BIM技术在市政道路设计中的应用研究

金朝 李彬 张凯

摘 要：随着我国城市化进程的不断加快，市政道路作为城市主要设施，其功能及服务被广泛关注。而市政道路设计建设的质量的好坏直接影响到城市的发展。

关键词：BIM技术;市政道路;设计;应用

BIM是指建筑信息建模/建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。当今工程BIM应用中不再只局限于建筑工程本身，而是把BIM技术当作一种理念引申到市政道路工程。

1 BIM的概念和特性

1.1 BIM的概念：建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。通常从两个方面描述：一是作为名词，BIM是一种载体，包含特定建筑和设备的各种专业数据，并明确的描述其建筑的物理和非物理的属性。BIM数据模型包含来自不同专业的未加工（Raw）的建筑数据。BIM模型包含特定建筑和设施的所有成分，所以BIM模型是丰富的（Rich）。BIM包含特定建筑和设施所有成分的关系和属性，所以BIM模型是智能的（Intelligence）。二是作为动词，BIM表示建立建筑数据模型的行为，包括数据的交换和共享。不同层面的使用者可以通过数据模型输入并输出模型在内的数据，而利用于设计和施工等工作。虽然对BIM定义存在不同的文字描述，但一般都涵盖着这两个方面。

1.2 BIM的特性：―般具有以下特征：（1）模型的3D参数化：3D参数化设计是有别于传统AutoCAD等二维设计方法的一种全新的设计方法，是一种可以使用各种工程参数来创建、驱动三维建筑模型，并可以利用三维建筑模型进行建筑性能等各种分析与模拟的设计方法。（2）模型的信息化：建筑信息模型BIM采用参数化来描述建筑单元，以墙、窗、梁、柱等建筑构件为基本对象而不是CAD中的点、线、面等几何元素，并将建筑单元的各种真实属性通过参数的形式进行模拟。（3）模型信息的完整性：除了对工程对象进行3D几何信息的描述，还描述对象的拓扑关系。更主要的是信息模型包括了完整的工程信息描述，如具体对象名称、建筑材料、结构类型等设计信息;如施工工序、施工进度、工程量、项目成本、工程质量以及人力、机械、材料等施工信息;如工程结构安全性能、安全运营管理、材料耐久性等运营养护信息。（4）遵照统一标准：为实现多种软件的信息互访。BIM数据形式必须是开放交互的，所有采用BIM技术的软件都支持国际标准组织认可的工业基础分类标准（IFC，IndustryFoundationClasses）。当BIM软件采用IFC格式进行数据输出时，其他支持该协议标准的软件就可以直接读取这些数据进行下一步的工作。

2 BIM在鸿业市政软件中的应用

2.1 设计过程即3D信息模型搭建过程

在路立得中，道路模型被细分成了几十种子模型，有些子模型又由更精细的子模型组成，例如桥梁又由主梁、盖梁、墩、系梁、承台、桩等十多种子模型组成。设计成果中细至每个边坡、每个桥墩都是不同的子模型，在设计过程中对这些子模型进行设计和搭建，并且可以随时再调整参数。

2.2 符合国内习惯

国外BIM软件在国内使用的一大阻力是设计习惯不同，路立得融入了传统设计模式，把多数建模操作融入到设计流程中，特别是对于简单项目，设计流程和传统完全相同。

国外BIM软件在国内使用的另一大阻力是不能提供符合国内习惯的出图，路立得充分考虑了这个问题，提供完全符合国内习惯的平面分图、纵断设计图、道路用地图、高程数据图、超高加宽图、横断面图等，以及多种标注和各种表类。

2.3 协同支持

因为BIM理念的贯彻，软件中充分考虑了协同处理，一方面是同一软件内部不同设计人员之间的协同，另一方面是和其他软件的协同。

在软件内部协同上，不同的设计人员可以同时设计不同的子模型，最后通过数据文件或导入导出合并模型。并且目前基于数据库存储和协同的工作也已经起步，完成后将提供基于离线和在线两种模式的协同设计方法。

在和其他软件协同方面，目前主要通过LandXML和FBX、SKP、DWG等数据文件进行，可以和AutodeskCivil3D、InfraWorks、3dMax，以及GoogleSkyetchup等软件交换信息和模型数据。和公司其他软件的协同则更充分，例如管立得软件可以直接从路立得的模型中得到每根管子、每个井所在的道路板块位置和高程等数据，最终的设计模型也可以合并起来。

BIM是设计理念的一次飞跃，正在引发工程设计领域的又一次革命，虽然暂时会有一些阻力，但设计走向BIM是必然趋势，作为相关方要把握住这个机会。

3 BIM技术在市政道路设计中的应用

3.1 地形图处理。勘测单位提供的地形图通常有两种，一种为三维地形，即地形图中的高程点的标高即为实际高程;另外一种是二维地形，即地形图中的高程点的实际高程均为0，具体高程由数字在高程点旁标注。以三维地形图为例，高程点均为带有Z坐标的图块。（1）打开图层管理器，将高程点以外的图层反向选择，然后冻结;（2）点击曲面菜单下的创建曲面命令，打开创建曲面对话框，选择相应的图层、名称和曲面类型。然后点击确定。（3）点击工具空间的曲面树形菜单，打开定义工具栏，在图形对象上点击右键，选择添加，在弹出的对话框中选择块。点击确定。（4）框选所有高程点，按回车键。（5）曲面创建完成，可用对象查看器查看所创建的曲面。

3.2 道路中心线设计。道路设计首先要确定道路中心线线位，设计人需考虑各控制因素，按照规划确定的线位进行拟合，并按照规范要求适当调整圆曲线半径、长度、缓和曲线长等曲线要素。（1）将初步确定好的道路中心线插入地形图中。（2）将道路中心线转换为多段线。（3）单击路线菜单下的从多段线创建路线，选中道路中心线。在弹出对话框中输入路线名称，选择路线样式和路线标签集，然后单击确定。

结语

采用BIM技术创新理念应用在城市道路设计之中，协同各种软件展开设计。在BIM建模过程中，对城市道路设计中的各种信息予以数字化的存储。随着城市化建设不断加快，合理运用BIM技术给予科学布局、有效施工，三维立体呈现城市道路设计，创新三维设计带动城市道路建设，加快城市道路项目工程实施，为后期的城市道路运行养护等工作提供参考，从而建设和谐、畅通城市道路。

参考文献

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