榆林市公路勘察设计院
摘要:伴随我国经济的腾飞,基建行业得到了前所未有的跨越式发展,公路行业更是受到了国家的格外重视。公路行业快速发展也对公路设计提出了更高的要求,BIM技术的出现使得公路设计出现了质的飞跃,本文结合实际工作阐述了BIM技术再公路设计行业的应用,希望能对本行业起到一定的借鉴作用。
关键词:BIM技术;三维建模;公路设计
引言:自 BIM 理念引入以来,BIM 技术被认为是继 CAD 后,建筑业的第二次“信息革命”。本文阐述了 BIM 技术理念,结合BIM 在三维建模中的优势,从 Autodesk Civil 3D 三维建模、协同化管理、可视化三个方面介绍了 BIM 技术在公路设计中的运用,并介绍了基于 BIM 技术公路设计的一些推行阻力。
1、BIM 的理念
BIM 是建筑信息模型(Building Information Modeling)的英文简称。最初由美国乔治亚理工大学的查克 • 伊士曼博士提出,在《BIM 建筑信息建模指南》中的定义:“建筑信息建模是对项目设计、施工和运营的一种新的措施,它是一种管理拥有许多不确定因素的项目施工的人为过程,而不是一件实物或者软件”。我国住建部《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》的定义: “BIM 是在计算机辅助设计(CAD)等技术基础上发展起来的多维模型信息集成技术,是对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达。”
BIM 通过三维数字化手段,对建筑工程各相关信息建立模型,在如今则被当做一种理念引申开,不再局限于建筑本身,且这种理念已经逐步在公路工程领域为大家所认同。
BIM 模型相对传统图纸在多维信息的集成和处理方面具有不可比拟的优势,其表现为多方信息的集成化和功能构件的参数化。伴随着我国高速公路建设进入瓶颈期,BIM 技术面对公路设计精细化的发展,以其强大的数字化建模、协同化设计、可视化模拟功能,提高了专业化设计的综合效益。
2、BIM 在公路设计中的运用
2.1 公路三维模型设计
Autodesk Civil 3D 是 BIM 理念在公路设计中的三维建模软件。
Civil 3D 不仅可以提供强大的地形分析能力,并且能够从源地形文本数据中快速的创建三维数字地形模型。其三维地形建模功能也能为道路的平面设计、纵断面设计、横断面设计和土方设计提供更加直观、准确的数据基础。
在平面设计中,Civil 3D 采用导线法、线元法、道路模型特征性 [3] 等多种方法创建路线,以及设置基于我国规范的路线检查方法,最后创建路线设计规范验证报告以此达到安全设计的理念。 Civil 3D 采用三维地形曲面作为设计的载体,通过“从曲面创建纵断面”命令可以直接生成地面线 。道路横断面设计是对道路各部件进行装配的过程。为了能够准备反映道路的实际地形,并且考虑到施工出图,因此需要选择合适的部件来构成装配。
Civil 3D 道路信息模型中所有的零部件采用的是参数驱动的方式,当某个参数发生变化,与其受约束的部件自动随之变化,这种参数驱动,约束联动设计机制大幅缩减了设计人员的工作量,提高了设计效率和精确性。
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2.2 协同化管理
在 BIM 技术出现之前,项目的各参与方、各个环节缺少一个统一、便捷的协同平台,各专业之间的合作与交流显得相对杂乱。在 BIM 技术下,其信息模型由多个子模块构成,各个子模块之间耦合性较低,因而可以分配给不同的专业部门进行设计,以此实现大协同。BIM 技术的出现为各专业的协同合作搭建了一个良好的信息共享、专业技术交流平台。而在基于BIM技术的协同设计方式具有更加灵活、更加快捷的特点,其大型数据库能够支持项目的各参与方共同分享,借助三维模型平台实现设计单位、施工单位、业主之间的校审一体化。
2.3 三维可视化
BIM 技术体系可实现创新成果交付方式的转变。以往设计方提供给业主的是平面图纸,现在给业主提交的是一个系统,一个三维模型。在传统 2D 设计图纸会审工作中,评审专家需要从多个角度去查找图纸的错误,很难发现设计中存在的缺陷。BIM 模型通过可视化的工作平台,以实际构件的模型取代 CAD 图纸中的线条、文字说明等表达方式。它将需要多张 2D 图纸才能表达清晰的问题在一个 BIM 模型中直观地反映,从而较容易地找到设计中存在的失误或错误;同时,在查找到问题之后,通过 BIM 模型可视化的工作平台,使各专业更容易搭接,有效避免了图纸会审中“顾此失彼”的现象。经图纸会审后,各专业均直接在各自的 BIM 子模型中进行修改,保证图纸会审的质量和效率。
3、BIM 的运用阻力
3.1 设计思维的转变
BIM 的应用一方面意味着设计软件的更新和设计理念的变化,三维 BIM 理念及模型比二维设计方式和软件有着更为精细化的零部件及使用样式,它的建模过程比平面出图要更耗时耗力,加上软件本身比二维软件要复杂和难以精通。因此,这对设计师来说是一个难以适应的过程,产生抵触心理是在所难免的 [4]。
3.2 市场环境的不成熟
目前,在国内还没有相应的指导性规范,没有成体系的匹配型实施人才,没有市场角色定位,更没有相关的市场运营机制,这就在所难免的导致了该市场的混乱,主要表现在收费的混乱、角色的混乱、责权利的混乱等,整个市场鱼龙混杂,故意扰乱市场者比比皆是。短期来看这让不少真正有心从事 BIM 领域的企业遭受重创,长期来看这又是整个 BIM 的发展不得不经历的阶段,所以 BIM 还有很长的路要走。
3.3 推行机制
BIM 技术还没有在整个行业积极推动起来,原因之一是主管部门并没有强制推动,如相关的规划、报审和报建、设计审查都没有要求三维模型交付。但 BIM 技术发展很快,已经引起从建设主管部门等各相关单位的高度重视,随着我国经济进入新常态, BIM 的快速发展需要建设主管部门的强制推动,从而带动整个市场的需求,谁先达到这个需求就会在市场竞争中赢得先机。
4、小结
随着我国公路总长度里程碑式的发展,公路的设计也已经进入瓶颈期,同时更要求公路设计项目的精细化。BIM 技术的出现改变了传统的公路设计方法,实现了从二维设计向多维设计的转变。其应用是对设计手段和设计理念的一种转变和改进,也将把公路设计提到更信息化、高效化的水平。
参考文献:
[1]周豪 .BIM 在城市道路设计中的应用研究 [D]. 南京林业大学,2015:51-53.
[2]任耀 .Auto CAD Civil 3D 2013 应用宝典 [M]. 上海:同济大学出版社,2013:136-149.
[3]詹健 .BIM 在市政道路设计中的应用 [J]. 江西建材,2015.
论文作者:刘瑞
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第6期
论文发表时间:2017/7/31
标签:模型论文; 公路论文; 技术论文; 建模论文; 图纸论文; 信息论文; 理念论文; 《建筑科技》2017年第6期论文;