南愛強(qiáng), 王鋒憲
(1. 云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,昆明 650500; 2. 昆明理工大學(xué) 建工學(xué)院, 昆明 650500)
目前,在社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中,大型橋及特大橋的項目在不斷的增加,比如湖南矮寨大橋、杭州灣大橋等,因為橋梁的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,并且具有較高的受力分析要求等,從而就需要橋梁設(shè)計和施工需求具有較高的要求,如果使用傳統(tǒng)的方法無法辦到,并且成本較高。要想有效解決這些問題,可以使用BIM技術(shù)實現(xiàn)。目前,橋梁結(jié)構(gòu)中除了在計算方式利用三維分析計算模型實現(xiàn)分析,在整體和構(gòu)建設(shè)計中還是使用二維設(shè)計方式實現(xiàn)。因為橋梁工程自身較為復(fù)雜,如果只是根據(jù)傳統(tǒng)二維圖紙無法對設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行檢測及設(shè)計,這些設(shè)計問題都只有在施工過程中所展現(xiàn)出來,以此對施工的成本和進(jìn)度都造成了一定的影響,所以也對施工安全性造成了影響。所以,在橋梁工程設(shè)計過程中有效提高橋梁建造的質(zhì)量及效率和可行施工方案具有重要的作用。BIM技術(shù)屬于能夠?qū)崿F(xiàn)建設(shè)項目物理性能管理的全新技術(shù)及數(shù)字描述,其是將三維數(shù)字化技術(shù)作為基礎(chǔ),實現(xiàn)了建設(shè)工程項目中信息工程數(shù)據(jù)的模型集成,其主要目的就是支持設(shè)計建設(shè)項目及施工,從而為項目參與方提供相互協(xié)作交流的平臺,以此能夠降低設(shè)計成本和返工的機(jī)率,還能夠有效提高項目工程的設(shè)計質(zhì)量,縮短建設(shè)工期,降低建設(shè)成本。
1.1 創(chuàng)建完整族庫
BIM技術(shù)的重要建模應(yīng)用程序?qū)儆贏utodesk revit軟件,此軟件能夠?qū)⒆鍏f(xié)作的作用對構(gòu)件進(jìn)行提供。族屬于構(gòu)成工程構(gòu)建,并且還具有參數(shù)數(shù)據(jù)表征的功能,在此應(yīng)用程序過程中,族指的是參數(shù)化構(gòu)建,使用此軟件的工作人員能夠獨(dú)立創(chuàng)建構(gòu)建族。雖然Autodesk revit軟件的族編輯能量比較強(qiáng),但是因為橋梁結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,目前全橋族庫并沒有創(chuàng)建完善,但是因為其具有開放入口,能夠利用外界導(dǎo)入的方式實現(xiàn)完善。族庫的主要特點(diǎn)就是利用已經(jīng)創(chuàng)建的參數(shù)化模板族實現(xiàn)非間接模型的創(chuàng)建,只需要對其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行稍微的調(diào)整就可以,通過此種方式能夠有效減少模型創(chuàng)建的時間。將已經(jīng)創(chuàng)建的構(gòu)建族在族庫中進(jìn)行存儲,在今后已經(jīng)創(chuàng)建族的時候,只需要將其中的參數(shù)進(jìn)行修改就能夠創(chuàng)建模型,從而有效降低了工作的重復(fù)性。根據(jù)某工程項目中的二維圖紙得到基礎(chǔ)模型三維視圖,如圖1所示。
(a)(b)(c)
圖1 根據(jù)某工程項目中的二維圖紙得到基礎(chǔ)模型三維視圖
(a)表示2號樁的基礎(chǔ);(b)表示橋臺樁的基礎(chǔ);(3)表示1號和3號樁的基礎(chǔ)
1.2 橋梁外形的建模
在創(chuàng)建所有的基礎(chǔ)構(gòu)建族之后,利用創(chuàng)建完善的族庫在此軟件中創(chuàng)建項目數(shù)據(jù),并且將已經(jīng)創(chuàng)建好的族庫到此項目文件中進(jìn)行導(dǎo)入,將所有的基礎(chǔ)構(gòu)建方位進(jìn)行協(xié)調(diào),從而得到完整的橋梁信息及建模信息。根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境,將已經(jīng)創(chuàng)建之后的基礎(chǔ)、地形、主梁體、墩臺等進(jìn)行導(dǎo)入,并且將項目文檔中所有構(gòu)建的方位進(jìn)行相互的協(xié)調(diào),從而實現(xiàn)橋梁建模。
1.3 配筋的建模
使用Autodesk revit軟件設(shè)計橋梁構(gòu)件配筋,首先將相關(guān)規(guī)范實現(xiàn)構(gòu)建保護(hù)層厚度的明確,并且將參數(shù)到此構(gòu)建中融入;之后,選擇相對應(yīng)的截面實現(xiàn)配筋,其中的鋼筋形狀可以使用Autodesk revit軟件中的鋼筋形狀,也能夠根據(jù)用戶自身需求對鋼筋的形狀進(jìn)行編輯。在進(jìn)行配筋的過程中,要選擇合適的配筋形式,并且還要選擇截面和鋼筋位置的合適關(guān)系[1]。橋臺側(cè)墻的3D配筋圖,如圖2所示。
圖2 橋臺側(cè)墻的3D配筋圖
傳統(tǒng)CAD二維施工圖紙如果一個地方要出現(xiàn)修改和變動,整套圖紙都要求能夠相應(yīng)的修改,此種方式就嚴(yán)重浪費(fèi)了時間,并且也導(dǎo)致工作效率進(jìn)一步的降低,而且還會出現(xiàn)需要修改工作的遺漏。但是可以使用BIM技術(shù)對此問題進(jìn)行有效的解決,從而實現(xiàn)圖紙的實時更新。如果在圖形過程中的一個地方進(jìn)行修改,那么相對應(yīng)的二維圖像也都會實時的更新和修改,不需要和傳統(tǒng)CAD二維圖像要單個修改其中的圖形,從而有效降低了修改的時間,并且還能夠有效提高工作效率。在橋梁工程過程中,因為自身的復(fù)雜性,如果要對圖紙進(jìn)行修改,傳統(tǒng)CAD二維圖形修改過程中就非常容易遺漏需要修改的工作。在繪制傳統(tǒng)CAD二維施工圖的過程中,不僅需要單獨(dú)繪制立面圖、平面圖及剖面圖,還要對相關(guān)的詳圖進(jìn)行繪制,具有較大的工作量。因為橋梁工程中具有大量的細(xì)部構(gòu)造,所以在實現(xiàn)圖紙繪制的過程中就會出現(xiàn)遺漏及錯誤,從而對圖紙的質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響,并且還會對施工進(jìn)行影響,從而導(dǎo)致設(shè)計發(fā)生變化或者重復(fù)返工的問題,以此提高了項目設(shè)計的資金及時間。
在使用BIM技術(shù)中的Autodesk revit軟件在創(chuàng)建三維模型之后,其立面、平面、細(xì)部及平面都能夠以工程實際需求為主自動的生成,和傳統(tǒng)CAD二維繪圖技術(shù)進(jìn)行對比,從而能夠充分展現(xiàn)BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。此種三維模型不僅能夠有效滿足較為復(fù)雜的空間需求,還能夠?qū)崿F(xiàn)二維圖紙的需求自動生成。并且還能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)部構(gòu)造圖的精準(zhǔn)且快速的進(jìn)行創(chuàng)建,在其中模型及圖紙中將創(chuàng)建的細(xì)部構(gòu)造圖進(jìn)行展現(xiàn),如果構(gòu)造圖比較復(fù)雜,那么施工人員就難以理解,所以就可以利用BIM技術(shù)中的Autodesk revit軟件對施工單位進(jìn)行呈現(xiàn)[2]。使用Autodesk revit軟件創(chuàng)建的三維模型導(dǎo)出圖紙,如圖3所示。
圖3 Autodesk revit軟件創(chuàng)建的三維模型導(dǎo)出圖紙
3.1 優(yōu)勢
其一,Autodesk revit軟件在3D建模過程中較為直觀并且簡單,能夠?qū)蛄旱恼w造型及局部的細(xì)節(jié)充分的展現(xiàn)出來,能夠有效解決2D圖紙設(shè)計時候設(shè)計人員所遇到的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)問題,對2D圖紙中出現(xiàn)的問題進(jìn)行精準(zhǔn)的定位,降低后期的設(shè)計修改。
其二,Autodesk revit軟件能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化的設(shè)計,從而使同類型尺寸不同的構(gòu)件只能夠?qū)崿F(xiàn)一次的建模就能夠多次的使用,從而有效降低了工作量的重復(fù)性,還能夠有效降低出現(xiàn)錯誤的機(jī)率,以此有效實現(xiàn)設(shè)計過程中的靈活性,對整體的BIM模型不影響,就能夠深入設(shè)計其中的構(gòu)建。
其三,利用Autodesk revit軟件實現(xiàn)橋梁模型的創(chuàng)建,能夠?qū)崿F(xiàn)不同構(gòu)件屬性及材質(zhì)定義的設(shè)計,在創(chuàng)建模型之后,Autodesk revit軟件都能夠?qū)崿F(xiàn)不同構(gòu)建及材質(zhì)使用量的有效統(tǒng)計,從而能夠為后期的施工成本提供基礎(chǔ)。
3.2 劣勢
其一,Autodesk revit軟件屬于使用在建筑行業(yè)的BIM軟件,所以在橋梁使用方面具有較差的靈活性,還缺少相應(yīng)的族庫內(nèi)容,所以在部分族構(gòu)建模型創(chuàng)建過程中需要耗費(fèi)大量的時間、人力。
其二,Autodesk revit和3D所創(chuàng)建的道路模型不能夠?qū)崿F(xiàn)便捷模型的相互導(dǎo)出及導(dǎo)入,所以就需要利用指定第三方軟件及相應(yīng)的插件實現(xiàn)轉(zhuǎn)換,并且還容易出現(xiàn)模型信息的丟失,而且操作的過程比較復(fù)雜。
4.1 對圖紙進(jìn)行糾錯
在本文實現(xiàn)BIM技術(shù)橋梁設(shè)計是通過橋梁施工圖的基礎(chǔ)實現(xiàn)的,所以在進(jìn)行模型創(chuàng)建的過程中就會找出原來圖紙繪制過程中出現(xiàn)的錯誤,設(shè)計人員因為傳統(tǒng)繪制的限制需要在3D和2D之間相互轉(zhuǎn)換,從而就會出現(xiàn)遺漏。本文所研究的項目為拱橋橋梁,其截面比較復(fù)雜,無法實現(xiàn)3D圖形的人工想象,但是通過Autodesk revit軟件設(shè)計的過程中,實際上就是使用電腦代替人腦實現(xiàn)3D圖形繪制,免去了圖形之間的轉(zhuǎn)換,并且還能夠便捷的修改圖紙的錯誤,有效提高工作效率。
4.2 指導(dǎo)復(fù)雜配筋
配筋的設(shè)計屬于橋梁構(gòu)件過程中的主要內(nèi)容,并且其較為復(fù)雜,其中包括布置的形式、鋼筋的形狀和類別等。在進(jìn)行2D配筋的過程中,設(shè)計人員需要使用較大的精力對圖紙進(jìn)行繪制,使用Autodesk revit軟件在實現(xiàn)橋梁設(shè)計的工程中,能夠?qū)摻钚畔崿F(xiàn)參數(shù)化,并且到3D模型中進(jìn)行加載,不僅能夠有效提高可視性,使鋼筋的狀態(tài)能夠清晰并且避免出現(xiàn)沖突,還能夠有效提高修改的簡單性,對鋼筋的參數(shù)進(jìn)行編輯和實時的修改,而且還要對鋼筋量進(jìn)行統(tǒng)計,降低了設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計過程中的工作量[3]。
BIM技術(shù)Autodesk revit軟件在橋梁工程設(shè)計過程中能夠為其提供良好的基礎(chǔ),BIM技術(shù)在設(shè)計過程中屬于輔助軟件,其在大部分的環(huán)節(jié)中都具有相應(yīng)的優(yōu)勢。在BIM技術(shù)不斷發(fā)展及廣泛使用的過程中,其中的價值就充分的展現(xiàn)了出來。雖然現(xiàn)代的BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計過程中沒有較強(qiáng)的針對性,并且還存在多種問題,所以就要逐漸的完善建模軟件,而且還要積累一定的經(jīng)驗進(jìn)行解決。但是BIM技術(shù)Autodesk revit軟件能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁全周期管理的平細(xì)化,有效解決不同專業(yè)及階段之間信息的集成及共享,此方面是需要重點(diǎn)研究的。
[1] 謝利斌, 劉鑒霆, 李孟臣,等. 基于Autodesk revit在橋梁應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計, 2016(26).
[2] 張建軍, 楊曉, 馬宏深,等. 基于Autodesk Revit軟件進(jìn)行橋梁BIM設(shè)計的方法研究[J]. 中國市政工程, 2016(4):94-97.
[3] 楊祖濤, 張欖. BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計, 2017(12):99-100.