市政工程设计中BIM技术的发展前景探讨

周力强 黄建军

乌鲁木齐市城建设计研究院 新疆 乌鲁木齐 830092

在大自然中，人类是非常渺小的，仅依靠单一的个体力量难以在不断变化的自然环境下生存，因而人们逐渐从单一个体形成团体，组建城市，以改善原有的生活环境。

在城市建设的长期发展中，随着工业化的推进，使城市迎来了发展的关键时期，为人们提供了更加丰富安全的生活环境。但随着时间的推移，在人口大规模迁移下，城市人口剧增，从而增加了城市垃圾，破坏了城市生态系统，并且随着科技发展，车辆越来越普遍，交通拥堵现象普遍发生，这严重影响了居民的正常生活。因而，在这一背景下，提升市政工程设计能力，实现人与自然的和谐相处至关重要。

市政工程设计的要求越来越高，要想满足这些高要求，首要应加强技术应用，在最初应用CAD技术时，极大程度的推动了工程发展，因而在目前的BIM技术应用下，市政工程也将迎来进一步优化提升。

1 简述BIM技术

1.1 阐述BIM技术的概念

BIM技术是基于信息技术、数字技术等现代化先进技术开发的一款建筑信息模型，内部包含了大量与工程项目有关的数据信息，能够将工程项目利用数字化形式直观的呈现给用户。在BIM理论的基础中包含了计算机集成制造系统CIMS理念，其是将CAD和CAM进行结合的产物，并且还包含产品信息模型，即依托于PDM和STEP标准所形成的。

从BIM技术在建筑工程中的应用进行分析，其需要包含有关建筑工程的信息库，而信息中要有建筑几何信息、状态参数、空间状态等，为了实现信息的录入，要应用数字化技术基于支持。具体而言，BIM技术以三维模型为主，通过集成数据，实现了数据信息的共享，能够解决分布式、异构式工程存在的负面问题，同时，其能够进行工程项目演化，有利于规避信息差异化问题，从而为工程设计提供有力依据。

1.2 BIM技术主要软件

BIM技术的应用需要借助BIM软件，而仅仅依靠单一的软件是无法真正发挥该项技术优势的，所以在工程项目中往往需要应用到数十个BIM软件，只有对这些软件熟练掌握，以及融合应用，才能最大限度的体现BIM技术的价值，目前，在各类软件中以BIM AuthoringSoftware为主，这类软件也是BIM的核心。

早在2002年，Autodesk公司就对BIM理念提出了研究计划，并且投入了大量的精力，用于该技术的研发以及拓展。但在开发过程中，由于底层代码的复杂性，为其计算硬件带来了较大压力，所以在后续的研发中逐渐以优化底层代码为主。目前，工厂设计中应用比较普遍的是Bentley的产品，而最初比较占据优势的当属ArchiCAD，属于主要BIM软件，其在我国市场上最初效果显著，但随着配套功能与设计院体制的矛盾增加，对该软件的应用产生了一定程度的限制。此外，CATIA软件在现阶段有着重要地位，能够为机械设计领域提供充分的支持，已经普遍应用于航天、汽车领域中，并且将其应用到建筑工程行业，也能发挥较高的作用效果，与传统的建筑软件相比，依然具备优势。但在实际应用中，由于该软件在建筑工程中的应用时间较短，在细节方面有所不足，无法有效衔接员工与项目的联系。

建筑工程内容复杂，随着城市化进程的加快，建筑规模更是迎来了进一步扩展，使其所涉及的专业范围增大，与此同时，BIM技术的应用需要落实到工程项目的各个阶段，要开发一系列的配套软件，以此发挥BIM技术的功能。目前，具体的软件有工程方案设计软件、几何造型设计软件、机电工程安装软件、工程结构分析软件、可视化软件。其次，还有结合绿色发展理念的绿色施工设计软件、以及用于管理的造价管理软件、运营管理软件、审核软件。此外，还有用于机电安装工程的机电分析软件，以及绘图软件。

2 简述BIM技术的主要优势

2.1 具有可视化优势

BIM软件可以进行三维施工图设计，有利于对工程项目特征以及功能的直观展示，能够使施工人员明确技术要点，探查施工问题，从而提前制定应对措施以及优化施工设计。这一优势在规模较大，内容复杂的工程项目中尤为突出，可以大幅度提升施工效率以及质量。其次，通过三维展示，可以让业主对项目设计全面了解，从而提出改进需求，以便于建设单位进一步完善。

2.2 具有协调性优势

市政工程所涉及的专业是广泛的，因而需要各部门、各人员进行协作配合，但不同的专业之间有一定的边界，使用传统的二维设计，不利于各方人员的协调沟通，从而无法有效衔接各个施工工序。而通过BIM软件，可以为各方人员提供深层次交流平台，并且有充足的信息支持，可以实现各人员间的有效交流，从而确保工程的顺利开展。

2.3 具有模拟运营优势

工程项目往往是长期的，不仅要保障设计方案的合理有效，还要满足有序施工以及后期使用的相关要求，所以设计人员要提前对后续的各类情况进行预测分析，并针对发现的问题进行调整优化。为此，BIM技术的模拟优势就可以得到充分体现，其能够针对后续的运营进行模拟，例如节能效果、紧急疏散能力等。

2.4 具有提升投资可靠性优势

工程项目的投资具有较大的风险，需要专业人员对工程的各个阶段进行综合性评估，而专业人员的能力以及精力是有限的，特别是在工程量较大的工程中，发挥的作用更不明显，这使其难以规避投资中潜在的风险。但在BIM技术的支持下，评估人员可以利用计算软件，对工程量进行全面的计算分析，从而提升评估结果的准确性，这一方面可以为业主投资提供保障，另一方面也有助于国家经济发展。

2.5 具有成图优势

设计图纸是工程项目顺利开展的主要依据，所以具有重要作用，但设计图纸的成图难度较大，要想把完美的设计方案呈现在图纸上，以便于员工理解，具有一定的难度。这时就可以利用BIM技术，其能够快速精准的进行二维设计图绘制，而且能在此基础上进一步检查碰撞等问题，从而提供专业性优化方案。

综上所述，BIM技术的优势极为显著，可以在工程项目中发挥极为重要的作用，较传统的CAD技术相比，能更好的提升工程设计效率以及质量，并且可以对工程项目中不易发现的问题进行排查。在近年来，该技术更是取得了重大突破，功能愈发完善，应用范围也得到了进一步拓展。以Revit软件为例，在工程设计中应用广泛，并且已经被众多高校作为工程专业必学的课程。同时，还有ArchiCAD软件，经过进一步开发，有效的结合了我国设计人员的工作特点，因而发挥的作用更加明显。具体而言，BIM技术的这些优势，为其在工程设计中奠定了坚实的地位。

3 市政工程设计中应用BIM技术的积极影响

市政工程与人们的日常生活密切相关，所以国家高度重视该项工程建设，并且投入了大量资金，致力于提升市政工程整体水平。因此，设计院要发挥自身价值，从管理模式等角度出发，进一步提升设计效率以及质量，满足国家以及用户对市政工程的具体需求。同时，要积极应用BIM技术，发挥其优势，从而为市政工程建设创造积极影响。具体如下。

第一，能够将设计人员的设计思路准确直观的表现出来。近年来，市政工程发生了巨大改变，一方面居民用户对市政工程的功能、外观要求越来越高，另一方面城市化发展为市政工程带来了较大压力，这都迫使市政工程设计不断进行优化，以适应时代发展。以市政工程中最主要的道路工程、给排水工程为例，国家对于工程项目提出了高度标准，例如《公路工程技术标准》等，这些规范的提出，使市政工程设计更为严格，要求设计中综合考虑各方面因素，要同时满足经济效益、生态效益、社会效益。因此，若在市政工程设计中依然仅使用以二维为主的传统设计技术，将难以满足这些高标准，主要是因为复杂的工程项目难以在二维图纸上展现出来，从而令设计人员无法发现工程施工中可能出现的各类问题，也难以为施工人员提供清晰明了的施工依据。为此，要想解决这些问题，提升工程设计质量，就应该引入BIM技术，利用三维模型进行设计思路的表达，从而可以充分将设计人员的想法用数字化、图像化的方式呈现，也可以实现各专业的协调配合，并为施工人员提供可靠的施工依据，进而满足国家标准规范。

第二，能够促进设计院的转型升级。现阶段，城市化进程不断加快，使工程行业发展出现了激烈的市场竞争，作为行业领军的设计院应该积极发挥自身服务性作用，从居民用户的角度出发，提供更加贴心舒适的服务，以满足用户需求。这种服务不仅要体现在设计阶段，还要体现在后期维护中，应贯彻工程项目的全过程。因而设计院就要进行合理的转型升级，主要实现从重视设计到重视全过程的转变，以给排水工程为例，要涉及到管路设计、管路运行、管路养护、管路维修，以及环保问题。这时就需要应用BIM技术，在设计阶段对这些问题进行综合考虑，以此优化设计方案，发挥服务性作用，从而提升设计院的市场竞争力[1]。

第三，能够提升工程项目管理水平，以及节约资源。工程项目涉及内容较多，工期较长，容易受到外界因素的影响，从而增加施工成本以及浪费施工资源。因此，在工程施工之前，需要经过全面的分析协商，以确保施工方案的经济性、合理性、科学性，并且对建设时期存在的潜在问题进行掌握以及处理，从而降低外界因素的影响，提升工程项目的管理水平。所以应用BIM技术至关重要，其可以对人员分配、工程计划进行调整优化，以此避免资源的浪费，进而为企业创造更大的效益[2]。

4 实际应用BIM技术中发现的问题

目前，BIM技术在建筑行业中应用较为广泛，可以避免一系列施工问题，但在市政工程中的应用还存在不足，主要是因为一下各种原因。

第一，缺乏充足的资料依据。市政工程改建项目较多，往往因为时间的推移，会造成设计资料的丢失，并且因以往监管机制的不足，导致一些资料存在严重错误，这些为BIM技术的应用带来了一定难度，无法为建模提供有效依据，从而使构建的模型缺乏有效性。

第二，软件学习难度较大。我国设计师的设计思路大都停留在传统的二维设计上，对于三维设计的适应明显不足，这使设计人员难以熟练掌握BIM软件的应用。若要对其进行认真学习，则需要投入大量的精力以及财力、时间，因而一些中小型设计院难以有效支持BIM技术的学习。

第三，软件自身有待进一步完善。BIM技术在市政工程中的应用还需要进一步完善，一些软件难以对工程项目进行精准计算以及设计，例如给排水工程，该项技术软件就无法满足人性化要求，从而为工程设计带来了负面影响。同时，我国地域辽阔，气候差异较大，在工程设计中往往由于地区的不同，设计特色也不同，因而仅依靠BIM软件难以满足设计的多样化要求。

5 市政工程设计中应用BIM技术的改进策略

5.1 加强BIM技术的应用，进一步优化设计思路

现阶段，BIM技术在市政工程中的应用存在一些问题，而传统的CAD技术发挥的作用较为显著，但依然要重视BIM技术的应用，这必然是工程行业未来的发展趋势。同时，设计人员要进一步优化设计思路，实现思路以及技术的同步提升，一方面要结合国家节能减排的绿色环保理念，进行工程设计，另一方面要加强对BIM技术的学习，确保能够熟练操作，这样能够最大限度的发挥BIM技术的实际价值[3]。

5.2 为设计人创造更大的发展空间

BIM技术的应用主要依赖于设计人员，所以设计院要重视设计人员的学习以及应用。首先，要为设计人员提供充足的学习时间，以及系统的学习体系，确保设计人员能够掌握BIM技术。同时，要与建设单位协同合作，一方面通过BIM设计方案引导建设单位重视以及接受BIM设计理念，另一方面要通过各方的协调合作，为设计人员创造意见统一的设计环境，从而使设计人员能够有效应用BIM技术。其次，要建立针对性的激励机制，通过适当的利益推动设计人员的学习积极性，从而令设计人员可以主动的进行学习以及应用，进而在不断使用中提升应用水平，并且在设计人员熟练掌握BIM技术后，也可以为设计院带来更为显著的经济效益。

5.3 提升行业顶层的重视力度，推动BIM技术应用

BIM技术的应用需要行业各级人员的参与，仅依靠部分单位的应用显然是不够的，所以行业顶层要对BIM技术给予足够的重视，并给予政策以及技术支持。具体而言，我国在BIM技术的开发上与发达国家相比，还存在一定的落后性，部分复杂工程需要借助国外机构进行，从而影响了我国效益，所以我国顶层人员要加强BIM软件的研发力度，完善其在市政工程应用中的功能。同时，国家层面也要出台相关的政策，制定严格的法律法规，促使BIM技术的应用规范化、系统化，并且也要加强宣传力度，不断通过推广实现BIM技术的普遍应用。

6 总结

综上所述，在市政工程设计中应用BIM技术已经是时代发展的必然趋势，所以设计院要明确该项技术的优势以及积极作用，不断提高应用力度。同时，还应该针对资料不足、学习难度大、技术不完善等问题进行改进，并通过调整设计思路，提升设计人员专业水平，加强顶层重视等措施，从根本上发挥BIM技术的应用价值，这在未来会取得极为显著的成果。