文/華設(shè)設(shè)計集團股份有限公司 尹夢祥

獲獎等級：一等獎

項目名稱：基于BIM正向設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)橋梁全生命期關(guān)鍵技術(shù)研究

南京市公共工程建設(shè)中心和華設(shè)設(shè)計集團股份有限公司以提升橋梁建設(shè)現(xiàn)代化水平為總體目標(biāo)，開展了基于BIM正向設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)橋梁全生命期關(guān)鍵技術(shù)的項目研究。該項目依托浦儀公路西段跨江大橋工程，開展對復(fù)雜曲面鋼結(jié)構(gòu)橋梁BIM三維正向設(shè)計實施方法研究，突破了多項應(yīng)用技術(shù)卡點，實現(xiàn)了BIM三維建模與多專業(yè)設(shè)計一體化高效應(yīng)用，創(chuàng)立了國內(nèi)橋梁BIM三維平臺正向設(shè)計應(yīng)用開發(fā)與參建單位協(xié)同共享參數(shù)模型的首例示范，為推動我國橋梁項目BIM全壽命周期集成管理和協(xié)同應(yīng)用價值化積累形成了成功經(jīng)驗，為交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化升級發(fā)展和技術(shù)進步提供了優(yōu)良示范。

探索BIM正向設(shè)計技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量與效率雙提升

南京市公共工程建設(shè)中心和華設(shè)設(shè)計集團股份有限公司以持續(xù)提升跨江橋梁建設(shè)品質(zhì)和全面支撐交通強國建設(shè)發(fā)展為目標(biāo)，緊靠綠色環(huán)保建設(shè)理念，以工業(yè)化建造和智能建造為抓手，大力探索、推進BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁全生命周期應(yīng)用。項目依托浦儀公路西段跨江大橋工程，開展了Catia平臺三維參數(shù)模型正向設(shè)計應(yīng)用研究和二次開發(fā)，首次實現(xiàn)了BIM在大跨鋼結(jié)構(gòu)橋梁建造中協(xié)同設(shè)計、加工制造和建設(shè)管理的正向設(shè)計協(xié)同共享應(yīng)用。

← 組圖：建成后的浦儀公路跨江主橋及其BIM正向設(shè)計模型

針對空間曲面鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計難度大、圖紙表達困難、更改效率低、重復(fù)工作量大、易出現(xiàn)“差、錯、漏、碰”、板件大樣表達不夠精準(zhǔn)、多專業(yè)配合不直觀等痛點，該項目以BIM技術(shù)為載體，在建設(shè)伊始就將BIM技術(shù)引入設(shè)計過程，吸收房建、機械行業(yè)BIM設(shè)計經(jīng)驗，深入研究Catia平臺的設(shè)計方法、圖紙表達方式等功能，編制了國內(nèi)首部鋼橋BIM正向設(shè)計流程手冊，研發(fā)編制了鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計構(gòu)件庫，研發(fā)了鋼結(jié)構(gòu)橋梁骨架生成程序、鋼結(jié)構(gòu)橋梁構(gòu)件快速實例化程序等BIM正向設(shè)計輔助模塊，并利用BIM參數(shù)化模型直接生成局部結(jié)構(gòu)計算模型，實現(xiàn)了與有限元分析軟件的高效掛接。

→鋼塔安裝

→組圖：設(shè)計參數(shù)和加工參數(shù)集成的BIM設(shè)計模型

BIM正向設(shè)計極大地提高了設(shè)計效率和質(zhì)量，一是圖紙的生成及更新全部基于BIM參數(shù)化模型及其實例化，可隨著BIM模型的更新自動更新，大幅提高圖紙生成及修改效率；二是基于平臺的協(xié)同設(shè)計，以先生成模型再生成圖紙的設(shè)計方式，可有效避免結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙的“錯、漏、碰、缺”，大幅減少設(shè)計過程中不必要的反復(fù)和調(diào)整；三是局部結(jié)構(gòu)計算模型可直接利用BIM模型生成，且同樣可隨BIM模型快速化修改，節(jié)約了傳統(tǒng)設(shè)計過程中局部計算模型的建立和修改時間。同時，此項目的設(shè)計方法及構(gòu)件庫可應(yīng)用到后續(xù)其他鋼結(jié)構(gòu)橋梁的項目設(shè)計中，項目成果可推廣性強。

探索多階段集成設(shè)計引領(lǐng)鋼結(jié)構(gòu)橋梁智能制造新方向

按照傳統(tǒng)，制造單位需根據(jù)設(shè)計施工圖和自身工藝文件，重新利用CAD編制施工圖深化設(shè)計文件，主要包含建立全橋三維模型、繪制塊體圖、板單元圖、板件下料圖。而其中最重要的就是建立三維模型和板件下料圖，制造單位可通過三維模型全面了解、評斷結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝。然而，采用傳統(tǒng)方式繪制板件下料圖，不僅工作量巨大，且容易造成設(shè)計和加工環(huán)節(jié)的信息不對稱，不可避免地帶來差錯和返工。浦儀公路的上壩夾江大橋在利用BIM技術(shù)進行結(jié)構(gòu)正向設(shè)計時，將制造單位工藝參數(shù)集成到BIM正向設(shè)計模型中，利用BIM正向設(shè)計模型和空間曲面板件展開模塊直接生成制造單位所需的板件大樣圖，具有可編輯、實時更新、尺寸零誤差等優(yōu)點。制造單位利用生成的板件大樣圖，可直接導(dǎo)入下料機床軟件，直接進行板件的下料切割。不僅節(jié)約了制造深化設(shè)計周期，還提升了制造精度和結(jié)構(gòu)制造的智能化水平。

探索全生命周期共享打通信息傳遞鏈助力結(jié)構(gòu)管養(yǎng)

基于BIM數(shù)字模型的全生命周期信息傳遞，實現(xiàn)了設(shè)計-制造-施工-運維的橋梁全生命周期信息共享，打通了多階段信息孤島，確保了全方位信息的完整性和真實性，降低了項目各階段風(fēng)險。開發(fā)以BIM模型為中心的全生命期信息協(xié)同管理平臺，實現(xiàn)了BIM正向設(shè)計三維模型構(gòu)件與圖紙“多對多”關(guān)聯(lián)，多途徑的訪問功能極大提高了圖紙的查詢效率。平臺通過施工建造、施工監(jiān)控等過程管理與模型的映射機制，給出了一種以模型為中心的高效協(xié)同的工作模式。