淺談BIM在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

程佳

CHENG Jia

（中國市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司）

(CSCEC AECOM Consultans Co., Ltd.)

1 BIM概述

BIM（Building Information Modeling）是指建筑信息模型，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，通過三維建筑模型，實(shí)現(xiàn)工程監(jiān)理、物業(yè)管理、設(shè)備管理、數(shù)字化加工、工程化管理等功能。

BIM能夠應(yīng)用于工程項(xiàng)目規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)等各階段,實(shí)現(xiàn)建筑全生命期各參與方在同一多維建筑信息模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)共享，為產(chǎn)業(yè)鏈貫通、工業(yè)化建造和繁榮建筑創(chuàng)作提供技術(shù)保障；支持對(duì)工程環(huán)境、能耗、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、安全等方面的分析、檢查和模擬，為項(xiàng)目全過程的方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)；支持各專業(yè)協(xié)同工作、項(xiàng)目的虛擬建造和精細(xì)化管理，為工程行業(yè)的提質(zhì)增效、節(jié)能環(huán)保創(chuàng)造條件。

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，BIM設(shè)計(jì)方法與理念已經(jīng)深入到土木工程行業(yè)的各個(gè)階段。建設(shè)部也明確要求到2020年末，建筑行業(yè)甲級(jí)勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級(jí)、一級(jí)房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用。

2 BIM在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM可以通過一系列設(shè)計(jì)軟件協(xié)同合作來實(shí)現(xiàn)，在眾多BIM軟件中，AUTODESK及BENTLEY兩大平臺(tái)軟件應(yīng)用的最為廣泛，而AUTODESK平臺(tái)憑借著早期AUTOCAD在行業(yè)內(nèi)打下的扎實(shí)基礎(chǔ)，已成為各大設(shè)計(jì)院的首選。其中，Infraworks、Civil 3D、Recap360、Raster Design及3dmax Civil View等A平臺(tái)BIM基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)軟件，已被廣泛應(yīng)用到道路設(shè)計(jì)工作中，其具體應(yīng)用流程如下。

2.1 結(jié)合GIS的多元化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理

在道路設(shè)計(jì)中，分析原始地形數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)的第一步驟，然而傳統(tǒng)的地形數(shù)據(jù)仍停留在二維平面中，無法直觀的表達(dá)地形地貌。通過Civil 3D處理后的地形圖，可以建立起系統(tǒng)的三維模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行高差，坡度等分析（見圖1）。軟件自帶的Geotechnical及river模塊，能使地勘及水利數(shù)據(jù)集中呈現(xiàn)在三維模型中。此外，結(jié)合Raster軟件，能使通過GIS軟件獲得的航拍圖片矢量化，并直接附著于處理好的三維地形中，從而達(dá)到實(shí)景呈現(xiàn)。

圖1 通過Civil 3D處理后的三維模型圖

圖2 三維實(shí)景圖

其次，在項(xiàng)目前期投標(biāo)或方案階段，往往會(huì)出現(xiàn)地形圖等基礎(chǔ)資料缺失的情況，令項(xiàng)目無從開展。通過Infrawoks，使用自帶的模型創(chuàng)建工具或者處理網(wǎng)絡(luò)獲取的不同精度GIS數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速實(shí)景建模，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)（見圖2），從而順利的推進(jìn)項(xiàng)目。

2.2 建立動(dòng)態(tài)道路模型

市政道路設(shè)計(jì)往往包括道路、橋梁、給排水等眾多專業(yè)，基礎(chǔ)資料眾多，因此方案變更、條件變換等情況不可避免，這就導(dǎo)致很多工作需要從頭再來，浪費(fèi)大量時(shí)間。CIVL 3D可以使道路的平、縱、橫設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)連接，任意一點(diǎn)的設(shè)計(jì)修改，都會(huì)聯(lián)動(dòng)到與此相關(guān)聯(lián)的其他內(nèi)容上，自動(dòng)進(jìn)行更新，省去了大量的重復(fù)工作。由于圖紙和標(biāo)注將始終處于最新狀態(tài)，設(shè)計(jì)人員可以集中精力去優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.3 工程量精確計(jì)算分析

在完成道路模型的建立后，Civil 3D利用其強(qiáng)大的曲面數(shù)據(jù)計(jì)算能力，能快速有效地計(jì)算出道路的土方量，自動(dòng)生成土石方量表。同時(shí)，從建立好的道路模型中提取出工程材料信息，生成路面工程量表。

2.4 快速有效的生成施工圖紙

在以往設(shè)計(jì)工程中，設(shè)計(jì)人員需要花費(fèi)大量時(shí)間對(duì)各種圖紙進(jìn)行優(yōu)化，以完善圖紙信息。通過Civil 3D預(yù)先建立好的標(biāo)簽集，可以迅速的完成的各個(gè)圖紙標(biāo)注，并且將錯(cuò)誤率降低為零。同時(shí)，通過前期設(shè)置好的代碼集，可以智能的控制圖紙中各個(gè)元素的顏色、線寬、填充樣式等屬性。

2.5 多專業(yè)協(xié)同工作

道路設(shè)計(jì)師將完成設(shè)計(jì)成果傳遞給建筑、橋梁及給排水等專業(yè)。相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以在其基礎(chǔ)上，利用Civil 3D及Revit軟件進(jìn)行各自專業(yè)的設(shè)計(jì)。各專業(yè)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可以無損傳遞與共享，最大限度減少錯(cuò)、漏、碰、缺等設(shè)計(jì)質(zhì)量通病，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

2.6 設(shè)計(jì)成果快速呈現(xiàn)

對(duì)于以往的設(shè)計(jì)過程，在的設(shè)計(jì)任務(wù)完成后，往往需要尋找第三方公司，對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行建模。而CIVIL 3D的設(shè)計(jì)成果，可以輕松的在3dmax civil view模塊中進(jìn)行處理，包括道路材質(zhì)及交通標(biāo)志標(biāo)線的添加，最終轉(zhuǎn)入到Infraworks中進(jìn)行設(shè)計(jì)成果的最終呈現(xiàn)。

因此，整個(gè)道路設(shè)計(jì)流程可以歸納為，利用Infrawoks進(jìn)行前期模型搭建及方案設(shè)計(jì)，在基礎(chǔ)資料完善后進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，并將成果導(dǎo)入Civil 3D進(jìn)行方案深度優(yōu)化，最終形成施工圖文件，再利用3dmax civil view進(jìn)行道路附屬部件的添加，最終再次返回Infrawoks進(jìn)行成果展示。

3 BIM在道路設(shè)計(jì)中的未來發(fā)展

3.1 軟件二次開發(fā)

對(duì)于部分道路工程項(xiàng)目，道路橫斷面及邊坡條件較為復(fù)雜，Civil 3D內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)部件無法解決這些問題，這時(shí)候通過軟件自帶的部件編輯器，經(jīng)過簡單的編譯，便可以生成滿足各種條件道路部件。同時(shí)通過Autodesk提供了包括 LISP、COM、ObjectARX、.NET等多種形式的API，可以讓相關(guān)人員使用C#、VB.NET等任意一種語言進(jìn)行二次開發(fā)，完善功能。

3.2 點(diǎn)云與云計(jì)算的應(yīng)用

AUTODESK基礎(chǔ)設(shè)施BIM平臺(tái)具有強(qiáng)大的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理功能，結(jié)合現(xiàn)今無人機(jī)及航拍技術(shù)的發(fā)展，能夠最大限度的還原現(xiàn)狀地形地貌。在最新版本的Infraworks中，已提供云計(jì)算功能，根據(jù)設(shè)計(jì)師輸入的設(shè)計(jì)條件，云端服務(wù)器進(jìn)行智能平縱布線，簡化了設(shè)計(jì)流程，極大的縮短了設(shè)計(jì)周期。

4 BIM在道路設(shè)計(jì)中的存在的問題

4.1 本地化程度較低

現(xiàn)有的BIM軟件，集成了歐美等國家的設(shè)計(jì)規(guī)范與樣例，并且已經(jīng)十分成熟。但是BIM在中國發(fā)展時(shí)間較短，缺乏相應(yīng)的規(guī)范圖集。國內(nèi)現(xiàn)有開發(fā)的本地化包較為簡單，使用體驗(yàn)較差，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，需要設(shè)計(jì)人員按照自己的習(xí)慣去摸索。

4.2 行業(yè)重視度不足

BIM在國內(nèi)建筑行業(yè)的應(yīng)用與普及十分廣泛，以至于大家對(duì)BIM的理解大多集中在REVIT系列建筑類設(shè)計(jì)軟件?；A(chǔ)設(shè)施行業(yè)的BIM往往被忽視，這與同軟件相應(yīng)的本地化程度不足有一定關(guān)系，也同行業(yè)的開放度及重視度有一定關(guān)系。

5 總結(jié)

BIM技術(shù)在工程中的應(yīng)用十分廣闊，作為道路設(shè)計(jì)行業(yè)，應(yīng)當(dāng)處分抓住信息網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的機(jī)遇，深入系統(tǒng)研究基礎(chǔ)設(shè)施類BIM軟件，盡早BIM技術(shù)理念運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中去，為設(shè)計(jì)院所節(jié)約大量人力物力成本，同時(shí)能同各方有效的控制項(xiàng)目的整個(gè)生命周期。

[1] 冀程.BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2014（S1）：1663-1668.

[2] 紅克.BIM技術(shù)在城市道路與管道協(xié)同規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2013（11）：37-39+12.