BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計中的應(yīng)用研究

金朝 李彬 張凱

摘 要：隨著我國城市化進(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)計建設(shè)的質(zhì)量的好壞直接影響到城市的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);市政道路;設(shè)計;應(yīng)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(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，通過數(shù)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(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點。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。

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(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，BIM是對工程項目設(shè)施實體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。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(shè)備的各種專業(yè)數(shù)據(jù)，并明確的描述其建筑的物理和非物理的屬性。BIM數(shù)據(jù)模型包含來自不同專業(yè)的未加工（Raw）的建筑數(shù)據(jù)。BIM模型包含特定建筑和設(shè)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(shè)施所有成分的關(guān)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(shù)據(jù)模型的行為，包括數(shù)據(jù)的交換和共享。不同層面的使用者可以通過數(shù)據(jù)模型輸入并輸出模型在內(nèi)的數(shù)據(jù)，而利用于設(shè)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(shù)化：3D參數(shù)化設(shè)計是有別于傳統(tǒng)AutoCAD等二維設(shè)計方法的一種全新的設(shè)計方法，是一種可以使用各種工程參數(shù)來創(chuàng)建、驅(qū)動三維建筑模型，并可以利用三維建筑模型進(jìn)行建筑性能等各種分析與模擬的設(shè)計方法。（2）模型的信息化：建筑信息模型BIM采用參數(shù)化來描述建筑單元，以墻、窗、梁、柱等建筑構(gòu)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(shù)的形式進(jìn)行模擬。（3）模型信息的完整性：除了對工程對象進(jìn)行3D幾何信息的描述，還描述對象的拓?fù)潢P(guān)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(jié)構(gòu)類型等設(shè)計信息;如施工工序、施工進(jìn)度、工程量、項目成本、工程質(zhì)量以及人力、機(jī)械、材料等施工信息;如工程結(jié)構(gòu)安全性能、安全運營管理、材料耐久性等運營養(yǎng)護(hù)信息。（4）遵照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：為實現(xiàn)多種軟件的信息互訪。BIM數(shù)據(jù)形式必須是開放交互的，所有采用BIM技術(shù)的軟件都支持國際標(biāo)準(zhǔn)組織認(rèn)可的工業(yè)基礎(chǔ)分類標(biāo)準(zhǔn)（IFC，IndustryFoundationClasses）。當(dāng)BIM軟件采用IFC格式進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出時，其他支持該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的軟件就可以直接讀取這些數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步的工作。

2 BIM在鴻業(yè)市政軟件中的應(yīng)用

2.1 設(shè)計過程即3D信息模型搭建過程

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、樁等十多種子模型組成。設(shè)計成果中細(xì)至每個邊坡、每個橋墩都是不同的子模型，在設(shè)計過程中對這些子模型進(jìn)行設(shè)計和搭建，并且可以隨時再調(diào)整參數(shù)。

2.2 符合國內(nèi)習(xí)慣

國外BIM軟件在國內(nèi)使用的一大阻力是設(shè)計習(xí)慣不同，路立得融入了傳統(tǒng)設(shè)計模式，把多數(shù)建模操作融入到設(shè)計流程中，特別是對于簡單項目，設(shè)計流程和傳統(tǒng)完全相同。

國外BIM軟件在國內(nèi)使用的另一大阻力是不能提供符合國內(nèi)習(xí)慣的出圖，路立得充分考慮了這個問題，提供完全符合國內(nèi)習(xí)慣的平面分圖、縱斷設(shè)計圖、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。

2.3 協(xié)同支持

因為BIM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)計人員可以同時設(shè)計不同的子模型，最后通過數(shù)據(jù)文件或?qū)雽?dǎo)出合并模型。并且目前基于數(shù)據(jù)庫存儲和協(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)計方法。

在和其他軟件協(xié)同方面，目前主要通過LandXML和FBX、SKP、DWG等數(shù)據(jù)文件進(jìn)行，可以和AutodeskCivil3D、InfraWorks、3dMax，以及GoogleSkyetchup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、每個井所在的道路板塊位置和高程等數(shù)據(jù)，最終的設(shè)計模型也可以合并起來。

BIM是設(shè)計理念的一次飛躍，正在引發(fā)工程設(shè)計領(lǐng)域的又一次革命，雖然暫時會有一些阻力，但設(shè)計走向BIM是必然趨勢，作為相關(guān)方要把握住這個機(jī)會。

3 BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計中的應(yīng)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(biāo)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(shù)字在高程點旁標(biāo)注。以三維地形圖為例，高程點均為帶有Z坐標(biāo)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(jié);（2）點擊曲面菜單下的創(chuàng)建曲面命令，打開創(chuàng)建曲面對話框，選擇相應(yīng)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(chuàng)建完成，可用對象查看器查看所創(chuàng)建的曲面。

3.2 道路中心線設(shè)計。道路設(shè)計首先要確定道路中心線線位，設(shè)計人需考慮各控制因素，按照規(guī)劃確定的線位進(jìn)行擬合，并按照規(guī)范要求適當(dāng)調(diào)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(zhuǎn)換為多段線。（3）單擊路線菜單下的從多段線創(chuàng)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(biāo)簽集，然后單擊確定。

結(jié)語

采用BIM技術(shù)創(chuàng)新理念應(yīng)用在城市道路設(shè)計之中，協(xié)同各種軟件展開設(shè)計。在BIM建模過程中，對城市道路設(shè)計中的各種信息予以數(shù)字化的存儲。隨著城市化建設(shè)不斷加快，合理運用BIM技術(shù)給予科學(xué)布局、有效施工，三維立體呈現(xiàn)城市道路設(shè)計，創(chuàng)新三維設(shè)計帶動城市道路建設(shè)，加快城市道路項目工程實施，為后期的城市道路運行養(yǎng)護(hù)等工作提供參考，從而建設(shè)和諧、暢通城市道路。

參考文獻(xiàn)

[1]劉勇.對城市道路設(shè)計中常見問題的簡要總結(jié)[J].黑龍江科技信息，2016（11）：202.

[2]余萌.BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].四川建材，2016（02）：149-151.

[3]張世軍.BIM在市政道路設(shè)計中的推廣應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn)，2016（12）：206.