BIM理念在市政工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
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【摘要】對(duì)bim新理念進(jìn)行了介紹，基于BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的作用，對(duì)BIM理念在市政工程設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行了分析和探討，提高了設(shè)計(jì)效率，保證了設(shè)計(jì)質(zhì)量，以滿足市政工程建設(shè)對(duì)設(shè)計(jì)的高要求。
【關(guān)鍵詞】BIM理念；市政工程；工程設(shè)計(jì)
1引言
當(dāng)前，市政工程建設(shè)逐步向大型化、復(fù)雜化的方向發(fā)展。在工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要耗費(fèi)大量的人力和費(fèi)用。BIM技術(shù)作為一種虛擬工程三維模型，可以利用數(shù)字信息化技術(shù)進(jìn)行模型的建設(shè)，從而構(gòu)成便捷、簡(jiǎn)單的信息庫(kù)，提升了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。本文重點(diǎn)對(duì)BIM理念在市政工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行分析和研究。
2BIM技術(shù)新理念
BIM技術(shù)以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)質(zhì)是一種建筑信息模型，綜合了項(xiàng)目有關(guān)信息的信息模式。BIM技術(shù)是指以數(shù)字化技術(shù)作為支撐，借助虛擬的三維模型，給相關(guān)工程提供相應(yīng)信息的工程信息庫(kù)。信息庫(kù)中包含各類建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)信息、空間狀態(tài)數(shù)據(jù)等。不管工程處于哪個(gè)時(shí)期，都涉及BIM技術(shù)的應(yīng)用。為了促進(jìn)信息共享和交流，BIM技術(shù)給項(xiàng)目各建筑方提供了信息交流和共享的平臺(tái)[1]。
3BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的作用
3.1可明確表達(dá)設(shè)計(jì)意圖
傳統(tǒng)的建筑類設(shè)計(jì)，因?yàn)槭艿皆O(shè)計(jì)人員思維及社會(huì)科技水平的限制，大多采用二維設(shè)計(jì)思維進(jìn)行設(shè)計(jì)，二維設(shè)計(jì)的過(guò)程就是將現(xiàn)實(shí)中的三維問(wèn)題放入二維空間進(jìn)行解決，在此過(guò)程中，很多數(shù)據(jù)容易丟失，最終的設(shè)計(jì)結(jié)果也不能很好地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。BIM技術(shù)就是一類三維數(shù)字化信息模型，三維立體思維模式可以很好地表達(dá)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖。另外，該技術(shù)還會(huì)將設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行劃分，設(shè)計(jì)意圖表達(dá)的清晰程度與目標(biāo)劃分的細(xì)致程度成正相關(guān)關(guān)系，即劃分得越細(xì)致，設(shè)計(jì)意圖就表達(dá)得越清晰。BIM最為明顯的特征就是可以對(duì)參數(shù)和組件進(jìn)行自定義，可以清晰地表達(dá)各類復(fù)雜的問(wèn)題。BIM對(duì)于越為復(fù)雜問(wèn)題的處理，效果越為明顯。目前，BIM技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到一些復(fù)雜程度較高的建筑行業(yè)或者高端機(jī)械制造業(yè)。在過(guò)去的道路工程中，很少涉及三維空間的應(yīng)用，工程之間相互借鑒，具有較高的相似度。隨著城市發(fā)展速度的加快，高架橋互通工程項(xiàng)目數(shù)量越來(lái)越多，這些工程最為明顯的特征就是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，而且在給排水工程中也出現(xiàn)了越來(lái)越復(fù)雜的構(gòu)造物，二維設(shè)計(jì)思想不再適用。
3.2具備強(qiáng)大的分析模擬能力
BIM技術(shù)最明顯的優(yōu)勢(shì)是強(qiáng)大的分析能力和模擬能力。在設(shè)計(jì)階段就可以對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行直觀的觀察，設(shè)計(jì)者可以通過(guò)觀察結(jié)果對(duì)方案進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，同時(shí)針對(duì)可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題，提前采取措施加以規(guī)避。另外，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一旦產(chǎn)生問(wèn)題，也方便設(shè)計(jì)人員和業(yè)主之間進(jìn)行溝通，使業(yè)主清楚設(shè)計(jì)和實(shí)物之間存在一定的差異。為了提高工作效率，很多復(fù)雜的工程摒棄二維設(shè)計(jì)理念，應(yīng)用三維建模對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行設(shè)計(jì)和體驗(yàn)，避免了工程設(shè)計(jì)大幅度修改的問(wèn)題。BIM模型屬于豐富的信息庫(kù)，為相關(guān)工作提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)和專業(yè)的分析，最終得到精確的結(jié)論，方便施工交底工作高效進(jìn)行[2]。
3.3可精確計(jì)算工程量
在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式下，在市政道路建設(shè)過(guò)程中，大多工程量計(jì)算都是通過(guò)設(shè)計(jì)人員估算而得，如果地勢(shì)平坦穩(wěn)定，一般不會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，但是一旦遇到地形較為復(fù)雜的地勢(shì)，估算結(jié)果和實(shí)際用量就會(huì)產(chǎn)生較大的差異。而在BIM設(shè)計(jì)模式下，子模塊之間的幾何數(shù)據(jù)十分精確，可以對(duì)面積、工程量和體積進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算。針對(duì)井類管線工程，可以通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙和地形曲線進(jìn)行分析得到工程量，憑借專業(yè)的計(jì)算工具確定精準(zhǔn)的工程量，不再使用人工錄入的方式，所有數(shù)據(jù)都是程序自動(dòng)完成，大大降低了誤差產(chǎn)生的概率。
3.4可提高協(xié)同能力
近年來(lái)，隨著人民生活水平提高，市政工程項(xiàng)目規(guī)模越來(lái)越大，其設(shè)計(jì)難度也與日俱增。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須注重設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，協(xié)同相關(guān)專業(yè)人士共同完成工作。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了充分體現(xiàn)BIM的主要優(yōu)勢(shì)，專業(yè)協(xié)作、內(nèi)部協(xié)作和設(shè)計(jì)工作的協(xié)作缺一不可。在二維設(shè)計(jì)模式下，設(shè)計(jì)人員之間的協(xié)作大多通過(guò)分圖層復(fù)制粘貼進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，雖然很多設(shè)計(jì)單位設(shè)置了協(xié)作設(shè)計(jì)系統(tǒng)，也只應(yīng)用于較低層次問(wèn)題的解決，一旦遇到精細(xì)的協(xié)同問(wèn)題，就很難進(jìn)行處理。比如，不同的設(shè)計(jì)人員需要完成每段邊坡、綠化帶開(kāi)口、平面交叉口等環(huán)節(jié)的編輯工作。傳統(tǒng)的二維模式設(shè)計(jì)圖紙由相互關(guān)聯(lián)的文字和線條組成，對(duì)成果進(jìn)行合并十分困難，所以很難同時(shí)完成以上工作。BIM模式有效地解決了這個(gè)問(wèn)題，在該模式下設(shè)計(jì)的方案可以搭建信息模型，信息模型中包含了數(shù)量較多的子模型，這些子模型之間可以相互合并，及時(shí)發(fā)現(xiàn)沖突的地方。應(yīng)用BIM模式有效實(shí)現(xiàn)了各部分之間的協(xié)同工作，不僅提高了設(shè)計(jì)工作效率，還有效提高了社會(huì)效益[3]。
4BIM技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程
4.1處理勘察地形圖
地形圖是項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中的重要參考圖，其測(cè)量的精確程度直接關(guān)系到項(xiàng)目質(zhì)量水平。一般來(lái)說(shuō)，測(cè)量單位會(huì)提供2種形式的地形圖，分別為二維地形圖和三維地形圖。其中：二維地形圖中高程點(diǎn)的實(shí)際高程為零；三維地形圖中的高程點(diǎn)的標(biāo)高等于實(shí)際標(biāo)高。三維地形圖軟件操作流程為：打開(kāi)軟件的圖形管理器，單擊高程點(diǎn)以外的任意圖層進(jìn)行凍結(jié)，單擊“創(chuàng)建曲面”命令，顯示器會(huì)自動(dòng)彈出對(duì)話框，在對(duì)話框中設(shè)置圖層、名稱和曲面類型，單擊“曲面類形”，打開(kāi)工具欄，將圖形對(duì)象添加進(jìn)去，確定高程點(diǎn)，完成曲面創(chuàng)建。
4.2設(shè)計(jì)市政道路的中心線
道路中心線的確定在道路建設(shè)過(guò)程中十分重要，為了確定最為標(biāo)準(zhǔn)的中心線位置，設(shè)計(jì)人員必須要充分考慮各方面的因素，根據(jù)曲線半徑和長(zhǎng)度對(duì)中心線位置進(jìn)行合理的調(diào)整。具體的操作流程為：完成最佳中心線的確定后，將地形圖插入；合理分解道路中心線，使其成為多段線結(jié)構(gòu)；“從多段線創(chuàng)建路線”，最終確定道路中心線，這時(shí)顯示器會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，需在對(duì)話框中輸入線路名稱。
4.3設(shè)計(jì)市政道路的縱斷面
在所有的市政道路設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用范圍最廣泛的是縱斷面設(shè)計(jì)。具體的設(shè)計(jì)流程為：對(duì)原地面線文件進(jìn)行編制，同時(shí)完成拉坡線的繪制；適當(dāng)調(diào)整拉坡線，直至拉坡線相關(guān)參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，將其存儲(chǔ)為豎曲線設(shè)計(jì)文件，生成道路縱斷面設(shè)計(jì)圖。Civil3D所應(yīng)用的就是三維地形設(shè)計(jì)，該軟件可以自動(dòng)更新地面線，這樣不僅提高了設(shè)計(jì)精度，同時(shí)降低了設(shè)計(jì)人員的工作量，節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間[4]。“按布局創(chuàng)建縱斷面”命令可以完成拉坡線的設(shè)計(jì)。縱斷面設(shè)計(jì)工作完成后，設(shè)計(jì)人員需立即對(duì)曲線、坡長(zhǎng)和坡度進(jìn)行查看審核，一旦發(fā)現(xiàn)參數(shù)不符合要求，單擊“縱斷面布局參數(shù)”，適當(dāng)調(diào)整和修改邊坡點(diǎn)的樁號(hào)、坡度、標(biāo)高以及豎曲線半徑等參數(shù)，直至參數(shù)符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求。
4.4設(shè)計(jì)市政道路的橫斷面
在創(chuàng)建道路配圖的過(guò)程中，經(jīng)常應(yīng)用道路橫斷面設(shè)計(jì)，應(yīng)用該軟件，完成道路模型精度較高，因?yàn)樵撥浖榱送瓿傻缆返呐渲?，?huì)相應(yīng)地選擇最為合適的部件完成配備。該設(shè)計(jì)過(guò)程具體的操作流程為：?jiǎn)螕簟暗缆贰辈藛危瑔螕簟皠?chuàng)建裝配”命令，在對(duì)話框中將裝配名字輸入，單擊鼠標(biāo)確定，插入豎線，該豎線帶中間帶有圓形標(biāo)記，作為該裝配圖的基準(zhǔn)線，該基準(zhǔn)線也是道路的中心線；單擊“部件工具板選項(xiàng)板”，合理選擇各個(gè)部件，完成裝配圖的配置。首先完成橫斷面的裝配，然后根據(jù)設(shè)計(jì)需求，分析下一個(gè)裝配圖的裝配順序，逐一完成其他裝配圖的裝配。不管是哪一種道路模型，都可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求確定最佳的裝配類型，同時(shí)根據(jù)需求對(duì)各項(xiàng)裝配參數(shù)進(jìn)行調(diào)整或者修改，另外，模型還具備隨時(shí)更新參數(shù)的功能[5]。
5結(jié)語(yǔ)
綜上所述，隨著市政工程建設(shè)項(xiàng)目的不斷增加，建設(shè)規(guī)模日益復(fù)雜，為了保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，需要利用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而快速完成市政工程設(shè)計(jì)。通過(guò)在設(shè)計(jì)中利用BIM理念，可以顯著提升設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，保證設(shè)計(jì)效果。
【參考文獻(xiàn)】
[1]印明.市政工程設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的發(fā)展前景[J].城市道橋與防洪，2012（7）：347-349.
[2]程佳.淺談BIM在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].智能建筑與智慧城市，2018（5）：65-67.
作者：章俊屾 楊振文 孫易吟 單位：浙江大學(xué)城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司