BIM理念在市政工程设计中的应用探讨
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作者: 刘靓
摘 要：随着市政建设项目日趋复杂化，对市政设计能力需进一步提高。该文阐述了BIM的理念，介绍了在市政工程设计中BIM应用的情况，并介绍了BIM应用的软件。BIM在市政设计中的应用是行业的发展趋势，是设计方法和手段的创新，更是思维与模式的创新。最后分析了BIM在市政设计中存在的问题。
关键词：市政设计 BIM 信息化
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0078-02
目前，市政建设项目日趋复杂化、大型化，信息化的传递与交流越来越频繁，在建设项目生命周期中，合作者之间在交流沟通、信息交换、优化设计等，在整个设计过程中存在复杂性及反复性。传统的设计交流中，需要耗费大量的时间、人力资源、费用，并且效率低下，整个过程条理不清、混乱，容易出现遗忘、漏失，施工困难，甚至往往造成返工。
应用计算机技术，通过建筑工程数字信息建立模式下，其以三维数字信息为基础，通过CAD技术来实现称之为建筑信息模型（Building Information Model，BIM）。其核心为虚拟建筑工程三维模型，通过数字信息化建设模型，形成简单、便捷、完整，且以实际工程信息相匹配的信息库，其大大提高了设计人员的设计质量及效率，同时支持工程设计数据的重复利用。BIM主要以高度集中信息为主，整个建设过程中都存在，为建设工程信息提供信息资源交换与共享平台，信息化数据的统一、完整解决了工程分散式、异构式等问题，回避了信息的不对称性，更好地为工程的分析与预估提供更好的依据。
1 BIM在市政工程设计中的应用现状
目前，在国内BIM的应用尚处于起步和初级阶段，在市政工程设计中BIM技术的应用较少，目前BIM主要应用于建筑领域，现在正逐步扩充到几乎所有领域：工程施工、机械制造、建筑设计等。在市政设计中主要应用污水厂设计、建筑给排水，市政管线应用相对较少。BIM技术也逐渐被市政工程广泛接受与使用。
（1）隧道工程。
在传统的设计上城市隧道工程采用平纵横方法来表现结构的横向、竖向和水平的位置关系，当结构断面发生剧烈变化时，一张横断面图难以将节点的关系表达清楚，并且平面图、立面图、横断面的关系没有相对应，断面的数据发生变化时，其相应的断面也不会随之改变。然而，采用BIM技术对上述情况进行设计，则可解决以上相关问题。通过BIM技术对道路进行装配并模拟道路横断面，实现断面参数优化设计[1]。一方面，根据道路的宽度自动调整相应的断面;另一方面，随方案的变化及时准确地统计结构工程量。同时还能模拟运营阶段的工况，如行车、碰撞和管道暴雨分析等，从而避免了不必要的工程变更。
（2）污水厂工程。
一般民用建筑物其结构相对污水厂单体构筑相对简单，无论是对污水厂改造、扩建还是新建工程。从项目的设计到施工过程，各参建的单位间的沟通往往要有效合理，大部分问题往往是专业间的细部沟通及衔接，然而细部沟通的问问往往需要专业的技术人员到现场进行指导，为此会增加成本，同时浪费时间，影响进度。单通过BIM技术的应用，上述问题变得简单、一目了然，同时通过模拟可对存在的一些问题进行排查，使后续工作更加简洁。
2 BIM在市政工程设计中的相关软件
BIM技术的实现离不开BIM软件，BIM的实现需要十几以至几十个软件共同完成，而不是某个软件或某类软件就可以实现的。“BIM Authoring Software”是BIM建模软件的核心和BIM的基础。BIM建模的常用软件如表1所示，Revi和Archi-CAD是市政工程设计长应用的软件。
BIM应用的参与方有：设计方、施工方及业主方，各方有自己的动力及收益。其中技术力量最强为设计方，最先可能通过复制CAD的技术革新。BIM技术在市政设计领域中的应用必将成为必然所趋，BIM技术在市政工程设计中具有以下优势：（1）增强可视化效果;（2）缩短项目全工作周期;（3）加强资料信息管理;（4）减少综合管线碰撞几率;（5）提高工作效率;（6）避免设计过程中各中间版本产生的混淆;（7）减少设计变更修改。
3 BIM技术应用中的问题
市政设计的通向理想的途径为BIM技术，但BIM最终转变为理想的市政设计的环境还有一定距离。BIM正式走向市政工程设计，是设计思维及设计理念的创新及升级。市政工程设计从传统的2D到3D的转换，需要一段艰苦的摸索及适应，BIM技术并不是前沿的技术在将来将成为普通的技术。同时，目前BIM还存在以下问题。
（1）设计方应用BIM技术存在困难。设计阶段是最直接的接触BIM的环节，BIM技术最先在设计方应用，但设计方应用的并不多，大多还处在徘徊状态。
（2）业主对BIM技术缺乏认识。业主是推动建筑业进步的主要动力，也是BIM技术的应用收益最大的一方。而由于BIM在我国还未得到广泛应用，加上技术缺陷等问题，很多业主对BIM技术缺乏认识，影响到BIM技术的应用推广。
（3）软件开发方面的不足。
（4）我国对BIM技术的政策不够充分。政策导向是技术进步的重要手段，我国政策对BIM技术已给予了大力支持，但与国外相比，仍显得比较粗放，政府的支持与协调作用不够充分，另外，对BIM技术应用的强制力不足，相关政策虽然对BIM技术给予了大力推广，但没有专门制定实施战略。
（5）BIM技术支持和科研院校基础理论研究不足。
①中国建设标准构件的缺少：市政工程常用的管件类型、管道、机械设备库;②市政工程领域与建筑工程的软件应用有较大的差异性：图元属性要求不同、设计流程不同、专业分工不同;③精确绘制管件、管道与管件直接连接的问题：在项目初设、施工图阶段，软件管道模型的精确度达不到要求，管件之间管道长度很难精确绘制。软件中管件和管件直接相连比较困难，设备、管件、阀门之间直接相连不太方便。④软件的计算问题与管路系统类型：在构筑物内管道通道未必直接连接成封闭系统，引出在系统计算管路时不易使用。复杂的水力计算时，无重力管道系统，计算无法自动进行。⑤BIM模型的反复利用问题：在项目中建成的单体构筑物二次利用难度较高，不能在项目中设置变量，现有的模型复制和移动时经常出现管路连接断开、不能随意移动等问题。
4 结语
BIM是未来，是趋势，但是目前还有很多不足，其广泛在是市政工程设计中的推广、实现还需要长时期的坚持，其是一个缓慢而漫长的过程。
参考文献
[1] 乔建军，完全掌握CATIA V5-6 R2013超级手册[M].北京：机械工业出版社，2014.
[2] 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（8）：63-67.
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