來自斯坦福大學的Ryan  J.  Orr 和來自Akin  Gump Strauss Hauer & Feld LLP. LLP的Jeremy R. Kennedy表示：由于認識到為基礎設施項目提供資金所需的空前水平，人們對私營部門的參與和公私合營(PPPs)越來越感興趣。過去，絕大多數基礎設施項目都是由有關政府發起的。然而，隨著政府預算的收緊，特別是對于那些政治不穩定、政府財政薄弱的國家，越來越多的私營企業正以公共伙伴關系或私人融資倡議的形式參與這些項目。這些私營企業越來越關注投資回報(ROI)和更高的效率(在設計和施工方面)，以獲得更大更快的利潤。

中國土木設計與施工的最新創新與突破是在兩大趨勢的背景下進行的。中國發展民用設計和建筑實踐的戰略，是利用建筑信息模型(BIM)來推動工業化進程。美國、日本和歐洲國家已經是高度工業化的國家，因此有發達的信息技術工業。中國致力于將BIM作為推動建筑產業化的手段。這是目前該國正在實施的戰略。

此外，中國正在從計劃經濟向市場經濟轉變。過去，在計劃經濟體制下，土木工程設計院是基礎設施設計中最大的部門之一，甚至被賦予了在具體建設細節上的最高權力。如今，在市場經濟條件下，土木設計院仍然有其重要的功能，但它對整個項目的直接影響正在減弱，特別是下游的施工過程。例如，在設計指令最終確定之前，公路項目需要多方利益相關者的一致意見，而在過去，土木設計院擁有完全的自主權。

近年來，涉及國際合作的項目越來越多。例如，中東的一個政府項目可能會聘請英國的設計顧問，與雇用當地人的總承包商一起工作。同時，所使用的設備或部件可能來自歐洲大陸。這就需要一個高效的全球協作模型來實現靈活的設計調整。例如BIM，它正在變得越來越流行。

伴隨中國快速發展的因素之一是采用“三平行”的實踐，即設計、施工和設計變更的3個過程是并行運行的，甚至在設計完成之前，施工階段就已經開始了。這是由于倉促進行基礎設施建設造成的。事實上，項目所有者有時甚至也不清楚最終產品的外觀，直到他們看到實體項目開始成形，之后他們可能希望修改原始設計。

有時，土木設計院只能在項目的初始階段設計基礎部分，因為項目的所有者并不清楚自己真正想要的是什么。這意味著項目經常在設計階段被暫停。協調業主的意圖和設計本身可能是最困難和耗時的。

早在上世紀90年代，土木設計院就對所有建筑項目的每一個細節都有更大的控制權。現在，實際情況卻相反，他們沒有權力決定下游進程應該是什么或者應該如何開始。如今，他們的所有設計都需要得到批準，在施工過程中，直到最后一刻還在進行設計修改的情況并不少見。這意味著很難預測工作的質量以及項目何時能夠順利實施完成。

土木設計和市政建筑行業面臨的另一個挑戰是現場施工方法的盛行。過去，承包商廣泛使用現場施工方法。這帶來許多問題。首先，難以控制材料浪費。因為現場產生了大量的建筑垃圾，處理垃圾是一個令人頭疼的問題。其次，成本管理難度大。施工現場存在很多不確定性。第三，隨著更多的施工程序在現場進行，進度管理變得更加困難。最后，由于大部分施工都是現場進行的，所以使用的空間比預制施工要大得多。這意味著周圍的道路經常被長期封鎖，導致交通堵塞。

這些問題可以通過幾種方式加以解決。土木設計院可以完全整合成一個集工程、采購和施工的系統(EPC)，并盡可能地利用預制，例如預制鋼筋混凝土構件并在現場組裝。另一種方法是采用BIM技術，使不同的專業人員可以使用相同的模型，通過統一的格式在不同的階段進行信息傳遞，從而顯著提高整體效率。

發布BIM的兩個主要好處是：可以支持3D協同設計，并通過使用標準化的數據格式促進信息流通。盡管有這些好處，但是采用BIM還是有挑戰的。一個主要的障礙是改變人們的習慣，通常需要克服很大程度的阻力。當公司內部提出新的工作方式時，可能導致內部沖突，甚至在重新配置流程時導致癱瘓。在改進和評估設計時，也可能出現瓶頸。

項目周期成本通常也存在風險。在計劃經濟中運行時，項目的ROI計算非常準確。政府控制了資源，包括勞動力和運輸成本，比如購買建筑車輛的成本。由于一切都是經過周密計劃的，項目負責人完全控制了成本。現在，在以市場為導向的經濟中，設計已經被縮減到只有一個階段，在一系列成本變量的影響下，成為拼圖游戲中的一塊拼圖而已。同樣，建設階段也會有自己的成本變量。總之，有4個關鍵因素在起作用：項目成本、工作質量、進度安排和成本控制。

土木設計院應分4個階段進行成本控制：第一步，做一個初步的評估，對整個項目有一個準確的把握；第二步，在開始設計工作之前，寫一個項目概要，概要的內容包括最終產品的大小，形狀和外觀，以進一步輔助成本控制；第三步，在開始施工之前，提交一個更明確的預算；最后，將最終的成本計算在項目完成后提出。

使用BIM的好處之一是，它可以通過提供材料和施工成本的精確計算來最大化預算。一般來說，一個項目有兩種成本——設計、施工成本和運營成本。通常，設計和施工成本占總成本的20%，運營成本占80%。四分之一的設計和建設成本，即項目總成本的5%用于設計。因此，土木設計院擁有強大而經濟的設計能力是至關重要的，BIM符合這一要求。

自2005年以來，中國土木工程行業一直在使用計算機輔助設計(CAD)軟件為先進項目進行三維設計。在2005年之前，土木設計院只采用二維設計，這些圖紙沒有相互聯系。這意味著更改一個設計表單不會自動觸發相關表單的更改。在三維設計中，設計師可以確保所有的變化貫穿整個設計過程，進一步提高整個項目的準確性。

傳統的BIM軟件是為建筑結構開發的，而不是為道路、橋梁和隧道等土建項目開發的。因此，它們不符合由上海市政工程設計研究院(集團)有限公司（簡稱SMEDI）和達索系統共同開發的土木工程設計模塊的應用范圍。達索系統的3D EXPERIENCE平臺不僅可以展示設計的概念,還有助于為每個項目增加精度。借助BIM來說明整個項目，并在3D EXPERIENCE平臺提供的預制圖紙中顯示精確的細節。

贛江第二大橋

江西省贛江第二大橋，它像魚一樣的設計造型非常適合周圍的環境。該橋的復雜結構包括：上部為鋼結構，下部為混凝土結構，中部為鋼與混凝土混合結構。BIM為不同的工程師和他們各自的組件提供了清晰的分工。

這座橋的設計工作由SMEDI主導，來自不同學科的工程師合作完成。項目經理是高級土木設計工程師，專門設計線形，確定整個橋梁的框架。另一名專業工程師專注于鋼結構，而另一名設計師則專注于為橋梁的各種不同特點創建一個組件庫。協同設計過程也意味著他們清楚地定義和劃分所涉及的工作，協調角色和任務，無縫地管理整個項目。

在概念設計階段，該軟件允許設計師快速創建復雜的曲線作為橋梁線形，甚至支持使用數字素描板。創建了框架之后，組件庫對于項目的成功至關重要。組件如橋墩、梁、柱等是智能的、基于規則的參數對象，在庫中已進行過明確的分類。設計人員可以從庫中選擇所需的組件，并將它們放在橋梁軸線上，然后組件自動調整大小以適應該線形，并以良好協調的方式生成BIM模型。如果設計人員更改線形，該軟件會驅動所有組件隨之更新，從而大大節省了修改時間。軟件還可以提供動畫，以更好地展示提出的設計概念，比以前的靜態三維可視化圖紙更實用。

在施工圖設計階段，軟件可以檢查沖突以及設計錯誤。用戶向軟件中輸入度量值來進行分析和優化構件。這些額外的安全檢查對橋梁設計和施工至關重要。實際上，軟件使SMEDI更容易對設計進行修改，甚至是非常頻繁的修改，即便是在最后一分鐘。而在過去，進行設計更改有時甚至需要比最初的設計階段花費更長的時間。

楊高南路隧道

另一個值得注意的例子是上海的楊高南路隧道。

楊高南路(世紀高速公路—蒲建路)的改造覆蓋了當前世紀高速公路與蒲建路跨線橋之間的區域，總長1.95公里。道路、隧道結構、橋梁(張家浜大橋)、雨污水管道、交通標志及線路、信號燈、通風、監控系統、輸配電、建筑、綠化及相關設備，以及初期綠化及管道搬遷，建設安裝費用14.55億元，總投資24.7億元。

本項目采用達索系統的 3D EXPERIENCE平臺版本R2015x作為整個流程的BIM生產平臺。與其他軟件平臺相比，3D EXPERIENCE平臺采用云平臺和中央服務器的結構模型，統一了項目的數據庫。這為企業項目提供了可靠的數據安全保護。其次，平臺支持BIM模型的類型擴展，在楊高南路項目中采用自定義統一類型的方法。隧道結構的側石、護墻和瀝青以統一的方式布置。這為后期定量測量和模擬實現提供了極大的方便。通過多學科、實時協調的BIM平臺，結構、橋梁、管道領域的設計專業人員可以在同一平臺上進行實時設計工作。這種同步建模功能可以立即識別設計過程中的任何錯誤，并快速檢查不同模型之間的相互干擾。3DS平臺上的BIM建模工作流方法已經初步形成。目前的軟件格式可以支持a100km巷道的大型數據模型。整個BIM區域涵蓋了最初的解決方案設計,中間詳細的結構設計,后期實施模擬、項目報告和基于微軟瀏覽器的在線瀏覽。創新的重復使用功能模板庫可以與CATIA提供的模板函數,快速例證隧道結構的不同組件,從而避免重復建模和提高工作效率。

在項目方案論證階段，引入BIM技術對三維設計進行可視化，對各種方案進行比較，并進行優化。在為政府領導人和項目業主舉行的簡介會中取得了令人滿意的成果。在設計階段，采用了BIM和常規的設計方法，并對設計結果進行了檢驗，以保證設計圖紙的質量。在施工招標階段，聯合設計團隊在基于BIM的建筑材料工程量估算方面取得了重大突破，并從BIM信息中成功獲取了主體結構的混凝土和鋼材數量，以及用于結構保護的混凝土和鋼材數量。65%的估算與傳統的計算相對照，并被用于項目的正式投標檢查表中。

集成BIM設計平臺

達索系統的土木設計制造行業解決方案經驗提供了協同3D EXPERIENCE平臺支持，使設計模型和項目數據能夠同時實時地訪問任何地方和不同學科。這創建了一個由業主、工程師和土木設計師組成的交互式社區，他們可以并行工作，共享數據，并為每個項目構建質量和效率。用IFC和OmniClass流利地實時管理來自各種BIM環境的大量信息。用戶可以從目錄開始設計，并進行更新，這些更新立即反映在所有設計模型中。

協同設計

通過3D EXPERIENCE平臺，設計模型和項目數據的實時訪問，可以在任何地方和不同領域進行。沒有用戶是孤立的。客戶可以從任意數量的平臺導入數據，以創建一個單一來源的模型，在這個模型中，所有各方包括所有者、設計師、工程師和制造商，都可以作為集成設計社區的一部分而共同工作。

靈活的設計更改

能夠使用土木工程目錄中現有的3D模板，或者創建自己的原始模板以供將來使用，這使得使用土木設計進行制造，不僅可以高度定制，而且很容易重復使用。客戶可以通過從可用組件列表中導入原型，使用已經建立的參數，然后輕松地修改它們，從而節省時間。在設計過程中，對任何模塊所做的修改都將在整個模型中立即得到更新，以確保一致性，同時減少錯誤。這種功能可以幫助客戶減少更新和修改3D模型的時間和精力。

大型模型處理

該平臺集成了所有設計數據，包括大型BIM數據，如真實的地形信息。使用新的地質定位工具，用戶可以將精確的現場數據帶入模型，或者精確地準備一個挖掘場地。3D EXPERIENCE平臺上的CATIA應用程序提供了長達200公里的數據處理能力。虛擬修改任何地形，自動進行相關的挖掘計算。坐標和地形信息可以提取到模型中使用，或者設計信息可以放在真實的地圖中，為所有用戶提供準確的站點概況和視覺檢索。

設計與制造

用于制造的土木設計將概念設計模型與制造數據，以及施工成本、數量、規格和進度聯系起來。它使客戶能夠從集成的BIM主數據生成預制模型。集成的設計過程減少了返工和浪費，提高了設計過程的效率。

摘自《ARCHITECTURE, ENGINEERING & CONSTRUCTION CIVIL DESIGN INNOVATION》