BIM技术及其在市政公用工程建造中应用案例PPT

BIM技术及其在市政公用工程建造中应用案例信息化是一个与各业务紧密相关、长期存在的常态工作，而BIM作为IT技术在工程建设领域的实施与应用的具体技术，其实施既要与工程建设相关部门自身战略发展相符合，也要与现实业务需求相结合。BIM技术在国内的应用起步于2003年。在市政工程领域应用BIM是一个结合了传统BIM概念且发展迅速的课题。目前市政工程BIM主要关注的是集成地理信息系统，主要应用在道路、桥梁和综合性项目的安装过程。在研究设计阶段应用BIM时可能性较大，因为大部分的可转让的应用（也可用在市政工程领域）的BIM研究在建筑领域已经完备。其他推动BIM在市政工程领域应用的因素来自运营阶段的工作的需要、现今基础设施资产管理的客户。大多数基础设施的设计阶段研究关注的是案例研究的实例或设计和表现对象（基础设施/市政设施）的独特的线性结构，如公路、铁路或隧道。运行与维修相关研究人员认为BIM可以被用于对整个资产做综合网络管理。通过使用综合信息数据库和外部数据源的映射将可能更有效地对资产进行网络化管理。并提供资本的最优使用 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，时间和资源，来满足规定的目标。6.1常用BIM软件BIM包括的软件非常之多，据不完全统计大概包括70款以上，因为BIM所涉及的范围非常之广，有建筑、结构、水暖电、能耗、仿真、GIS、VR、AR等等，目前大家能涉及到的软件如下图：1Revit　　Revit 原为Revit Technology 公司（于2002 年被欧特克公司（Autodesk）收购合并）开发，是以RevitArchitecture 为核心，主要可搭配 Revit Structure及 Revit MEP，进行结构分析及管线设计，是目前国内主流BIM软件。Autodesk 是全球知名的软件商，旗下所开发之软件互操作性强，均可与 Revit 整合， Autodesk Quantity Takeoff （数量计算）、Autodesk Navisworks（施工排程）、AutodeskRobot Structural Analysis（结构分析）…等，以达到完全整合建筑信息之目的。在Revit Architecture 中所有模型信息都储存在单一模型中，修改或变更任一构件，所有模型相关视图都会快速的自动更新，双向关联性强。另外参数式组件（也称为族群）也提供用户自行设计建筑组件，如门、窗…，且不需要任何程序语言或编码。Revit亦提供灵活的用户接口，软件中内建简易教学影片及说明档，利用 F1 键可快速查询软件功能，缩短搜寻软件功能时间。Revit内建的「干涉检查」工具可以找到模型中一组已选元素或所有元素之间的无效交点。可用于设计进行期间，协调主要建筑元素和系统，有助于避免冲突，和降低营造变更以及成本溢出的风险。可用于干涉检查的元素的一些范例包括：结构大梁和平行桁条、结构柱和建筑柱、结构支撑和墙、结构支撑、门和窗、屋顶和楼板、特制设备和楼板、链接的 Revit 模型与目前模型中的元素。2NavisworksNavisworks与Revit同属于Autodesk公司，能建立可视化和模拟、分析等多种格式的三维设计模型。Navisworks 解决方案支持所有项目相关方可靠地整合、分享和审阅详细的三维设计模型，在BIM 工作流中处于核心地位。Autodesk Navisworks 软件能够将AutoCAD 和Revit 系列等应用创建的设计数据，与来自其它设计工具的几何图形和信息相结合，将其作为整体的三维项目，通过多种文件格式进行实时审阅，而无需考虑档的大小。Autodesk Navisworks 软件系列包括三款产品，能够说明您和您的扩展团队加强对项目的控制，使用现有的三维设计数据透彻了解并预测项目的性能，即使在最复杂的项目中也可提高工作效率，保证工程质量。Navisworks Manage 将精确的错误查找和冲突管理功能与动态的四维项目进度仿真和照片级可视化功能完美结合。Autodesk Navisworks Simulate 软件能够精确地再现设计意图，制定准确的四维施工进度表，超前实现施工项目的可视化。在实际动工前，您就可以在真实的环境中体验所设计的项目，更加全面地评估和验证所用材质和纹理是否符合设计意图。3Bentley Navigator　　Bentley Navigator 是可视化的BIM 设计模型检验及分析协同工作软件，提供了对Bentley 公司的MicroStation 等软件所创建的3D 模型进行检视与碰撞检测、导航预览、标注、整合不同格式的设计档案、渲染效果图、动画输出和施工进度仿真等功能。在项目整个生命周期内使用Bentley Navigator ，可透过3D 模型中通过更加清晰可见的信息更快地做出更明智的决策，深入了解整体项目与运营并降低项目的风险：在设计阶段能够通过碰撞检测提供实时可靠的问题解决方案，促进项目协调工作；在施工过程中可以执行施工模拟，并在设计端、现场和工地间进行协调，深入了解项目规划和执行情况，为在施工现场发现的问题寻找解决方案，且在每台设备上都能实时获取最新信息加速项目进度。使用者在Bentley Navigator 中使用碰撞检测可以实时查看碰撞的情况并提供解决方案，并且可以方便地在区域内移动来检测任何设计修改所带来的变化。Bentley Navigator提供了对所有冲突进行详细描述的报表功能。这些报表可以完全进行配置，包括以下信息： 对碰撞元素用图形隐藏线的方式表示、碰撞类型描述、每个碰撞包含的元素、碰撞的坐标位置、包含碰撞元素的文件名、碰撞的状态。通过施工现场人员更快更可靠的问题解决方案，加快设计、施工和运营的速度。4Tekla StructuresTEKLA 公司原厂位于芬兰，是一家专业钢结构软件研发公司，拥有钢结构的设计、绘图及制造的丰富经验，又称为钢结构专家。Tekla Structures 是其下开发的一套建筑结构 3D 实体模型专业软件，范围包括从概念设计、细部设计、制造、组装等，涵盖整个结构设计流程的 BIM软件。Tekla Structures 允许使用者跨越企业和项目阶段，进行实时的协同设计作业，建立流畅的设计信息交流平台。 Tekla Structures 是一套完整的 3D 建筑结构设计系统，目前主要由四大模块组成，共享核心数据库，完全整合在同一数据库内，数据完全共享不需转换。5ArchiCADGraphisoft 公司发展出来的 BIM 软件，系以ArchiCAD 为核心，周边软件尚有Artlantis Studio（彩现）、EcoDesigner（绿能分析）、MEP（管线设计及分析） 。ArchiCAD拥有剖/立面、设计图档、参数计算等自动生成功能，在中心数据库中存储了整个建筑物的所有信息；一个视图里的修改可以自动反映在其它所有视图中，包括在平面图、立面图、剖面图、3D 模型，以及材料列表等，亦可同步产生施工图说。ArchiCAD可认为是BIM软件的鼻祖。在建筑物协同作业上，ArchiCAD 可以透过TeamWork 功能，将工作小组的成员经由局域网络衔接，以共享他们的方案及设计成果。当一个工程文件被共享时，同组成员只要简单地通过网络登录进入到这个工程中，并使用楼层、图层等组合工具定义作业空间，工程的附属档案接着被建立到组员的计算机上，任何时间通过网络，组员可以发送设计变更到主工程文件上，并可以接收其他组员所做出的变动。ArchiCAD 能自动生成报表如进度表、工程量、估价…等。另与其他软件结合，亦可以进行结构分析、管道冲突检验、安全性分析、 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 检验等，进行建筑物全生命周期的数据管理。另其彩现工具简单易用，不需任何附加软件或特殊知识就能生成虚拟现实场景。　　6.2市政工程项目BIM应用需求及实施目标分析1市政工程项目BIM应用需求分析（1）政府市政工程的建设需要重庆市市政工程的工程项目建设，目前仍以传统建设模式为主，项目建设各相关方的实施组织方式也以离散管理为基本特征，难以实现工程建设成果前置优化的建设要求，难以满足政府对市政工程集中建设管理的基本要求。改变传统的建筑成果后置的传统模式是当前市政工程建设的迫切需要。（2）政府市政工程的管理需要在工程项目的传统管理方式中，人为干预的因素多、比例高，难以满足政府对多市政工程项目并行管理的要求，阻碍了政府相关部门对市政工程的管理效率和管理质量的全面提高，不利于现代工程建设管理方式的形成。（3）政府市政工程的监督需要当前工程建设项目的监察主要以人工方式的定期、定量、局部抽验的方式为主，管控信息无法做到实时、准确上传，难以实现对工程项目建设过程的全面、实时监控。（4）政府市政工程的信息安全需要政府投资的市政工程项目对信息安全有较高要求，涉及到公共利益、公共安全的工程项目必须保证工程建设的信息安全。BIM的实施将把现阶段的分散、人工管理的信息集中起来，再用分级、分类的自动管理方式进行管理，可以为信息的安全管理提供有力的保障。（5）相关政府部门的审批需求在市政工程项目的审批过程中，规划国土、住建、财政等诸多部门之间存在紧密的业务联系。目前工程建设项目审批过程中，缺少以信息技术为基础的多部门协同的流程化、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化的审批体系，难以满足建设行政部门对工程建设项目高强度的审批需求。（6）外部纪检部门的监察需求建设行政部门对工程建设的外部监察工作内容多、数量大、项目繁杂，需要通过信息化手段实现远程、实时、自动、全覆盖的监察体系建立。（7）公众服务需求市政工程项目多数是为公众服务的建设项目，建设过程中需要建立公众参与的平台接口，建立相关信息发布、查询、咨询和建议的渠道，以提高政府投资项目公开、透明程度，支持和满足重庆市政府在市政工程项目建设过程中为公众提供信息服务的需要。2市政工程应用BIM技术实施目标各地建设行政主管部门均在搭理推进BIM技术的推广应用。以重庆市为例，该市于2016年4月发布《关于加快推进建筑信息模型（BIM）技术应用的意见》（渝建发〔2016〕28号），提出了明确的发展目标。2.1重庆市市政府目标（1）到2017年末，建立重庆市勘察设计行业BIM技术应用的技术标准，明确主要的应用软件，重庆市部分骨干勘察、设计、施工单位和施工图审查机构具备BIM技术应用能力。（2）到2020年末，形成重庆市建筑工程BIM技术应用的政策和技术体系，在该市承接工程的工程设计综合甲级，工程勘察甲级，建筑工程设计甲级，市政行业道路、桥梁、城市隧道工程设计甲级企业，施工图审查机构，特级、一级房屋建筑工程施工企业，特级、一级市政公用工程施工总承包企业掌握BIM技术，并实现与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。2.2建设工程各参与方分阶段目标根据住房城乡建设部有关要求，结合重庆市实际，分阶段、有步骤地推进该市BIM技术应用工作。2016年具备建筑工程甲级设计资质的本地企业应向重庆市城乡建设委员会申报1～2个BIM设计试点工程。试点工程可以是已完成设计或正在进行设计的项目。在钢结构推广和建筑产业现代化推进过程中，其工程设计应采用BIM技术。鼓励政府投资的工程项目率先采用BIM技术进行勘察、设计和施工。2018年起，大型道路、桥梁、隧道工程，三层及以上的立交工程，在勘察、设计阶段必须采用BIM技术；于当年完成勘察设计工作（以施工图审查备案时间为准），拟申请金级、铂金级绿色建筑标识的建筑项目和绿色生态住宅小区以及拟申报市级优秀勘察设计奖项的工程，在勘察、设计阶段应采用BIM技术。2019年起，轨道交通站点工程在勘察、设计阶段应采用BIM技术。2020年起，以国有投资为主的大型房屋建筑工程，轨道交通工程，大型道路、桥梁、隧道工程，三层及以上的立交工程，全市所有公共建筑，申报金级、铂金级绿色建筑标识的居住建筑和绿色生态住宅小区，申报市级优秀勘察设计、工程质量奖项的工程，在勘察、设计、施工阶段应采用BIM技术。2.3市政工程应用BIM技术问题与挑战目前，部分单位已经形成了一定的项目型BIM应用规模，取得了明显的经济效益和社会效益，开始着手制定和实施企业级的BIM应用。但也应当清楚地看到，企业级的整体BIM实施尚处于起步阶段。无论是整体还是局部，在现阶段还存在许多问题与挑战，主要体现在以下几个方面：（1）既得利益冲突企业级BIM实施将涉及企业的每个环节，对企业现有业务流程和管理模式都会带来较大变化，如企业的盈利模式、企业内岗位的重新设置、员工的考核与利益分 配方 学校职工宿舍分配方案某公司股权分配方案中药治疗痤疮学校教师宿舍分配方案医生绩效二次分配方案 式等，是企业责任链和利益链再分配的过程。因此，如何让企业经营层达成共识、让全体员工接受BIM实施带来的变化，是企业BIM实施中面临的最大的挑战。对此，应在企业级BIM标准制定和贯彻实施中引起足够的认识。（2）管理模式改变基于BIM的管理模式与传统的管理模式存在明显的不同，原有的制度和标准已不能满足于BIM设计模式需要，两者之间存在一定的冲突。如对软硬件及网络等资源的要求更高，对于信息资源的管理也必须从传统的分散式管理转变为集中的统一式管理模式，对资源的管理也将更加精细等。在采用BIM技术后，需对企业现有的制度及标准进行必要的调整，主要设计企业资源管理、工作行为管理、激励机制、成果交付及质量控制等方面。与之同步的，是要对企业的组织机构和人力资源等做相应的改变。（3）业务流程再造BIM技术提供了一种数字化的统一建筑信息模型表达方法，可以支持多专业团队协同的并行业务模式。这种业务模式变化必然导致传统串行业务流程的改变，并会对与其相关的建模、分析等业务内容产生影响，同时也会使原有的协作方式发生相应的变化。在采用BIM技术以后，企业必须重新定义和规范这种新的业务流程，才能保证基于BIM的设计过程运转流畅。基于BIM技术的流程再造是设计企业必须面临的重要挑战。（4）信息资产管理在基于统一BIM模型的设计过程中，BIM模型将逐步取代二维图纸，成为核心交付物，其中也包括从模型自动生成的二维图纸。作为一种新的企业信息资产，BIM模型不仅作为一种存档资料，更多是要为各专业复用和共享，因此已无法用二维图纸的管理模式——档案管理，需要建立一套信息资产的管理模式，即BIM模型的标准化定义与管理规范。在制定BIM标准与管理规范时，也应与现有的二维审、制图标准衔接，以保证模型与相关图纸信息的有效关联，并达到较高的出图效率。（5）分配机制改变BIM技术的应用将带来各阶段、各专业任务分配及工作量的变化，原有企业内的考核机制、奖励机制及分配机制必须进行相应的改变。同时，整个行业BIM实施也会改变建设、勘察、设计、施工、建立等单位的取、付费标准，这些不仅涉及企业内部的改变和调整，也涉及整个行业，需要各方协调，建立新的基于BIM产业链的分配机制。这是未来建筑行业信息化的重大挑战。6.3BIM技术在市政公用工程设计阶段的应用1道路工程1.1设计方案比选在设计方案比选阶段，创建并整合方案概念模型和周边环境模型，利用BIIM三维可视化的特性展现市政道路设计方案。同时对多套道路方案进行可视化、可量化的比选，并根据比选结果，方便、快捷的实时动态调整设计方案。线位方案一线位方案二图1设计方案比选实例（1）设计方案比选的工作流程宜符合下列要求：①数据收集。收集的数据包括电子版地形图、图纸等，电子版地形图宜包含周边地形、建筑、道路等信息模型，图纸宜包含方案图纸、周边环境图纸（周边重要建构筑物相关图纸、周边地块平面图和地形图）、勘探图和管线图等。②利用周边环境模型进行道路选线，根据多个选线方案建立相应精度的道路模型，模型宜包含市政道路项目各方案的完整设计信息，创建周边环境模型，并与方案模型进行整合；③校验模型的完整性、准确性；④生成道路设计方案模型，作为阶段性成果提交给建设单位，并根据建设单位的反馈修改设计方案；⑤生成市政道路项目的漫游视频，并与最终方案模型交付给建设单位。（2）设计方案比选成果宜包括道路项目的方案模型、漫游视频等。1.2场地分析结合地理信息系统（GeographicInformationSystem，简称（GIS），对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模，通过BIM及GIS软件的强大功能，迅速得出令人信服的分析结果，帮助项目在规划阶段评估场地的使用条件和特点，从而做出新建项目理想的场地规划、交通流线组织关系、建筑布局等关键决策。在市政工程信息模型中，基于地形地质模型、现状管线模型等基本资料，进行场地建模并对其进行分析，如高程分析、坡度坡向分析、流域分析等，并检查项目范围内与红线、绿线、河道蓝线、高压黄线及周边建筑物的距离关系，为道路方案的选线、方案比选、设计、修改等提供基础。高程分析流域分析图2场地分析实例（1）场地分析工作流程宜符合下列要求：①数据收集。收集的数据包括电子版地形图（宜包含周边地形、建筑、道路等信息模型）、周边环境图纸、周边重要构筑物建筑总平面图、场地信息、现场相关图片以及现状管线模型等。②场地建模。根据收集的数据进行周边环境建模、构筑物主体轮廓和附属设施建模；③校验模型的完整性、准确性；④场地模型整合。整合生成的多个模型，标注市政道路项目构筑物主体、出入口、地面建筑部分与红线、绿线、河道蓝线、高压黄线及周边建筑物的距离，结合地形地质模型，对高程、坡度坡向、流域等进行分析。⑤场地分析与设计方案模型调整。根据场地分析结果，评估方案的可行性，判断是否需要调整设计方案，场地模拟分析、设计方案调整是一个需要反复推敲的过程，直到最终确定工程方案。⑥生成场地现状仿真视频，并与场地现状仿真模型交付给建设单位。（2）场地分析成果宜包括市政道路项目的场地模型、场地视频。1.3设计校核在市政工程信息模型中，应利用BIM的可视化、信息化特点，对设计阶段的道路模型进行设计校核。同时，由于BIM模型是工程生命周期中各相关方共享的工程信息资源，也是各相关方在不同阶段制定决策的重要依据。采用BIM技术后，模型所承载的信息量更丰富，逻辑性与关联性更强。因此，除了设计层面的校核以外，对模型也应考虑进行检查校核。（1）设计校核工作宜符合下列要求：①收集数据，并保证数据的可靠性，数据包括道路设计模型，如有必要，对模型进行整合。②模型完整性校核。道路模型中所应包含的模型、构件等内容是否完整，道路模型所包含的内容及深度是否符合交付等级要求。③建模规范性校核。道路模型是否符合建模规范，如建模方法是否合理，模型构件及参数间的关联性是否正确，模型构件间的空间关系是否正确，语义属性信息是否完整，交付格式及版本是否正确等。④设计指标、规范校核。道路模型中的具体设计内容，结合国家和行业主管部分有关道路设计规范及合同要求、同时利用三维可视化、信息化优势，对模型进行校核，以保证设计的规范性合理性、模型的规范性与可交付性。校核内容包括且不限于以下几点：设计参数校核、视距校核、线形组合合理性校核、模型及构件的几何信息与非几何信息校核、碰撞检查、构筑物平面立面与剖面检查。⑤模型协调性校核。指模型及构件是否具有良好的协调关系，如专业内部及专业间模型是否存在直接的冲突，安全空间、操作空间是否合理等。这需要与其它专业协同合作，以避免冲突。⑥按照统一的命名规则命名文件，保存修改后的整合模型文件与各类构件。（2）设计校核成果宜包括修改后的道路模型，并在模型中标注出最不利位置及校核数据及设计参数表。1.4辅助出图道路辅助出图以剖切道路专业三维设计模型为主，二维绘图标识为辅，局部借助三维透视图和轴测图的方式表达各设计阶段的需求。考虑到目前BIM应用的普及性仍不如二维设计，为了后续施工等方便性，仍需进行二维图纸出图；同时可减少二维设计的平面、立面、剖面的不一致性问题；并尽量消除与其它专业设计表达的信息不对称；且为后续设计交底、深化设计提供依据。根据需要通过道路模型生成或更新所需的二维视图，如平、立、剖面图等，应满足相应阶段规定、符合行业习惯的设计图纸。（1）辅助出图工作流程宜符合下列要求：①收集数据，主要包括相应设计阶段的道路模型，并确保数据的准确性。②校审模型的合规性，并把其它专业提出的设计条件反映到模型上，进行模型调整和修改。③通过剖切模型创建相关的施工图：平面图、纵断面图、横断面图、结构图、局部放大图等，保持图纸间、图纸与道路模型间的数据关联性，达到二维图纸交付内容要求。④对于最终的交付图纸，可将视图导在二维环境中进行图面处理，辅助二维标识和标注，使之满足相应设计阶段的设计深度。对于局部复杂空间，宜增加三维透视图和轴测图辅助表达。部分设计阶段中，有些不作为BIM交付物的局部详图，可在二维环境中直接绘制。⑤复核图纸，确保图纸的准确性。（2）辅助出图工作成果包括符合相应模型深度和构建要求的道路模型，满足规范要求与行业习惯的相应阶段图纸深度要求的二维图纸。1.5设计工程量统计在市政道路模型中，根据道路信息模型的几何数据和非几何数据计算，获得的准确的工程量统计，满足项目全寿命期的各阶段造价编制过程中的算量需求，以用于前期设计过程中的成本估算、在业主预算范围内不同设计方案的探索或者不同设计方案建造成本的比较，以及施工开始前的工程量预算和施工完成后的工程量决算。另外，根据项目招标分项表，提供满足招标要求的土建、机电、装修工程量辅助统计。（1）道路工程设计工程量计算与复核的工作流程宜符合下列要求：①数据收集。收集的数据包括投资监理提供的分部分项工程量清单与计价表以及各专业施工图设计阶段交付模型；②调整市政道路信息模型的几何数据和非几何数据。根据分部分项工程量清单与计价表，调整土建、管线等模型的几何数据和非几何数据；③校验模型的完整性、准确性；④生成工程量统计模型并转换成算量软件专用格式文件，提交给投资监理单位；⑤投资监理单位接收BIM实施单位提交的算量软件专业格式文件，并导入算量软件，生成算量模型；⑥生成BIM工程量清单。投资监理单位从算量模型中生成符合工程要求的工程量清单，并复核投资监理计算的工程量清单。（2）工程量计算与复核的成果宜满足下列要求：①计算模型生成的各种经济技术指标宜用于项目前期的投资估算。②能导入各阶段三维模型文件，并结合规范及各地的概预算定额，计算相应的工程量、编制设计概算书、招标工程量清单、招标控制价等。③能支持不同阶段的造价对比分析。④能够计算或手工输入设计信息模型未涉及的项目信息，如土石方施工方案、安全文明防护措施等。⑤能够记录并统计分析已完成工程量、设计变更、现场签证等信息。1.6道路工程案例——快速路六纵线南段工程（1）案例工程项目概况快速路六纵线南段工程道路全长6.5km，南起于四横线茶园立交，北至三横线峡口立交，包含四座互通立交，道路主线采用国内首创的双层快速设计，地面层为快速路六纵线，设计车速80km/h，双向8车道；高架层为内环高架，设计车速100km/h，双向6车道，总投资约65亿。图3BIM模型总图（2）BIM应用目标①辅助决策：本项目由于与内环高架共线，规划方案阶段针对高架方案与平拓方案，业主和各行政主管部门对于两套技术方案持不同意见，因此针对项目特点与重要性，借助BIM可视化功能，模拟与实景相当的效果动画，同深度比较不同方案，为业主决策提供依据。②三维设计：全过程实现动态设计、参数化设计、三维设计，并参数化构建道路部件、桥梁构件库。③深度应用：实现基于BIM的工程量自动统计、图纸深化、碰撞检测等基本应用，并深度挖掘视距分析、日照分析等应用。④协同设计：道路、桥梁、交通、排水、管网、景观等各专业协同合作，保证模型的完整性、合理性、专业性，并减少专业间冲突，提高工作效率。⑤规范流程：从命名、模型命名、各类设置到建模规范流程，并逐步形成一套院级BIM设计标准化流程与方法。（3）BIM应用平台通过前期调研、咨询与学习，本工程决定使用以Autodesk基础设施软件套包为应用平台进行BIM设计。主要用到的BIM软件及其应用点如下：AutoCADRasterdesign；AutoCADCivi13D；AutodeskRevit；AutodeskInfraworks360；AutodeskNavisworks。（4）成果展示①数字地形模型与地势分析：应用Civi13D软件基于传统二维地形数据建立三维数字地形模型，并基于数字地形模型进行设计前期相关的高程分析、流域分析、坡度分析等分析工作。图4数字地形模型与地势分析②参数化构件应用软件建立常用桥梁构件库，构件设置几何参数和非几何参数，为实现桥梁参数化设计奠定基础。图5Revit软件建立常用桥梁构件库应用Civi13D部件编辑器，对道路常见横断面进行定义（部件）：通过定义点、线、面并对每个图元赋予相关的参数和逻辑判断条件的方式可创建Civi13D部件，通过参数化部件实现道路模型根据地形及周边情况自动生成。建模过程中，对构件进行清晰、规范、合理的命名，并赋予相应深度所需的信息，对不同材质进行合理规范命名，并赋予所需材质信息。③道路概念设计过程可以通过参数控制道路的平面、纵断面实现道路模型的调整；并快速建立桥梁模型。图6快速概念设计④下图是应用线元法创建复杂的立交平面路线，创建后，根据路线自动生成纵断面图，进行纵断面设计；导入自定义的横断面部件，通过设置水平偏移、纵断面偏移、目标曲面等相关设置后完成道路模型的创建。图7道路模型创建⑤漫游、视频展示：生成的项目漫游视频，左侧为高架方案，右侧为平拓方案，对比直接，为业主决策提供直接有效的依据。图8漫游视频截图⑥工程量统计：通过BIM模型精确统计工程量；包括应用Civil3D软件完成道路土方量统计及材料统计工作；应用Revit软件完成桥梁、结构相关的工程量统计。图9土方量统计⑦碰撞检查（净高分析）：模型中使用4.5m体块模拟车辆通行，验证立交纵断面高程合理性。当模拟车辆无法通过时将自动变为红色，有助于我们对设计进行进一步的调整优化。图10立交净高分析⑧施工模拟：应用，根据项目实施 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ，在3D模型基础上，对模型赋予时间维度，形成4D施工模拟，以便控制后续施工过程。图11施工顺序及进度模拟⑨交通流量分析模拟：结合Autodesk云计算功能，对复杂区域，进行交通流量模拟，以验证设计合理性。⑩视距分析：在道路设计方案前期进行视距分析，找到视距不利点，并对设计路线及纵断面进行调整。图中黄色部分为视距不利地段，通过分析-调整-分析的循环，可以确保设计成果无视距不利情况出现。图12视距分析日照分析：由于本工程涉及高架桥，日照对项目景观影响较大，因此项目进行了日照分析，为方案设计提供指导，预判在日照差季节高架桥对地面层光照情况的影响。应用Infraworks360对高架和立交部位进行光照分析，对项目建成后的光照情况进行预判。（5）BIM应用总结本次BIM设计体现出极大的应用价值，主要体现在以下四个方面：①可视化：本项目关注度高，影响深远，通过BIM可视化功能，设计效果一目了然，不仅辅助方案决策，且便于向广大市民展示建成后真实效果。②协调性：项目沿线建设条件复杂，通过BIM平台的精确整合，实现多专业的协同化设计，保障专业间的一致性，提高了专业沟通的效率和准确度。③工作效率：本项目含4座大型互通立交桥，通过采用BIM技术贯穿工程全寿命周期，极大的提高生产效率，节省工程投资。④设计质量：通过BIM创建一致且质量更高的三维模型与设计文档，加强对项目成果的把控，提高管理水平，形成一整套较为完备的BIM设计流程。2给水、排水工程工程2.1设计方案比选在市政工程信息模型中，利用可视化特性可从整体上对给排水专业各系统进行理解和把控，同时还能对多套给水、排水方案进行可量化比选，并根据比选结果，方便、快捷的实时动态调整给水、排水方案，从而保证信息传递过程中的完整性与统一。比选主要内容包括：①方案模型是否包括完整的设计信息，是否准确表达了设计意图。②对方案信息模型各项指标（包括可行性、功能性、美观性和经济性等）进行比选，确定优的设计方案及模型。主要成果包括：①方案比选报告；②方案信息模型。2.2设计校核通过信息模型，可对设计图纸与模型进行可视化校核，保证二维图纸与信息模型在深度和表达上的一致性。设计校核的主要内容应包括：①是否根据二维设计图纸准确建立相应阶段的BIM模型；②通过信息模型检查相应专业表达是否准确，完备；③检查并确保各专业模型中平立剖的视图表达的统一性；④模型中的平立剖视图上添加的关联标注深度是否与二维设计深度保持一致。设计校核成果应包括：①完善后的给排水工程信息模型（在模型中标注出需要修改的位置及相应的设计参数；②设计校核优化报告（需提出变更方案）。2.3三维管网综合在市政工程信息模型中，对管网进行综合调整，可消除传统设计中存在的“错漏碰缺”。从而有利于设计师进行设计变更和完善，保证设计图纸的质量。三维管线综合的主要内容应包括：①整合建筑、结构、机电等各专业模型，形成用于管线综合的汇总模型；②设定管线综合的基本原则，借助计算机的辅助功能，检查并发现信息模型中的冲突问题、净高问题等。三维管线综合的主要工作成果应包括：①优化后的各专业模型及汇总模型；②碰撞分析报告及优化建议书；③净高分析报告及优化建议书。2.4辅助出图在施工图设计阶段，辅助施工图设计是以剖切三维设计模型为主，二维绘图标识为辅，同时局部借助三维透视图和轴测图的方式来进行。其主要目的是减少传统二维设计的平立剖不一致的问题，尽量消除各专业、系统间设计表达的信息不对称问题，为后续设计交底、施工阶段深化设计提供依据。辅助出图的主要工作内容应包括：①明确并制定BIM模型出图标准及相应的表达方式；②通过二维剖切或者二维为主、三维辅助表达的方式导出施工图，包括平立剖图、大样图、局部放大图等。二维施工图应添加相应的标识和标注，使之满足国家规定的施工图设计深度，对于局部复杂空间，宜增加三维透视图和轴测图辅助表达。辅助出图的主要工作成果应包括：①施工图模型；②通过三维模型出具的施工图纸（平立剖及大样）；③重点复杂部位的三维视图（二维图及轴测图）。2.5设计工程量统计在市政工程信息模型中，可根据模型统计设计各阶段的工程量，不同阶段采用不同的计量、计价依据，并体现不同的造价管理与成本控制目标。其目的在于从施工BIM模型获取各子项的工程量清单以及项目特征信息，提高各阶段工程造价计算的效率与准确性。工程量统计的主要工作内容应包括：①各阶段信息模型应加入构件参数化信息、构件项目特征及相关描述信息，完善信息模型中的成本信息；②利用相关BIM软件进行各阶段工程量信息的提取，将其作为建筑工程招投标时编制工程量清单与招标控制价格的依据，同时，从模型中获取的工程量信息应满足合同约定的计量、计价规范要求；③建设单位可利用三维模型实现动态成本的监控与管理，并实现目标成本与结算工作的前置。工程量统计的主要成果应包括：①符合工程量统计深度的信息模型；②工程量清单。2.6给水、排水工程案例——大足龙岗污水处理厂（1）工程概况大足龙岗污水处理厂厂区项目总规模设计7.5万吨/日，占地120亩。本工程有22个主要单体，厂区内管网3230m，厂区设备数量16300多个，22.2公里厂区道路。配套工程：7844m管网（其中顶管6207米，埋管1637米），116个设备井，8个顶管工作井。（2）工程特点本工程的构筑物主要是水工构筑物，多为大面积和大方量现浇钢筋混凝土单元组合式异型结构，对防水性能要求很高。每个构筑物中，都有大量工艺管道设备的预埋套管、预埋支吊架和设备基础埋件等，大量的水流通道洞口，溢流堰，滤梁等构筑物，结构形式复杂。（3）本项目应用BIM技术解决的项目实际问题本项目采用BIM技术解决了污水处理厂整体可视化（工程概况、水处理工艺、总体施工顺序、分项施工顺序）技术交底问题、解决了专项方案（顶管工作井、高大模板、复杂钢筋工程节点）的设计和可视化交底问题、解决了众多专业之间的碰撞问题、解决复杂异型结构（例如氧化沟、二沉池、粗格栅间及提升泵房等）精确算量和成本管控问题、解决了众多单体的总体施工组织问题、解决了管线及支吊架设计、制作和洞口套管预留预埋及管道精确安装问题、解决了项目质量、安全、进度、成本较难管控问题、解决了业主运维阶段易损零件快速检修问题。图13BIM模型（4）项目应用BIM技术的效益和成果本工程采用BIM解决实际问题，工程实体可视化、工程量精确计算、专业碰撞问题解决、大量预留预埋问题解决、管线及支吊架的设计及精确制安带来的直接经济效益巨大；采用BIM技术大幅提升人员沟通效率、大幅提升成本管理工作效率、提升技术、质量、安全、物料管理水平、缩减工期、施工过程错误明显减少、项目风险控制和成本控制得到明显加强等间接效益显著。工程采用BIM技术进行精细化管理，实现节材、节能、环保、公司品牌提升、项目竣工后将提供BIM模型给业主方，加快业主后期维护及快速应急抢险抢修，服务市民等综合社会效益突出。项目通过运用BIM技术，节省了大量人工、材料和机械成本，实现了项目的精细化管理，经济效益显著，通过经济效益分析，本工程目前已节约287.6万元，保守预估总节约费用约为461万元，占合同总造价的比例约为2.7%。3桥梁工程3.1设计方案比选在市政工程信息模型中，结合地理信息系统（GIS）形成多个备选的桥梁设计方案，以便方案的沟通、讨论、决策在可视化的三维场景下进行，实现桥梁设计方案决策的直观和高效。设计方案比选的工作流程和成果参考“道路工程”中相关内容。3.2设计校核在建立市政工程信息模型的过程中，可实现对设计阶段图纸的可视化校核，减少错漏碰缺等设计失误，降低施工阶段的工程变更发生率。设计校核的工作流程和成果参考本章“道路工程”中相关内容。3.3辅助出图桥梁辅助出图以剖切桥梁专业三维设计模型为主，二维绘图标识为辅，局部借助三维透视图和轴测图的方式表达各设计阶段的需求。考虑到目前BIM应用的普及性仍不如二维设计，为了后续施工等方便性，仍需进行二维图纸出图；同时可减少二维设计的平面、立面、剖面的不一致性问题；并尽量消除与其它专业设计表达的信息不对称；且为后续设计交底、深化设计提供依据。根据需要通过桥梁模型剖切生成或更新所需的二维视图，如平立剖图等，应满足相应阶段规定、符合行业习惯的设计图纸。辅助出图的工作流程和成果“道路工程”中相关内容。3.4设计工程量统计在市政工程信息模型中，各构件具备几何、材料等信息，可根据模型更为准确快速地统计构件的工程量。设计工程量统计的工作流程和成果参考“道路工程”中相关内容。3.5桥梁工程案例——双河口特大桥项目双河口特大桥推荐方案主桥采用106+200+106m连续刚构，两岸引桥采用40m跨径、先简支后结构连续T梁，全桥长872m，双幅桥全宽25.5m。设计车速80公里/小时，双向4车道，路基宽度25.5m。全桥工程费约2.3亿元。图14全桥BIM模型（1）软件选择Bentley的PowerCivilforChina是一款智能的、所见即所得的土木工程三维信息建模软件，为土木工程和交通运输基础设施专业人员提供了较为完善的草绘功能、建模工具以及设计自动化。它是以道路中心线为基准，桥隧等构建物依据路线桩号布设。（2）设计流程首先收集项目场址地形，通过导入地形图建立地形模型。道路中心线可以从外部文件导入也可以在PowerCivil中直接进行路线设计。图15地形与路线模型图16通用图管理器依据道路等级、路基宽度、设计荷载等通过修改软件自带的通用图来建立本项目需要的上下部通用构件库。再结合地模在纵断面中布设桥梁，根据地形、周边环境等选取合适的桥梁方案。图17结合地模及纵断面布设桥梁方案确定桥梁方案后，通过套用构件库模板分别建立上部模型及下部墩台模型。对于特殊结构如变高箱梁等，可以通过建立变高箱梁的横断面模板，设置参数，按照设计思路将变高箱梁各参数填入相应表格，再将表格数据导入参数，建立变高箱梁模型。最终形成完整的模型，并导入至后期处理软件进行渲染处理。图18调用下部结构模板图19形成常规桥梁模型4综合管廊工程4.1设计方案比选比选主要内容包括：收集准确的数据、搭建包含方案的完整设计信息的BIM模型、比选各备选方案模型的指标（可行性、功能性、美观性和经济性等），形成最优的设计方案及模型。主要成果包括：方案比选说明、设计方案模型。4.2设计校核（1）设计校核的主要内容应包括：收集的数据准确与可靠性、根据设计方案建立相应的BIM模型、确保专业模型中视图表达的统一性及专业设计的完整性与正确性、模型深度和二维设计深度保持一致。（2）设计校核成果宜包括修改后的综合管廊模型，并在模型中标注出最不利位置及校核数据及设计参数表。4.3三维管网综合应用BIM技术检查施工图设计阶段各专业模型，以避免空间冲突与碰撞，防止设计错误传递到施工阶段或造成安装工程的返工。（1）冲突检测与三维管线综合的主要工作内容应包括：收集准确的数据、整合各专业模型形成整合的BIM模型、检查发现并调整建筑信息模型中的冲突和碰撞。（2）冲突检测与三维管线综合的主要工作成果应包括调整后的各专业模型及相关文档。4.4辅助出图辅助施工图设计是以剖切三维设计模型为主，二维绘图标识为辅，局部借助三维透视图和轴测图的方式表达施工图设计。其主要目的是减少传统二维设计的平面、立面、剖面的不一致性问题；尽量消除各专业、系统间设计表达的信息不对称；为后续设计交底、施工阶段深化设计提供依据。4.5设计工程量统计工程量统计应用点在初步设计阶段、施工图设计阶段、施工准备阶段均有应用，不同阶段采用不同的计量、计价依据，并体现不同的造价管理与成本控制目标。其目的在于从施工BIM模型获取各子项的工程量清单以及项目特征信息，提高各阶段工程造价计算的效率与准确性。工程量统计应用点的主要工作成果应包括工程量清单。4.6综合管廊工程案例（1）标准横断面设置绘制综合管廊目前采用的软件通常是杰图三维设计软件，杰图设计软件相比Revit能更好的避免不必要的设计，使项目信息更及时准确的传递，有效提高工程质量和效率。综合管廊的绘制通常先设置管廊的标准横断面，设置好舱体的类型，将每种管道管线在横断面内设置好。将定义好的舱体标准横断面按照舱数和埋深进行组合。图20舱体标准横断面（2）绘制管廊按照设定好的标准横断面绘制综合管廊，将管廊内的管线进行连接，局部修整不同舱体处的宽度。图21管廊连接（3）处理好节点交叉问题节点交叉是综合管廊设计的难点所在，三维设计可以直观的看出管廊交叉处管道的走向，减少后续施工问题。图22节点交叉（4）路面加载将收集到的路面高程加载至管廊上方图23路面加载6.4BIM技术在市政公用工程施工阶段的应用1施工准备阶段1.1图纸会审图纸会审的主要目的是加快、加深深化设计前对项目的理解程度，检查图纸是否满足施工要求，施工工艺与设计要求是否矛盾，以及各专业之间是否冲突，对于减少施工图中的差错、完善设计、提高工程质量和保证施工顺利进行都有重要意义。图纸会审阶段主要工作内容：（1）利用三维模型作为会审的沟通平台，根据项目现场数据采集结果，整合项目设计阶段模型，进行设计、施工数据检测、问题协调。（2）通过三维模型检测设计碰撞、核查设计问题及施工可行性，协调问题解决方案并向各参与方提供暂时问题的修改结果。1.2施工深化设计施工深化设计主要目的是对市政工程信息模型的准确性、可实施性进行神话以满足施工需求。将施工操作规范与施工工艺融入施工作业模型，使施工图满足施工作业的需求。主要工作内容：①收集准确的数据；②施工深化模型设计，施工单位依据设计单位提供的施工图与设计阶段的市政工程信息模型，结合自身施工特点及现场情况，完善或重新建立该模型，使之完整表示工程实体及施工作业对象和结果，并包含工程实体的基本信息；③根据模型，进行自身范围内的设计冲突检测及协调；④BIM技术工程师与施工技术人员配合，对建筑信息模型的施工合理性、可行性进行甄别，并进行相应的调整优化。主要工作成果：①定期更新的施工作业模型；②设计协调文件、整合问题管理文件等；③施工相关文件，包括深化施工图及节点图等。图24定期更新的施工作业模型图25设计协调文件、整合问题管理文件1.3施工工程量统计施工工程量统计在设计阶段、施工准备阶段均有应用，不同阶段采用不同的计量、计价依据，并体现不同的造价管理与成本控制目标。施工准备阶段工程量统计的目的在于从施工作业模型获取各子项的工程量清单以及项目特征信息，提高各阶段工程造价计算的效率与准确性。主要工作内容：①收集准确的数据；②在施工作业模型基础上，加入构件项目特征及相关描述信息，完善建筑信息模型中的成本信息；②利用软件获取施工作业模型中的工程量信息，将其作为建筑工程招投标时编制工程量清单与招标控制价格的依据，也可作为施工图预算的依据。同时，从模型中获取的工程量信息应满足合同约定的计量、计价规范要求。④建设单位可利用施工作业模型实现动态成本的监控与管理，并实现目标成本与结算工作前置。施工单位根据优化的动态模型实时获取成本信息，动态合理地配置施工过程中所需的资源。主要工作成果：工程量清单。图26工程量清单1.4施工方案模拟在施工作业模型的基础上附加施工方法、施工工艺和施工顺序等信息，进行施工过程的可视化模拟，并充分利用建筑信息模型对方案进行分析和优化，提高方案审核的准确性，实现施工方案的可视化交底。主要工作内容：①收集准确的数据。②收集并编制施工方案的文件和资料，一般包括：工程项目设计施工图纸、工程项目的施工进度和要求、磕掉配的施工资源概况（如人员、材料和机械设备等）、施工现场的自然条件和技术经济资料等。③根据施工方案构建施工过程演示模型，结合施工工艺流程，利用模型进行施工模拟、优化，选择最优施工方案，生成模拟演示视频并提交施工部门审核。特别是对于局部复杂的施工区域，进行重点难点施工方案模拟、优化，生成方案模拟文件提交审核，并与施工部门、相关专业分包协调施工方案。④生成施工过程演示模型及施工方案可行性报告。主要工作成果：施工模拟演示文件、施工方案比选报告。图27施工模拟演示2施工实施阶段2.1进度管理将二维施工进度计划与模型进行整合，以三维的形式直观的反应在人视线中，让项目管理人员可以清晰地了解整个工程进度安排，并及时发现每个环节的重点、难点，方便制定并完善合理可行的进度计划，保证整个项目实施过程中人力、材料、机械安排的合理性。主要工作内容：①收集准确的数据。②结合工程项目施工进度计划的文件和资料，将模型与进度计划文件整合，形成各施工时间、施工工作安排、现场施工工序完整统一，可以表现整个项目施工情况的进度计划模拟文件。③根据可视的施工计划文件，及时发现计划中需待完善的区域，整合各相关单位的意见和建议，对施工计划模拟进行优化、调整，形成合理、可行的整体项目施工计划方案。④在项目实施过程中，利用施工计划模拟文件指导施工中各具体工作，辅助施工管理，并不断进行实际进度与项目计划间的对比分析，如有偏差，分析并解决项目中存在的潜在问题，对施工计划进行及时调整更新，最终达到在要求时间范围内完成施工目标。（2）主要工作成果：①施工计划模拟演示文件。表示施工计划过程中的整个工程进度安排、活动顺序、相互关系、施工资源、措施等信息。图28施工计划模拟及相关信息②施工进度控制报告。不同情况下的进度调整、控制文件，包括不同情况的施工计划展示视图，以及一定时间内虚拟模型与实际施工的进度偏差分析等。2.2质量与安全管理通过现场施工情况与模型的比对，能够提高质量检查的效率与准确性，有效控制危险源，进而实现项目质量、安全可控的目标。主要工作内容：①准确的数据。②施工质量、安全方案修改、完善施工作业模型，生成施工安全设施配置模型。③建筑信息模型的可视化功能准确、清晰地向施工人员展示及传递设计意图。同时，可通过施工过程模拟，帮助施工人员理解、熟悉施工工艺和流程，并识别危险源，避免由于理解偏差造成施工质量与安全问题。④现场施工质量、安全管理情况的变化，实时更新施工安全设施配置模型。⑤现场图像、视频、音频等方式，把出现的质量、安全问题关联到建筑信息模型的相应构件与设备上，记录问题出现的部位或工序，分析原因，进而制定并采取解决措施。累计在模型中的质量与安全问题，经汇总收集后，总结对类似问题的预判和处理经验，为日后工程项目的事前、事中、事后控制提供依据。主要工作成果：施工安全设施配置模型、施工质量检查与安全分析报告及解决方案。图29施工安全管理2.3物资管理运用市政工程信息模型技术达到按施工作业面配料的目的，实现施工过程中设备、材料的有效控制，提高工作效率，减少不必要的浪费。主要工作内容：①收集准确的数据。②将项目信息、构件信息、进度表、报表等设备与材料信息添加进施工作业模型中，使建筑信息模型建立可以实现设备与材料管理和施工进度协同，并当可追溯大型设备及构件的物流与安装信息。③根据工程进度，在模型中实时输入输出相关信息。输入信息包括工程设计变更信息、施工进度变更信息等。输出信息包括所需的设备与材料信息表、已完工程消耗的设备与材料信息、下个阶段工程施工所需的设备与材料信息等。（2）主要工作成果：①施工设备与材料的物流信息②基于施工作业面的设备与材料表。建筑信息模型可按阶段性、区域性、专业类别等方面输出不同作业面的设备与材料表。2.4竣工资料电子交付竣工资料电子交付主要应用于施工阶段。在建筑项目竣工验收时，将竣工验收信息及项目实际情况添加到施工作业模型中，以保证模型与工程实体数据一致，随后形成竣工模型，以满足交付及运营基本要求。（1）主要工作内容：①收集准确的数据（包括构建几何信息、材质信息、厂家信息以及施工安装信息等）。②完整收集施工作业模型及施工过程中修改变更资料。③施工单位技术人员应在准备竣工验收资料时，根据修改变更资料更新施工作业模型，使其能准确表达竣工工程实体，以形成竣工模型。（2）主要工作成果：竣工模型。