合肥工业大学建筑设计研究院 安徽合肥 230001
摘要：BIM技术最初是指建筑信息建模，后随着时代科技的发展要求，延伸为一种新的工程信息技术，具有三维数字化手段的新理念，并开通了智能化、数字化的信息仿真模拟系统；同时BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化型的特点，被广泛应用于设计、建筑等行业。把BIM技术应用到市政道路设计中，能够及时解决市政道路在设计过程中遇到的各种问题，可以避免出现在道路施工过程中出现设计不符的问题，有效地避免了重新设计的风险，提高了工作效率。
关键词：市政道路；BIM技术；设计应用
1、BIM技术的概述
1.1BIM的概念
BIM是建筑信息模型的简称，在三维数字技术的基础上，集成了与建筑工程项目相关的信息，属于一种工程数据的信息模型。BIM能够对建筑工程项目的功能特性和设施实体进行数字化的表达，具体的表达方式从两方面阐述：①BIM作为名词来进行表达，将特定的建筑工程及建筑设备数据存储在BIM这个载体上，并且对建筑的相关物理属性和非物理属性有着明确的描述，其中不仅包含着特定工程的设施及建筑相关成分，还包含不同专业未加工的建筑相关数据，是一种丰富的、智能的数据信息模型；②BIM也可以作为动词来进行数字化表达，指的是建立工程相关数据模型的行为，例如数据的共享和交换等。
1.2BIM技术的特征
①3D参数化：与传统的二维设计方法相比，BIM技术是一种三维设计技术，其能够通过工程相关的参数来创建并驱动3D建筑模型，同时能够根据模型对建筑的各种性能进行分析和模拟；②信息化：BIM技术有着信息化的特点，其能够用各种参数对建筑单元进行描述，传统的CAD设计中描述的对象为点、线、面等几何元素，而BIM技术的描述对象则为窗、柱、墙、梁等建筑构件，并且能够对这些构件的真实属性进行信息化、参数化的模拟；③完整性：BIM技术不仅能够对各种建筑3D几何信息进行描述，其还能够对建筑设计的拓扑关系进行描述，同时BIM技术中还包括了工程对象的名称、建筑材料、结构类型、施工工序、工程量、运营养护信息等整个工程信息的描述［2］；④开放交互性：开放交互性特点主要指的是BIM技术支持IFC的工程基础分类标准，当在该标准下进行数据输出时，其他支持此标准协议的软件也可以读取BIM上的相关数据。
2、BIM在市政道路设计应用中的优势
2.1设计意图明显
传统的CAD等二维设计方式要将复杂的市政道路三维空间问题展现在二维空间中，在设计的过程中，由于三维参数的复杂化，不可避免地会丢失一些三维数据，从而导致所设计出的成果不能够完整、明显、准确地表达设计意图，很容易造成设计方案的曲解。在BIM技术下设计出的成果属于一种三维的数字化信息模型，能够将整个市政道路工程完工后的样子完整地表达出来，因此，其能够准确、清晰、完整地表达出设计意图。此外，BIM技术中，其工程属性以及子模型的划分越详细，则设计意图表达得就越统一、准确。BIM技术还有一大特点，即能够对相关自定义的参数组件进行设计，因此，对于一些复杂的市政道路三维问题也能够很好地进行描述。也就是说，BIM技术在复杂的市政道路工程中表现得十分突出，这也是市政道路建设重视BIM技术应用的一大重要因素。
2.2模拟和分析能力强大
BIM技术下，我们从设计阶段就能够通过BIM数据信息模型来直观地看到市政道路工程在完工后的效果，从而发现设计问题，以此为依据对设计方案进行论证、调整和优化。这就是BIM技术强大的模拟和分析能力的具体体现。对于市政道路设计人员来说，可以及时地发现设计中存在的问题，并采取有效措施进行调整优化，大大降低了施工的返工率。对于业主来说，真实的完工效果能够展现在眼前，从而通过优化设计消除与心理预期的偏差，将整个市政道路的建设问题在设计阶段消除，避免了施工阶段解决问题浪费大量的人力和物力。这些都是传统二维设计所不能实现的。此外，BIM技术的信息数据三维模型中有着丰富的信息，例如前文提到的市政道路3D几何信息、市政道路工程拓扑关系信息以及市政道路的整个工程信息等，这些信息的完整性能够为市政道路的设计和施工提供数据基础，从而得出精确的设计验证结论，促进了施工技术交底的高效性。
2.3工程量计算精确度高
在传统的二维设计模式下，通常以断面法来估算市政道路的工程量，例如道路路面的工程量、道路土方的工程量等，这种工程量的确定方式在道路平坦、设计简单的市政道路工程中误差较小，但对于地形起伏大、道路平面相对复杂的市政道路则有着较大的误差，从而对市政道路的施工造成影响。对于市政道路中的管线工程来说，传统确定工程量的方法是根据标准图以及施工经验进行估算，其本身就存在一定的误差性，但应用BIM技术后，其中各个工程的子模型中都有着完善、精确的属性数据和几何数据，从而能够对面积、长度、体积、个数等工程量进行精确地确定，例如，可以应用BIM技术的数据信息模型对道路曲面及自然地形曲面之间的土方工程量进行精确的计算。此外，这些工程量的计算有着自动化特征，并不需要人工进行数据录入，因此节省了大量的人力资源。
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2.4协同效果强
工程规模的不断扩大是当前市政道路发展的重要趋势，这就使得市政道路的设计难度增高，设计内容细化，只依靠两三个设计人员完成设计已经成为了过去式。当今的市政道路设计要求多专业人才紧密合作，不仅要在专业内部进行合作，专业之间也要积极寻求合作，这就对市政道路设计工具的协同性提出了更高的要求。
在传统的二维设计方式下，设计人员通过分图层的复制、粘贴和引用来实现合作，或通过协同设计系统来实现合作，但是这种协同的方式过于简单，只是单纯的将图形和设计文件加以权限存储在服务器上，对于一些低层次的协同问题还能够解决，但对于一些更加精细、更加复杂的协同则不能够很好完成。例如，在市政道路设计中，通常将路段边坡、交叉口、互通立交、绿化带开口、公交站等工作交给不同的人去完成，在传统的二维设计方式下，这些协同性较高的工作很难并行，设计的平面图中涉及到很多有关联的文字、线条及数据，如果单纯地将每个人的工作成果结合，不仅难度较大，且十分容易出现错误。
而在BIM技术的应用下，这种协同合作将会变得十分容易，BIM技术设计的过程本就是信息模型的搭建过程，其中有着许多的子模型，不同模型之间有着高内聚、低耦合的关系，且这种耦合关系相当明确，使得协同变得容易，同时BIM技术的应用能够及时发现协同中出现的问题，因此可以将不同的工作分配给不同的人员来完成，并且协同效果良好。
3、在市政道路设计环节，BIM技术的具体应用
3.1地形图处理
一般勘测企业会提供以下两种地形图，一种是三维地形，即把地形图中所标注的高程点标高视为实际高程，第二种是二维地形，也就是把地形图高程点的实际高程设置为0，之后在高程点旁利用数字明确标注出具体高程。现通过三维地形图说明高程点均属于是有Z坐标的图块：第一，需要将图层管理器打开，并对高程点以外的其他图层进行反向选择，同时冻结；第二，打开曲面菜单下所附属的创建曲面命令，以创建曲面对话框，之后需使用适当的图层、名称以及曲面类型；第三，打开工具空间中附属的曲面树形菜单，并且打开定义工具栏，将鼠标移动到图形对象上同时点击右键，选择添加，在之后所弹出的对话框之内点击选择块；第四，通过框选方式选择所有高程点，并且按动回车；第五，曲面已经创建完成之后，设计人员可以利用对象查看器来对所创建的曲面进行查看。
3.2道路中心线设计方式
在开展此方面的设计时，要求先制定好道路中心线线位。在此环节设计人员应当考虑多方面的控制因素，根据规定要求确定好线位并开展拟合作业，根据规定要求对各种曲线要素进行调整，比如说缓和曲线长、圆曲线半径以及长度等。首先需要在地形图之中的适当位置来将道路中心线放入；其次需要把道路的中心线转化成多段线；最后则需要依次点击多段线创建路线到道路中心线，并明确输入市政道路路线名称，之后需要根据实际情况来确定路线样式以及路线标签集。
3.3道路纵断面设计要点
在使用设计软件开展纵断面设计工作时，要求先进行原地面线文件的制定工作，并形成原地面线，之后需要以该原地面线为基础绘制拉坡线，同时对拉坡线进行优化调整，直到达到设计规定为止。完成上述流程之后，需要把拉坡线储存设置成竖曲线设计文件，再将该文件和原地面线文件以及竖曲线文件相互结合，从而形成纵断面设计图。在使用Civil3D程序时，一般需利用三维地形来开展设计工作，设计人员可以利用“从曲面创建纵断面”这一重要命令生成地面线，这样之后若需要修改、修正道路中心线，即可以使地面线实现自动更新，大大降低了设计的复杂性。通过“按布局创建纵断面”这一命令能够开展拉坡线设计工作。在已经做好设计纵断面绘制工作之后，可以对所自动生成的各种指标要素，比如说坡度、坡长以及竖曲线要素等进行查看，若发现不符合规定要求之处，则需要通过纵断面形状命令之中的子工具条，也就是纵断面布局参数命令来对各项参数进行修改。
3.4道路横断面设计方法
在通过Civil3D程序开展道路装配创建工作时，为了使道路模型可以得到精准的反应，要求使用最佳的部件来实施组合装配工作。此环节第一需要通过装配命令来明确装配名称；第二，应当在屏幕之中插入一个中部包含圆形标记的竖线，并把其设置为装配的基准线，也就是道路中心线；第三，通过部件工具板选项板来结束装配工作；第四，需要先装配并明确标准横断面，在之后的设计过程中根据需求添加相应的装配。因为Civil3D程序存在动态关联特性，设计设计人员在对装配部件的一些参数进行修改后，或者是道路的装配出现变动之后，道路模型能够快速同时即时地进行更新。
4、结束语
市政道路的建设规模越来越复杂，项目数量越来越多，市政道路的设计手段也飞速发展，BIM技术以其高效、快捷、准确、直观的特点，可以完成市政道路设计的初步设计和施工图设计，虽然BIM技术在市政道路设计中还有一定的阻力，但只要全社会共同推广，就会在市政道路设计中发挥着越来越大的作用。
参考文献
［1］印明．市政工程设计中BIM技术的应用前景［J］．城市道桥与防洪，2013．
［2］王志刚．BIM技术在天津地铁红旗南路站管线综合设计中的应用［J］．制冷空调与电力机械，2013．
［3］张建平．BIM技术的研究与应用［J］．施工技术，2011．
论文作者:卢炳斗
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第21期
论文发表时间:2018/1/3
标签：市政道路论文; 技术论文; 道路论文; 纵断面论文; 工程论文; 模型论文; 高程论文; 《建筑学研究前沿》2017年第21期论文;