吴小英　邓杨杨

摘 要：文章从BIM在我国的应用现状出发，结合相关工程设计经验及公司管理体验，分析了BIM在市政道路设计中的优势以及面临的挑战，并基于实际工程案例分享了BIM在市政道路设计中的经验，旨在为BIM在市政道路设计中的应用与推广提供一定的参考。

关键词：BIM；市政道路；应用

中图分类号：U412 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）21-0097-02

Abstract： Based on the application status of BIM in China， combined with relevant engineering design experience and company management experience， this paper analyzes the advantages and challenges of BIM in municipal road design. Based on practical engineering cases， the experience of BIM in municipal road design is shared in order to provide some reference for the application and promotion of BIM in municipal road design.

Keywords： BIM； municipal roads； application

1 概述

BIM的全称为建筑信息模型（A Building Information Model），美国国家BIM标准（NBIMS）将BIM定义为以三维数字化技术为基础，对建设项目的物理特性及功能特性进行数字化表达，它可以提供一个数字化的信息的共享平台，在项目实施的各个阶段，项目的参与者可以共同管理数据库，并进行协同作业[1]。

2 BIM在我国工程设计中的应用现状

何关培等（2011）的研究显示大多数受访者没有使用过BIM（39%），其中设计企业使用占比远高于其他企业（施工、监理、运营等），设计企业占比高达64%。[2]

AutoDesk的研究报告（2015）显示，受访企业中使用BIM的企业在数量上占据了绝对优势（84%），且大多数工程设计企业（62%）对BIM的使用前景持乐观态度，并认为其可以带来良好的效益，但由于各方面条件的限制以及缺乏直接有效的动力（甲方要求、政府支持等），接近半数的设计企业（46%）BIM使用率较低（低于15%）。[3]

BIM在我国工程设计行业尚未普及，但使用率总体呈上升态势，多数企业正在尝试或准备尝试BIM在工程设计中的应用，不少大型设计企业已经成功完成基于BIM技术的设计案例[4][5]。BIM在我国工程设计行业正处于快速发展的阶段。

3 BIM在市政道路设计中的应用优势及面临的挑战

3.1 BIM在市政道路设计中的应用优势

3.1.1 设计精度高

（1）对条件资料的读取、分析更精确。相比于传统设计软件以点、线为基础的模拟分析模式，BIM可建立三维化的数字模型，并根据条件资料中的离散信息，拟合出信息更完备的模型。并且可以较为便捷的查询、编辑模型中每一个点的信息。例如，在建立工程场地模型时，BIM可根据地形图中的高程点、等高线信息进行模拟，建立由连续曲面构成的地形模型，在系统中更加逼真的还原设计条件，为下一步的设计工作做好充分的准备。（2）工程量计算更精准。a.信息利用率更高.传统的设计模式通常采用点、线式片段化计算，不可避免地会造成一些信息丢失。BIM系统的连续模型可较为精确地反映每一个断面的变化，计算单元更小。例如，在进行土石方计算时，传统计算方法为每20m一个断面，读取断面信息，即计算模型简化为这20m范围内原地面高程呈线性变化趋势，这与工程实际情况存在一定偏差。而BIM系统在原地面信息充足的情况下，曲面模型可完整的反应每个断面的变化情况，将误差缩小到较小范围。b.图面与数据库关联，设计完毕后相关工程量可直接输出。BIM系统中，各模型不仅存在CAD的图面表达，数据库中也存在着数字化信息，当设计完成后，系统可直接将图面信息以数字的形式显示出来。相比于传统的设计后人工统计，统计效率和质量都更有保障。

3.1.2 可視化操作，直观性更佳

（1）绘图时可实时计算。在BIM系统中图面信息可实时关联数据信息，实时计算的数据信息可为设计提供参考。土方平衡是道路纵断面设计的一个重要参考因素，传统软件设计时需凭设计师的工程经验拉好纵坡，计算土方，然后根据土方平衡情况对纵断进行调整。BIM系统可在拉坡时实时显示填挖土方数据，以便设计师可根据实时动态数据调整纵坡，这将极大提高纵断设计效率。（2）三维视图，可充分展现各设计元素的相对位置关系。BIM系统不仅可以将二维平面图面及数据库数据相互转换，也可将数据库信息转化为三维视图。在三维视图中，各设计元素的相对位置一目了然，这为市政道路设计，尤其是附属管线设计提供了极大便利。各管线之间是否相互冲突，管线高程是否存在明显不合理等传统设计软件需要反复核算的问题，在BIM系统中可简洁直观的表示出来。（3）设计成果可以视频的形式呈现。设计成果的汇报也是设计过程中至关重要的环节，如何在有限的时间里高效、高质量的与甲方沟通，也是设计企业工作的重要方向之一。目前，比较常见的做法是将设计成果制作成效果图、多媒体等图像、影像文件，时间、金钱成本高企。BIM系统则在一定程度上为这个问题提供了解决方案。设计完成后，BIM系统可直接导出视频文件，以及可和主流动画、影视后期软件兼容的三维模型。可在很大程度上提高沟通效率，降低沟通成本。

3.2 BIM在市政道路设计中面临的挑战

3.2.1 设计企业管理者

基于BIM的设计系统与传统的设计系统理念不同，结构框架也千差万别。BIM系统的应用意味着现有生产管理系统甚至生产管理制度需要重新构建，短期内管理成本的增加无法避免。此外，使用BIM需要的配套硬件设施也是一笔不小的投入。并且，目前国内尚无十分成熟的全BIM设计系统应用案例，缺乏成熟经验。总的来说，对设计企业管理者来说，推行BIM试錯成本较高，大力实施还需慎重考虑。

3.2.2 软件技术支持

虽然分阶段的BIM设计已经可以实现，但BIM数据和CAD数据互用性较差，也是一个亟待解决的问题。这个问题引发了诸多设计企业的担忧，他们认为采用BIM可能导致与其他不使用BIM的部门合作受阻。这也是中国设计企业不采用BIM的主要原因之一。[3]

4 BIM在市政道路设计中的应用

4.1 建立地形三维模型

首先根据原始地形图高程点及等高线读取信息，建立原始地形三角网络，再根据景区建设单位提供的场地整平数据，对原始地形进行编辑，获得道路设计条件地形。

4.2 道路平、纵、横设计

与传统设计模式不同，使用路立得设计时，并不依赖图面的绘制，主要信息主要通过对话框的形式进行交互。输入完成后，可直接绘制出相应的图面。纵断设计时，可实时显示土方数据，为设计师提供参考。平、纵、横数据若有更改，其他相关数据可一并更新（见图1）。

4.3 管线设计

管线设计依托于道路设计时建立的曲线地形资料。设计时可以通过三维查看功能直观清晰地观察各管线的相对关系，碰撞检查功能可提示相互冲突的管线，减少设计失误（见图2）。

4.4 设计成果输出

设计成果可导出为视频或exe小程序，可较为直观地反映设计成果。管线设计成果可和道路设计成果集成，在同一个视频（程序）内进行展示。并可进行多角度的展示和分析。但目前路立得5.0出2D施工图能力较弱，需通过鸿业市政10.0软件进行转换。

本案例为我公司在BIM市政道路设计应用中的一次探索与尝试，由于条件所限，本案例并未采用全阶段BIM设计，但对深刻理解BIM设计理念以及BIM的意义有了更深刻的认识，同时为以后采用全BIM设计做好了一定的准备工作。

5 结束语

信息技术的发展以及中国经济的腾飞为BIM在建筑工程领域的发展打下了坚实基础；工程难度的增加以及对工程效率、效益的追求为BIM在工程设计行业的应用创造了良好的条件。本文介绍了BIM的产生背景以及在中国工程设计行业的应用现状，分析了BIM在市政道路设计中的优势与挑战，并且基于实际案例分享了BIM在市政道路设计中的相关经验。目前BIM在市政道路设计中有较好的应用场景，对提升设计效率及设计质量颇有益处，虽然面临许多困难与挑战，但总的来说应用前景广阔。

参考文献：

[1]National Institute of Building Science building SMART alliance. National Bim Standard United-States Version 3[R].2015：2-3.

[2]中国房地产协会商业地产专业委员会，中国建筑协会工程建设质量管理分会，中国建筑学会工程管理研究分会，中国土木工程学会计算机应用分会.中国工程建设BIM应用研究报告（2011）[R].2011：10-12.

[3]AutoDesk，DodgeData & Analytics，CH-Business-Value-BIM-China-2015[R].2015：7-13.

[4]高书克.BIM技术在市政道路设计中的应用[A].中国土木工程学会计算机应用分会，中国建筑学会建筑结构分会计算机应用专业委员会.第十七届全国工程建设计算机应用大会论文集[C].2014.

[5]上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司.BIM和PLM技术在市政工程三维设计中的应用[J].中国勘察设计，2012，28（12）：68-77.