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BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
BIM技術(shù)是近幾年才流行起來的，橙子在2014年大學(xué)畢業(yè)的時(shí)候，BIM這個(gè)詞提的正熱，好多用人單位明確表示有BIM經(jīng)驗(yàn)的人員優(yōu)先錄取，直到今天，建設(shè)部批準(zhǔn)《建設(shè)項(xiàng)目工程總承包管理規(guī)范》為國標(biāo)，規(guī)定采用 BIM 技術(shù)的，招標(biāo)文件中應(yīng)當(dāng)有明確要求：建設(shè)單位對承諾采用 BIM 技術(shù)的投標(biāo)人應(yīng)當(dāng)適當(dāng)設(shè)置加分條件。那么什么是BIM技術(shù)，BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中又是如何應(yīng)用的呢？本文將為您解答。
一、BIM的概念和特性
1、BIM的概念：建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，BIM是對工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。通常從兩個(gè)方面描述：
一是作為名詞，BIM是一種載體，包含特定建筑和設(shè)備的各種專業(yè)數(shù)據(jù)，并明確的描述其建筑的物理和非物理的屬性。BIM數(shù)據(jù)模型包含來自不同專業(yè)的未加工（Raw）的建筑數(shù)據(jù)。BIM模型包含特定建筑和設(shè)施的所有成分，所以BIM模型是豐富的（Rich）。BIM包含特定建筑和設(shè)施所有成分的關(guān)系和屬性，所以BIM模型是智能的（Intelligence）。
二是作為動(dòng)詞，BIM表示建立建筑數(shù)據(jù)模型的行為，包括數(shù)據(jù)的交換和共享。不同層面的使用者可以通過數(shù)據(jù)模型輸入并輸出模型在內(nèi)的數(shù)據(jù)，而利用于設(shè)計(jì)和施工等工作。雖然對BIM定義存在不同的文字描述，但一般都涵蓋著這兩個(gè)方面。
（2）模型的信息化：建筑信息模型BIM采用參數(shù)化來描述建筑單元，以墻、窗、梁、柱等建筑構(gòu)件為基本對象而不是CAD中的點(diǎn)、線、面等幾何元素，并將建筑單元的各種真實(shí)屬性通過參數(shù)的形式進(jìn)行模擬。
（3）模型信息的完整性：除了對工程對象進(jìn)行3D幾何信息的描述，還描述對象的拓?fù)潢P(guān)系。更主要的是信息模型包括了完整的工程信息描述，如具體對象名稱、建筑材料、結(jié)構(gòu)類型等設(shè)計(jì)信息；如施工工序、施工進(jìn)度、工程量、項(xiàng)目成本、工程質(zhì)量以及人力、機(jī)械、材料等施工信息；如工程結(jié)構(gòu)安全性能、安全運(yùn)營管理、材料耐久性等運(yùn)營養(yǎng)護(hù)信息。
（4）遵照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：為實(shí)現(xiàn)多種軟件的信息互訪。BIM數(shù)據(jù)形式必須是開放交互的，所有采用BIM技術(shù)的軟件都支持國際標(biāo)準(zhǔn)組織認(rèn)可的工業(yè)基礎(chǔ)分類標(biāo)準(zhǔn)（IFC，IndustryFoundationClasses）。當(dāng)BIM軟件采用IFC格式進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出時(shí)，其他支持該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的軟件就可以直接讀取這些數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步的工作。
（5）協(xié)同作業(yè)：BIM技術(shù)實(shí)施是提升工程行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量和效率的終極目標(biāo)，多工種、多行業(yè)協(xié)同作業(yè)正是BIM實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的重要保障工具和手段。設(shè)計(jì)協(xié)同是針對設(shè)計(jì)階段各專業(yè)間進(jìn)行文件、數(shù)據(jù)的交互、溝通等的協(xié)同工作。施工、運(yùn)營協(xié)同是針對項(xiàng)目業(yè)主、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方、材料供應(yīng)商、運(yùn)營商等與項(xiàng)目相關(guān)各方，進(jìn)行交互、溝通交流等的協(xié)同工作。
二、BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
當(dāng)前市政專業(yè)BIM設(shè)計(jì)軟件常用的是Autodesk公司推出的Civil 3D軟件，它作為交通、管道、水利等土木工程行業(yè)實(shí)現(xiàn)BIM的解決方案，如在道路設(shè)計(jì)方面，AutoCAD Civil 3D模型能夠幫助交通設(shè)計(jì)專業(yè)人員簡化道路設(shè)計(jì)項(xiàng)目各個(gè)階段的流程。運(yùn)用Civil 3D進(jìn)行市政道路設(shè)計(jì)主要包括以下環(huán)節(jié)：
1、地形圖處理
勘測單位提供的地形圖通常有兩種，一種為三維地形，即地形圖中的高程點(diǎn)的標(biāo)高即為實(shí)際高程；另外一種是二維地形，即地形圖中的高程點(diǎn)的實(shí)際高程均為0，具體高程由數(shù)字在高程點(diǎn)旁標(biāo)注。以三維地形圖為例，高程點(diǎn)均為帶有Z坐標(biāo)的圖塊。
（1）打開圖層管理器，將高程點(diǎn)以外的圖層反向選擇，然后凍結(jié)；
（2）點(diǎn)擊曲面菜單下的創(chuàng)建曲面命令，打開創(chuàng)建曲面對話框，選擇相應(yīng)的圖層、名稱和曲面類型。然后點(diǎn)擊確定。
（3）點(diǎn)擊工具空間的曲面樹形菜單，打開定義工具欄，在圖形對象上點(diǎn)擊右鍵，選擇添加，在彈出的對話框中選擇塊。點(diǎn)擊確定。
（4）框選所有高程點(diǎn)，按回車鍵。
（5）曲面創(chuàng)建完成，可用對象查看器查看所創(chuàng)建的曲面。
2、道路中心線設(shè)計(jì)
道路設(shè)計(jì)首先要確定道路中心線線位，設(shè)計(jì)人需考慮各控制因素，按照規(guī)劃確定的線位進(jìn)行擬合，并按照規(guī)范要求適當(dāng)調(diào)整圓曲線半徑、長度、緩和曲線長等曲線要素。
（1）將初步確定好的道路中心線插入地形圖中。
（2）將道路中心線轉(zhuǎn)換為多段線。
（3）單擊路線菜單下的從多段線創(chuàng)建路線，選中道路中心線。在彈出對話框中輸入路線名稱，選擇路線樣式和路線標(biāo)簽集，然后單擊確定。
3、道路縱斷面設(shè)計(jì)
目前國內(nèi)常用的道路設(shè)計(jì)軟件的縱斷面設(shè)計(jì)功能，基本流程為先編制原地面線文件，然后生成原地面線，再在生成的原地面線上繪制拉坡線，并調(diào)整拉坡線直至滿足設(shè)計(jì)要求為止。然后將拉坡線儲(chǔ)存為豎曲線設(shè)計(jì)文件，再調(diào)用原地面線文件、豎曲線文件生成最終的道路縱斷面設(shè)計(jì)圖。Civil 3D采用三維地形為設(shè)計(jì)的基本資料，地面線可以直接通過“從曲面創(chuàng)建縱斷面”命令生成。且道路中心線修改之后，地面線會(huì)自動(dòng)更新，節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間和精力。使用“按布局創(chuàng)建縱斷面”可進(jìn)行拉坡線設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)縱斷面繪制完成后，查看自動(dòng)生成的豎曲線要素和坡度、坡長等指標(biāo)，如發(fā)現(xiàn)不滿足規(guī)范，則點(diǎn)擊編輯縱斷面形狀命令，在彈出的子工具條中，點(diǎn)擊縱斷面布局參數(shù)命令，打開布局對話框。然后點(diǎn)取邊坡點(diǎn)，在布局對話框中修改邊坡點(diǎn)里程樁號、邊坡點(diǎn)標(biāo)高、豎曲線半徑、坡度、坡長等參數(shù)。
4、道路橫斷面設(shè)計(jì)
在Civil 3D即為創(chuàng)建道路裝配的過程，為了能夠精確反應(yīng)道路模型，需綜合考慮，選用合適的部件來組合裝配。
（1）點(diǎn)擊道路下拉菜單，單擊創(chuàng)建裝配命令，在彈出對話框中輸入裝配名稱，然后單擊確定。
（2）在屏幕任意位置單擊鼠標(biāo)，將插入一個(gè)中部帶有圓形標(biāo)記的豎線，這條豎線即是裝配的基準(zhǔn)線，也即道路中心線。
（3）調(diào)出道路菜單下的“部件工具板選項(xiàng)板”，利用程序自帶的部件完成裝配。
（4）先裝配出標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，再根據(jù)以后的設(shè)計(jì)需要添加其余裝配，由于Civil 3D具有動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)特性，對道路制定了不同的裝配或者修改了裝配部件的參數(shù)后，道路模型可以快速、即時(shí)更新。
5、道路建模
點(diǎn)擊道路下拉菜單，單擊創(chuàng)建道路命令，按照提示選擇路線、縱斷面和標(biāo)準(zhǔn)橫斷面裝配。在彈出對話框中，根據(jù)道路寬度的變化創(chuàng)建相應(yīng)的區(qū)域，并為道路組件指定相應(yīng)的邏輯目標(biāo)。
在市政道路設(shè)計(jì)手段飛速發(fā)展的今天，BIM技術(shù)逐漸顯示出高效、快速、準(zhǔn)確、直觀的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)涵蓋了從項(xiàng)目前期、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)的全過程，在市政道路設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來越重要的作用，到現(xiàn)在還不懂BIM技術(shù)的小伙伴們，要抓緊學(xué)習(xí)了！
一、BIM的概念和特性
1、BIM的概念：建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，BIM是對工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。通常從兩個(gè)方面描述：
一是作為名詞，BIM是一種載體，包含特定建筑和設(shè)備的各種專業(yè)數(shù)據(jù)，并明確的描述其建筑的物理和非物理的屬性。BIM數(shù)據(jù)模型包含來自不同專業(yè)的未加工（Raw）的建筑數(shù)據(jù)。BIM模型包含特定建筑和設(shè)施的所有成分，所以BIM模型是豐富的（Rich）。BIM包含特定建筑和設(shè)施所有成分的關(guān)系和屬性，所以BIM模型是智能的（Intelligence）。
二是作為動(dòng)詞，BIM表示建立建筑數(shù)據(jù)模型的行為，包括數(shù)據(jù)的交換和共享。不同層面的使用者可以通過數(shù)據(jù)模型輸入并輸出模型在內(nèi)的數(shù)據(jù)，而利用于設(shè)計(jì)和施工等工作。雖然對BIM定義存在不同的文字描述，但一般都涵蓋著這兩個(gè)方面。
2、BIM一般具有以下特征：
（1）模型的3D參數(shù)化：3D參數(shù)化設(shè)計(jì)是有別于傳統(tǒng)AutoCAD等二維設(shè)計(jì)方法的一種全新的設(shè)計(jì)方法，是一種可以使用各種工程參數(shù)來創(chuàng)建、驅(qū)動(dòng)三維建筑模型，并可以利用三維建筑模型進(jìn)行建筑性能等各種分析與模擬的設(shè)計(jì)方法。（2）模型的信息化：建筑信息模型BIM采用參數(shù)化來描述建筑單元，以墻、窗、梁、柱等建筑構(gòu)件為基本對象而不是CAD中的點(diǎn)、線、面等幾何元素，并將建筑單元的各種真實(shí)屬性通過參數(shù)的形式進(jìn)行模擬。
（3）模型信息的完整性：除了對工程對象進(jìn)行3D幾何信息的描述，還描述對象的拓?fù)潢P(guān)系。更主要的是信息模型包括了完整的工程信息描述，如具體對象名稱、建筑材料、結(jié)構(gòu)類型等設(shè)計(jì)信息；如施工工序、施工進(jìn)度、工程量、項(xiàng)目成本、工程質(zhì)量以及人力、機(jī)械、材料等施工信息；如工程結(jié)構(gòu)安全性能、安全運(yùn)營管理、材料耐久性等運(yùn)營養(yǎng)護(hù)信息。
（4）遵照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：為實(shí)現(xiàn)多種軟件的信息互訪。BIM數(shù)據(jù)形式必須是開放交互的，所有采用BIM技術(shù)的軟件都支持國際標(biāo)準(zhǔn)組織認(rèn)可的工業(yè)基礎(chǔ)分類標(biāo)準(zhǔn)（IFC，IndustryFoundationClasses）。當(dāng)BIM軟件采用IFC格式進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出時(shí)，其他支持該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的軟件就可以直接讀取這些數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步的工作。
（5）協(xié)同作業(yè)：BIM技術(shù)實(shí)施是提升工程行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量和效率的終極目標(biāo)，多工種、多行業(yè)協(xié)同作業(yè)正是BIM實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的重要保障工具和手段。設(shè)計(jì)協(xié)同是針對設(shè)計(jì)階段各專業(yè)間進(jìn)行文件、數(shù)據(jù)的交互、溝通等的協(xié)同工作。施工、運(yùn)營協(xié)同是針對項(xiàng)目業(yè)主、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方、材料供應(yīng)商、運(yùn)營商等與項(xiàng)目相關(guān)各方，進(jìn)行交互、溝通交流等的協(xié)同工作。
二、BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
當(dāng)前市政專業(yè)BIM設(shè)計(jì)軟件常用的是Autodesk公司推出的Civil 3D軟件，它作為交通、管道、水利等土木工程行業(yè)實(shí)現(xiàn)BIM的解決方案，如在道路設(shè)計(jì)方面，AutoCAD Civil 3D模型能夠幫助交通設(shè)計(jì)專業(yè)人員簡化道路設(shè)計(jì)項(xiàng)目各個(gè)階段的流程。運(yùn)用Civil 3D進(jìn)行市政道路設(shè)計(jì)主要包括以下環(huán)節(jié)：
1、地形圖處理
勘測單位提供的地形圖通常有兩種，一種為三維地形，即地形圖中的高程點(diǎn)的標(biāo)高即為實(shí)際高程；另外一種是二維地形，即地形圖中的高程點(diǎn)的實(shí)際高程均為0，具體高程由數(shù)字在高程點(diǎn)旁標(biāo)注。以三維地形圖為例，高程點(diǎn)均為帶有Z坐標(biāo)的圖塊。
（1）打開圖層管理器，將高程點(diǎn)以外的圖層反向選擇，然后凍結(jié)；
（2）點(diǎn)擊曲面菜單下的創(chuàng)建曲面命令，打開創(chuàng)建曲面對話框，選擇相應(yīng)的圖層、名稱和曲面類型。然后點(diǎn)擊確定。
（3）點(diǎn)擊工具空間的曲面樹形菜單，打開定義工具欄，在圖形對象上點(diǎn)擊右鍵，選擇添加，在彈出的對話框中選擇塊。點(diǎn)擊確定。
（4）框選所有高程點(diǎn)，按回車鍵。
（5）曲面創(chuàng)建完成，可用對象查看器查看所創(chuàng)建的曲面。
2、道路中心線設(shè)計(jì)
道路設(shè)計(jì)首先要確定道路中心線線位，設(shè)計(jì)人需考慮各控制因素，按照規(guī)劃確定的線位進(jìn)行擬合，并按照規(guī)范要求適當(dāng)調(diào)整圓曲線半徑、長度、緩和曲線長等曲線要素。
（1）將初步確定好的道路中心線插入地形圖中。
（2）將道路中心線轉(zhuǎn)換為多段線。
（3）單擊路線菜單下的從多段線創(chuàng)建路線，選中道路中心線。在彈出對話框中輸入路線名稱，選擇路線樣式和路線標(biāo)簽集，然后單擊確定。
3、道路縱斷面設(shè)計(jì)
目前國內(nèi)常用的道路設(shè)計(jì)軟件的縱斷面設(shè)計(jì)功能，基本流程為先編制原地面線文件，然后生成原地面線，再在生成的原地面線上繪制拉坡線，并調(diào)整拉坡線直至滿足設(shè)計(jì)要求為止。然后將拉坡線儲(chǔ)存為豎曲線設(shè)計(jì)文件，再調(diào)用原地面線文件、豎曲線文件生成最終的道路縱斷面設(shè)計(jì)圖。Civil 3D采用三維地形為設(shè)計(jì)的基本資料，地面線可以直接通過“從曲面創(chuàng)建縱斷面”命令生成。且道路中心線修改之后，地面線會(huì)自動(dòng)更新，節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間和精力。使用“按布局創(chuàng)建縱斷面”可進(jìn)行拉坡線設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)縱斷面繪制完成后，查看自動(dòng)生成的豎曲線要素和坡度、坡長等指標(biāo)，如發(fā)現(xiàn)不滿足規(guī)范，則點(diǎn)擊編輯縱斷面形狀命令，在彈出的子工具條中，點(diǎn)擊縱斷面布局參數(shù)命令，打開布局對話框。然后點(diǎn)取邊坡點(diǎn)，在布局對話框中修改邊坡點(diǎn)里程樁號、邊坡點(diǎn)標(biāo)高、豎曲線半徑、坡度、坡長等參數(shù)。
4、道路橫斷面設(shè)計(jì)
在Civil 3D即為創(chuàng)建道路裝配的過程，為了能夠精確反應(yīng)道路模型，需綜合考慮，選用合適的部件來組合裝配。
（1）點(diǎn)擊道路下拉菜單，單擊創(chuàng)建裝配命令，在彈出對話框中輸入裝配名稱，然后單擊確定。
（2）在屏幕任意位置單擊鼠標(biāo)，將插入一個(gè)中部帶有圓形標(biāo)記的豎線，這條豎線即是裝配的基準(zhǔn)線，也即道路中心線。
（3）調(diào)出道路菜單下的“部件工具板選項(xiàng)板”，利用程序自帶的部件完成裝配。
（4）先裝配出標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，再根據(jù)以后的設(shè)計(jì)需要添加其余裝配，由于Civil 3D具有動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)特性，對道路制定了不同的裝配或者修改了裝配部件的參數(shù)后，道路模型可以快速、即時(shí)更新。
5、道路建模
點(diǎn)擊道路下拉菜單，單擊創(chuàng)建道路命令，按照提示選擇路線、縱斷面和標(biāo)準(zhǔn)橫斷面裝配。在彈出對話框中，根據(jù)道路寬度的變化創(chuàng)建相應(yīng)的區(qū)域，并為道路組件指定相應(yīng)的邏輯目標(biāo)。
在市政道路設(shè)計(jì)手段飛速發(fā)展的今天，BIM技術(shù)逐漸顯示出高效、快速、準(zhǔn)確、直觀的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)涵蓋了從項(xiàng)目前期、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)的全過程，在市政道路設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來越重要的作用，到現(xiàn)在還不懂BIM技術(shù)的小伙伴們，要抓緊學(xué)習(xí)了！
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