市政工程中BIM设计技术的应用

杨倩

引言

市政工程，作为服务于城市居民生产生活的重要基础设施，其建设使用的安全稳定效果直接决定了地区的城市化建设水平。然而，工程所处市场环境的复杂性与多样性，增加了设计建设控制的难度。为此，市政工程设计控制人员，应在明确BIM设计技术局限的情况下，对各类市政工程的建设进行优化。如此，城市道路、桥梁以及供热管道工程等，就能以科学与可持续状态作用于人们的生产建设，进而促进各行各业的快速稳定发展。

1 研究市政工程中BIM设计技术应用的现实意义

当前阶段，设计人员在对各项市政工程进行设计过程中，大多采用立、平以及剖三视图的方式，来实现工程项目结构关系的表达。三维建模计算技术，仅用于复杂结构的设计情况。经分析，市政工程设计工作的开展目的为：在满足工程建设安全可靠的情况下，以最小的成本获取最大的效益。换句话说，就是将设计意图完整地传递给施工建设单位，以使工程建设者能够提高工程量计算与控制因素确定的精准性。如，将用地信息全面地传递给工程规划部门。此过程，市政工程设计人员为实现设计控制意图与工程展示效果，除了运用欧特克软件外，还将展示软件运用了起来。

然而，受市政工程建设的功能日趋复杂问题影响，设计阶段出现了诸多不可控或是设计图纸不完善等因素问题。这里的不可控因素是指，异型拱脚部件、长大异形断面剖面、工程与所处环境关系以及数学表达与展示空间曲线等。上述因素，均会对市政工程的造价控制效果带来不良影响，进而增加施工控制的难度，严重的甚至会降低投入运行使用的安全稳定性。为此，工程建设者应加大BIM设计技术的研究力度，以实现设计意图精确表达与解决不可控问题的目标。如此，市政工程就能更趋安全可靠地服务于所处的区域经济发展环境[1]。

2 市政工程中BIM设计技术的应用局限

研究表明，市政工程所处的市场环境正处于高效、经济以及科学合理的全生命周期技术变革状态。具体来说，在此发展环境中，传统建造技术，如模仿搭建以及平面作图方式将被淘汰。为进一步满足日趋严苛的市场环境、工程造价管理要求以及日益精细的设计要求，设计技术人员应将全生命周期理念，作为实践控制方向。即在市政工程设计控制过程中，使工程未来运营状态的出现概率体现在设计方案中，并提出优化控制的可行方案。此设计目标的实现，无法通过简单的立、平以及剖制图方式进行实现，需要设计人员根据自身的专业知识储备运用一系列的设计手段进行实现[2]。

此过程，在将BIM技术运用市政工程的设计工作时，设计人员需要面临以下问题挑战：

①BIM技术应用动力不高。即仅能满足工程建设的业主方需求，其他因素对其设计使用的需求不大。这就导致BIM技术的发展进程仅停留在工程施工与运行维护阶段，缺乏持续建设动力。②满足设计需求形式单一。虽然BIM技术设计软件的种类较多，但真正起到优化控制作用的方法手段并不多。③数据信息传递不畅。这是因为，文件成果传输接口没有统一。同一公司采用不同款的软件，即使采用的同一款软件版本也存在差异。此运行控制状态下，数据信息无法以正常状态进行传递控制。④因市政工程建设行业的整体建设水平与施工手段，无法具备实现BIM技术广泛运用的能力。⑤BIM设计技术运用效益与造价成本控制存在差异。⑥没有实现市政工程的协同化设计，降低了工程各项结构设计控制的可行性[3]。

3 市政工程中BIM设计技术的应用控制实例

3.1 城市道路设计运用优化

根据市政道路工程的结构形式差异，设计运用的软件也存在很大差异，即不仅会对设计效果带来影响，还会降低后期施工管理的质量水平。为此，以云南某市政道路工程为例，该工程以往采用的传统的设计方式来表达结构在水平、竖向以及横向位置间的关系，但在结构断面变化剧烈的位置上，仅凭一张横断面图无法清晰表达节点间的关系。而且因横断面与平面图和立面图无对应关系，所以，改进结构断面数据也无法对断面图的表达效果带来影响。为此，道路工程设计人员采用了BIM技术中的AutodeskCivil3D软件，运用于道路与管道设计控制。具体来说，就是运用该软件的模拟道路横断面，来对道路进行设计装配，进而实现结构断面参数化的设计目标[4]。

如此，设计人员就可根据不同的宽度对道路断面进行自动调整，进而杜绝三视图关系不符的问题出现。此外，根据工程所处环境进行的设计方案调整，也能准确的计算出结构工程量的变化，继而减少工程量计算的工作量。对于一些碰撞、管道暴雨以及行车检查等不可控的问题，可通过运营阶段的工况模拟，来避免因设计局限而出现不必要的工程变更问题，大幅降低了工程项目的造价[5]。

3.2 复杂空间曲线的设计控制

在对城市桥梁工程项目进行设计控制过程中，应在满足结构作用安全稳定性的情况下，提升结构造型的多样化。这是因为，造型的多元性，使其结构轴线线形也呈现出复杂的空间变化趋势。此工程情况下，单一的公式拟合无法满足精度的控制要求，为此，设计人员应采用BIM技术中的CATIA软件来提升设计精度。作为三维设计软件，CATIA是PLM协同软件设计控制的重要组成部分。自以往，CATIA软件主要用于产品设计，并未工程项目的前期建设阶段提供设计、组装、模拟以及分析功能。当将其运用于桥梁设计模块后，能够真正实现工程结构的模块化与参数化设计目标[6]。

经分析，在进行简单抛物线拱桥设计的过程中，因桥梁拱轴线两端设置了不等量的水平位移，所以，为满足结构的正常运行需求，应在横梁位置进行节点间距控制。如此，在此基础上，就可进行的数学公式拟合计算，如图1所示，为拱轴线拟合对比示意图。

图1 拱轴线拟合对比示意图

从图中可以看出，拟合空间曲线模型与CATIA软件根据建模规范标准构建的图形存在一定差异。特别是，点连接起来的拱轴线与实际用空间曲线和共轴曲面相切产生的拱轴线，存在规范标准不允许的误差问题。为此，工程设计人员应采用CATIA软件进行设计优化控制。如此，复杂空间曲线的设计才能满足所处地区行业所提出的规范标准要求，进而提升工程项目建设使用的安全可靠性[7]。

3.3 供热管线排布设计控制

该类工程的设计控制应将BIM技术运用于空间管线的碰撞上，以使供热工程设计方案的确定具备模拟性、协调性以及可出图性。具体来说，设计人员可从三维实体模型中看见各种供热管道的分布与标高，进而为设计与业主人员提供更为直观的控制依据。在管廊工艺的碰撞方面，BIM技术的三维设计能够以协调性状态协调各专业的沟通交流，以提升供热管线工程运行使用的科学合理性。如图2所示，为实际施工状态的模拟示意图。

图2 实际施工状态模拟

4 结束语

综上所述，市政工程应用BIM设计技术过程存在诸多不合理问题，即BIM技术应用动力不高、满足设计需求形式单一、数据信息传递不畅等。要想对其进行控制，应加大各类设计控制软件的应用力度，即将CATIA软件与AutodeskCivil3D软件运用于工程各部分结构的作用稳定性。事实证明，只有这样，才能将BIM设计技术在市政工程中的效果价值充分发挥出来，进而强化工程项目建设使用的质量效果。

[1]廖志雄.浅谈基于BIM技术的市政工程造价管理[J].建材与装饰，2017（23）：119～120.

[2]印明.市政工程设计中BIM技术的发展前景[J].城市道桥与防洪，2012（07）：347～349.

[3]武彦生，程永伟，高雄，任友昌，李燕.BIM虚拟仿真系统在市政工程技术专业教学中的应用探讨[J].昆明冶金高等专科学校学报，2016，32（01）：59～62.

[4]刘靓.BIM理念在市政工程设计中的应用探讨[J].科技创新导报，2015，12（30）：78～80.

[5]刘铭，张京，彭勃阳.BIM技术在市政工程设计中的应用[J].市政技术，2015，33（04）：195～198.

[6]张新兰，李颜强，李文江.积极推进BIM设计技术在市政工程中的应用[J].中国给水排水，2013，29（08）：63～67.

[7]潘家诚.试分析BIM理念在市政工程设计中的渗透研究[J].居业，2016（09）：43～45.