIM技術在市政道路設計中的應用研究

金朝 李彬 張凱

摘 要：隨著我國城市化進程的不斷加快，市政道路作為城市主要設施，其功能及服務被廣泛關注。而市政道路設計建設的質量的好壞直接影響到城市的發展。

關鍵詞：BIM技術;市政道路;設計;應用

BIM是指建筑信息建模/建筑信息模型，是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化，協調性，模擬性，優化性和可出圖性五大特點。當今工程BIM應用中不再只局限于建筑工程本身，而是把BIM技術當作一種理念引申到市政道路工程。

1 BIM的概念和特性

1.1 BIM的概念：建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，BIM是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。通常從兩個方面描述：一是作為名詞，BIM是一種載體，包含特定建筑和設備的各種專業數據，并明確的描述其建筑的物理和非物理的屬性。BIM數據模型包含來自不同專業的未加工（Raw）的建筑數據。BIM模型包含特定建筑和設施的所有成分，所以BIM模型是豐富的（Rich）。BIM包含特定建筑和設施所有成分的關系和屬性，所以BIM模型是智能的（Intelligence）。二是作為動詞，BIM表示建立建筑數據模型的行為，包括數據的交換和共享。不同層面的使用者可以通過數據模型輸入并輸出模型在內的數據，而利用于設計和施工等工作。雖然對BIM定義存在不同的文字描述，但一般都涵蓋著這兩個方面。

1.2 BIM的特性：―般具有以下特征：（1）模型的3D參數化：3D參數化設計是有別于傳統AutoCAD等二維設計方法的一種全新的設計方法，是一種可以使用各種工程參數來創建、驅動三維建筑模型，并可以利用三維建筑模型進行建筑性能等各種分析與模擬的設計方法。（2）模型的信息化：建筑信息模型BIM采用參數化來描述建筑單元，以墻、窗、梁、柱等建筑構件為基本對象而不是CAD中的點、線、面等幾何元素，并將建筑單元的各種真實屬性通過參數的形式進行模擬。（3）模型信息的完整性：除了對工程對象進行3D幾何信息的描述，還描述對象的拓撲關系。更主要的是信息模型包括了完整的工程信息描述，如具體對象名稱、建筑材料、結構類型等設計信息;如施工工序、施工進度、工程量、項目成本、工程質量以及人力、機械、材料等施工信息;如工程結構安全性能、安全運營管理、材料耐久性等運營養護信息。（4）遵照統一標準：為實現多種軟件的信息互訪。BIM數據形式必須是開放交互的，所有采用BIM技術的軟件都支持國際標準組織認可的工業基礎分類標準（IFC，IndustryFoundationClasses）。當BIM軟件采用IFC格式進行數據輸出時，其他支持該協議標準的軟件就可以直接讀取這些數據進行下一步的工作。

2 BIM在鴻業市政軟件中的應用

2.1 設計過程即3D信息模型搭建過程

在路立得中，道路模型被細分成了幾十種子模型，有些子模型又由更精細的子模型組成，例如橋梁又由主梁、蓋梁、墩、系梁、承臺、樁等十多種子模型組成。設計成果中細至每個邊坡、每個橋墩都是不同的子模型，在設計過程中對這些子模型進行設計和搭建，并且可以隨時再調整參數。

2.2 符合國內習慣

國外BIM軟件在國內使用的一大阻力是設計習慣不同，路立得融入了傳統設計模式，把多數建模操作融入到設計流程中，特別是對于簡單項目，設計流程和傳統完全相同。

國外BIM軟件在國內使用的另一大阻力是不能提供符合國內習慣的出圖，路立得充分考慮了這個問題，提供完全符合國內習慣的平面分圖、縱斷設計圖、道路用地圖、高程數據圖、超高加寬圖、橫斷面圖等，以及多種標注和各種表類。

2.3 協同支持

因為BIM理念的貫徹，軟件中充分考慮了協同處理，一方面是同一軟件內部不同設計人員之間的協同，另一方面是和其他軟件的協同。

在軟件內部協同上，不同的設計人員可以同時設計不同的子模型，最后通過數據文件或導入導出合并模型。并且目前基于數據庫存儲和協同的工作也已經起步，完成后將提供基于離線和在線兩種模式的協同設計方法。

在和其他軟件協同方面，目前主要通過LandXML和FBX、SKP、DWG等數據文件進行，可以和AutodeskCivil3D、InfraWorks、3dMax，以及GoogleSkyetchup等軟件交換信息和模型數據。和公司其他軟件的協同則更充分，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、每個井所在的道路板塊位置和高程等數據，最終的設計模型也可以合并起來。

BIM是設計理念的一次飛躍，正在引發工程設計領域的又一次革命，雖然暫時會有一些阻力，但設計走向BIM是必然趨勢，作為相關方要把握住這個機會。

3 BIM技術在市政道路設計中的應用

3.1 地形圖處理。勘測單位提供的地形圖通常有兩種，一種為三維地形，即地形圖中的高程點的標高即為實際高程;另外一種是二維地形，即地形圖中的高程點的實際高程均為0，具體高程由數字在高程點旁標注。以三維地形圖為例，高程點均為帶有Z坐標的圖塊。（1）打開圖層管理器，將高程點以外的圖層反向選擇，然后凍結;（2）點擊曲面菜單下的創建曲面命令，打開創建曲面對話框，選擇相應的圖層、名稱和曲面類型。然后點擊確定。（3）點擊工具空間的曲面樹形菜單，打開定義工具欄，在圖形對象上點擊右鍵，選擇添加，在彈出的對話框中選擇塊。點擊確定。（4）框選所有高程點，按回車鍵。（5）曲面創建完成，可用對象查看器查看所創建的曲面。

3.2 道路中心線設計。道路設計首先要確定道路中心線線位，設計人需考慮各控制因素，按照規劃確定的線位進行擬合，并按照規范要求適當調整圓曲線半徑、長度、緩和曲線長等曲線要素。（1）將初步確定好的道路中心線插入地形圖中。（2）將道路中心線轉換為多段線。（3）單擊路線菜單下的從多段線創建路線，選中道路中心線。在彈出對話框中輸入路線名稱，選擇路線樣式和路線標簽集，然后單擊確定。

結語

采用BIM技術創新理念應用在城市道路設計之中，協同各種軟件展開設計。在BIM建模過程中，對城市道路設計中的各種信息予以數字化的存儲。隨著城市化建設不斷加快，合理運用BIM技術給予科學布局、有效施工，三維立體呈現城市道路設計，創新三維設計帶動城市道路建設，加快城市道路項目工程實施，為后期的城市道路運行養護等工作提供參考，從而建設和諧、暢通城市道路。

參考文獻

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