李成
摘 要:在城市道路工程設(shè)計(jì)中,BIM作為一項(xiàng)前沿技術(shù),有效解決了信息交互、專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)、方案多維度分析等設(shè)計(jì)難題,對工程設(shè)計(jì)水準(zhǔn)、工程造價(jià)及工期管控能力的提升有著重要的現(xiàn)實(shí)意義,同時(shí),也是城市道路設(shè)計(jì)的未來發(fā)展趨勢。然而,BIM技術(shù)在道路設(shè)計(jì)領(lǐng)域尚處于起步探索階段,實(shí)際應(yīng)用場景單一,技術(shù)優(yōu)勢未得到充分發(fā)揮?;诖耍恼聦IM技術(shù)在城市道路設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的運(yùn)用價(jià)值與主要應(yīng)用場景進(jìn)行探討,以供參考。
關(guān)鍵詞:BIM技術(shù);城市道路;工程設(shè)計(jì)
1 BIM技術(shù)在城市道路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用價(jià)值
(1)實(shí)現(xiàn)集成化設(shè)計(jì)。BIM是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)化工具,通過BIM平臺、配套數(shù)據(jù)庫與構(gòu)建的三維可視化模型,為多種軟件的兼容高效運(yùn)行提供框架,可將其視作為具備設(shè)施管理與功能特性的數(shù)字表達(dá)平臺,或是一個(gè)共享的知識資源,分享城市道路工程全壽命周期內(nèi)的信息資源。因此,BIM技術(shù)特性與集成化設(shè)計(jì)高度相似,為集成化設(shè)計(jì)模式的推廣實(shí)施奠定了良好基礎(chǔ)。例如,從多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)角度來看,在BIM軟件中構(gòu)建各專業(yè)獨(dú)立模型與設(shè)施整體模型,保持模型間的信息交互共享,將各專業(yè)模型與設(shè)計(jì)方案導(dǎo)入整體模型與綜合數(shù)據(jù)庫中,做到對分散功效數(shù)據(jù)的整合處理,在模型中以特定顏色符號標(biāo)記專業(yè)設(shè)計(jì)沖突部位,生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)。
(2)設(shè)計(jì)方案綜合評價(jià)。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中,受到技術(shù)限制,設(shè)計(jì)人員難以對各套設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行客觀、真實(shí)評價(jià),容易產(chǎn)生認(rèn)知偏差,致使城市道路工程的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、環(huán)境效益存在優(yōu)化空間。而在現(xiàn)代城市道路工程中,隨著建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大,要求設(shè)計(jì)人員處理數(shù)據(jù)量龐大,需從中提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)來描繪設(shè)計(jì)方案中的工程輪廓,并從成本造價(jià)、工期、技術(shù)可操作性等多個(gè)維度進(jìn)行評價(jià),實(shí)際工作難度遠(yuǎn)超自身能力,無法實(shí)現(xiàn)掌握全部的工程信息。在此背景下,對BIM技術(shù)的運(yùn)用,既可以采取可視化方式呈現(xiàn)城市道路的三維動態(tài)情況,幫助設(shè)計(jì)師對方案整體有直觀、深入、清晰的了解。同時(shí),克服信息的復(fù)雜與時(shí)間因素對方案評價(jià)與優(yōu)化設(shè)計(jì)造成的制約,設(shè)計(jì)師可以掌握遠(yuǎn)超自身能力的龐大數(shù)據(jù)信息,具備對項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案深度優(yōu)化的可能。
2 BIM技術(shù)在城市道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用場景
(1)地形圖處理。在早期建成的城市道路工程中,勘測單位向設(shè)計(jì)單位提供的地形數(shù)據(jù)形式復(fù)雜各異,設(shè)計(jì)師需要消耗額外時(shí)間用于調(diào)整地形數(shù)據(jù)形式,數(shù)據(jù)處理工作量有所增加,并在圖形處理與后續(xù)設(shè)計(jì)期間時(shí)常出現(xiàn)圖層混亂、dwg圖紙信息錯誤等問題。BIM技術(shù)的運(yùn)用,使用軟件自帶的圖形生成、曲面性質(zhì)分析功能,可以輔助人工在短時(shí)間內(nèi)完成地形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與生成地形曲面三維圖形的操作,便于后續(xù)設(shè)計(jì)工作的開展。例如,設(shè)計(jì)師使用Civil 3D軟件,在軟件中下達(dá)地形點(diǎn)賦值命令,在所導(dǎo)入高程信息中添加高程點(diǎn),從而自動構(gòu)建地形曲面三維模型,有效區(qū)分地形圖中帶有高程信息的圖塊。同時(shí),也可使用軟件中的曲面性質(zhì)分析功能,基于曲面特性來分析高程,在生成的地形圖中顯示高程圖例位置,以及顯示最小最大高程、二維區(qū)域面積等信息。
(2)線形設(shè)計(jì)優(yōu)化。在城市道路工程中,BIM技術(shù)多用于線形優(yōu)化設(shè)計(jì)場景,具體如下:第一,平面優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師在BIM軟件中導(dǎo)入工程設(shè)計(jì)規(guī)范與信息定義,下達(dá)從對象創(chuàng)建線路的命令,將會自動生成設(shè)計(jì)路線1,深入觀察路線圖形,如果圖形標(biāo)注黃色嘆號等特殊符號,則表明該線路違反設(shè)計(jì)規(guī)范,由設(shè)計(jì)師對平面設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,基于調(diào)整后的方案生成設(shè)計(jì)路線2,重復(fù)上述步驟,直至路線圖形完全符合設(shè)計(jì)規(guī)范與工程建設(shè)要求。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式相比,設(shè)計(jì)師可以更為直觀的了解平面、曲面、縱斷面關(guān)系,快速處理龐大數(shù)據(jù)量。第二,縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師在BIM軟件中生成縱斷面圖形,提供地形曲面的數(shù)據(jù)源,在所繪制斷面圖基礎(chǔ)上開展縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)工作,根據(jù)設(shè)計(jì)需要在軟件中導(dǎo)入豎曲線半徑、變坡點(diǎn)高程等設(shè)計(jì)指標(biāo)。憑借BIM軟件信息自動更新與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)修改的特征,在下達(dá)縱斷面坡度修改、調(diào)整變坡點(diǎn)位置等操作,或修改道路中心線時(shí),軟件將自動更新地面線,以及在BIM模型中導(dǎo)入與更新縱斷面標(biāo)簽,獲取特定的出圖效果。第三,橫斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)。使用Civil 3D軟件中的橫斷面編輯器,對城市道路設(shè)施中的各部件加以組合裝配,BIM道路模型會隨著橫斷面結(jié)構(gòu)的變化而隨之更新。設(shè)計(jì)師可在軟件中嘗試不同的橫斷面結(jié)構(gòu)裝配方式,直接在道路模型上了解設(shè)計(jì)效果,無需在橫斷面變更設(shè)計(jì)期間開展大量的施工圖紙更改與人工統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)工作。
(3)設(shè)計(jì)變更與標(biāo)簽定制。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中,如果調(diào)整道路設(shè)計(jì)方案,需要開展一系列繁瑣的設(shè)計(jì)工作,如修改平面、縱斷面與路基橫斷面施工圖紙,對相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)進(jìn)行核算,這會使得設(shè)計(jì)效率大幅降低。而對BIM技術(shù)的運(yùn)用,使用BIM軟件中的標(biāo)簽定制功能,直接在道路模型中設(shè)定標(biāo)簽,在設(shè)計(jì)變更時(shí),軟件自動更新BIM道路模型,設(shè)計(jì)師僅需更改設(shè)計(jì)變更部位的施工圖紙即可。
(4)工程量統(tǒng)計(jì)。BIM技術(shù)具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)采集與分析處理能力,可以持續(xù)采集城市道路工程相關(guān)資料信息與建設(shè)期間實(shí)時(shí)產(chǎn)生的信息,從海量數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù),將所采集數(shù)據(jù)分類導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫,根據(jù)運(yùn)行準(zhǔn)則完成工程量統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)核算任務(wù)。以城市道路工程土方量計(jì)算為例,如果采取傳統(tǒng)工程量統(tǒng)計(jì)方法,需要提前計(jì)算土方量近似值,基于微積分原理擬合斷面面積,獲取斷面體積與土方量,計(jì)算精度較低,容易產(chǎn)生較大誤差。如采用BIM技術(shù),在軟件中構(gòu)建DEM數(shù)字高程模型,計(jì)算初始地面與設(shè)計(jì)地面的體積差值,創(chuàng)建橫斷面采樣線,在實(shí)測地面坐標(biāo)值與設(shè)計(jì)高程基礎(chǔ)上構(gòu)建三角網(wǎng),計(jì)算網(wǎng)中的各三棱柱填挖方量,全部填挖方量總和即為總填挖量。
(5)信息交互共享。根據(jù)國家BIM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,BIM技術(shù)是在工程不同階段內(nèi)提供信息插入、提取、修改、更新服務(wù),起到支持并協(xié)同作業(yè)的數(shù)據(jù)化工具,解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中的信息溝通共享問題,項(xiàng)目參建各方與各專業(yè)設(shè)計(jì)人員通過BIM軟件與三維可視化平臺來共享、插入、提取所需要的數(shù)據(jù)信息,起到提升城市道路設(shè)計(jì)水平與效率的作用。同時(shí),BIM技術(shù)通過三維立體實(shí)物圖形展示與信息間關(guān)聯(lián)特性,所構(gòu)建BIM模型會隨著設(shè)計(jì)方案與參數(shù)信息的變化而變化,動態(tài)化、可視化呈現(xiàn)設(shè)施立體實(shí)物圖形與縱斷面、曲面、路線等信息間的互動反饋過程,具備了在可視化狀態(tài)下開展工程設(shè)計(jì)溝通、討論、決策工作的技術(shù)條件。
3 結(jié)語
綜上所述,城市道路工程傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念難以切實(shí)滿足現(xiàn)代城市道路設(shè)計(jì)的使用需求,限制了道路工程設(shè)計(jì)的多元化發(fā)展。因此,相關(guān)單位需要深度分析BIM技術(shù)在道路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值,不斷拓展全新的技術(shù)應(yīng)用場景,驗(yàn)證BIM技術(shù)的應(yīng)用可行性。
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