機(jī)械設(shè)計(jì)軟件Solidworks在建筑工程中的應(yīng)用研究

崔路苗 （長(zhǎng)治職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 長(zhǎng)治 046000）

機(jī)械設(shè)計(jì)軟件Solidworks在建筑工程中的應(yīng)用研究

崔路苗 （長(zhǎng)治職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 長(zhǎng)治 046000）

針對(duì)目前建筑設(shè)計(jì)施工中存在的由于溝通不暢造成的各種施工問題，結(jié)合SolidWorks軟件在建筑工程中的應(yīng)用實(shí)例，簡(jiǎn)要介紹了該軟件實(shí)體建模及在建筑工程設(shè)計(jì)施工一體化中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提出了SolidWorks在建筑設(shè)計(jì)施工中推廣使用的建議。

SolidWorks軟件；三維實(shí)體模型；建筑設(shè)計(jì)施工；應(yīng)用研究

1 研究背景

建筑工程施工是把建筑設(shè)計(jì)師對(duì)建筑的整體構(gòu)思轉(zhuǎn)化為真實(shí)實(shí)體的過程，目前多數(shù)工程項(xiàng)目從規(guī)劃立項(xiàng)到設(shè)計(jì)到實(shí)施建造，依然主要是利用CAD繪制的二維圖紙以及相關(guān)文字說明等資料的傳遞來實(shí)現(xiàn)，而這一切得靠技術(shù)員的空間想象力和工作經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于復(fù)雜工程，各專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙錯(cuò)綜復(fù)雜，設(shè)計(jì)結(jié)果矛盾沖突在所難免，而設(shè)計(jì)者與施工者又各自獨(dú)立，圖紙中的矛盾沖突常在實(shí)際施工時(shí)才被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致出現(xiàn)大量的設(shè)計(jì)、施工變更和返工現(xiàn)象，也因此造成施工周期延長(zhǎng)和工程預(yù)算增加，同時(shí)也增加了建筑結(jié)構(gòu)安全的不確定性。SolidWorks軟件在建筑工程行業(yè)的應(yīng)用則可以使這些問題得到合理的解決，通過建立三維實(shí)體模型，充分利用信息化技術(shù)強(qiáng)化設(shè)計(jì)目標(biāo)，達(dá)到精細(xì)施工、縮短工期、節(jié)約成本等目的。

2 SolidWorks軟件在建筑工程設(shè)計(jì)施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

SolidWorks是基于Windows平臺(tái)且以自身為核心的CAD/CAE/CAM/PDM桌面應(yīng)用集成系統(tǒng)，包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析、工程數(shù)據(jù)管理等，亦可實(shí)現(xiàn)全動(dòng)態(tài)模擬裝配過程，它采用基于特征的實(shí)體建模，可實(shí)現(xiàn)全參數(shù)化設(shè)計(jì)和全相關(guān)修改性，功能強(qiáng)大，易學(xué)易用，一般多用于工程機(jī)械設(shè)計(jì)。

2.1 建筑方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)應(yīng)用

SolidWorks軟件在建筑工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在它的仿真功能[1]，SolidWorks區(qū)別于傳統(tǒng)的CAD軟件，可以直接繪制三維草圖，并通過定義標(biāo)注形成函數(shù)關(guān)系或智能標(biāo)注命令，快速實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的三維實(shí)體造型、復(fù)雜裝配和生成工程圖，更利于設(shè)計(jì)師的整體建筑構(gòu)思表達(dá)，早在建筑設(shè)計(jì)的規(guī)劃方案設(shè)計(jì)階段，就可以利用該軟件實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體建模，并在其中直接進(jìn)行修改和分析，形象直觀，更有利于參與各方溝通交流，提高分析效率和加快設(shè)計(jì)方案確定時(shí)間；在設(shè)計(jì)方案環(huán)節(jié)，可以利用SolidWorks軟件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)并進(jìn)行管線及管道系統(tǒng)的布置，模擬分析等操作，還可以對(duì)不同專業(yè)相關(guān)信息模型進(jìn)行沖突碰撞檢查，以便及時(shí)調(diào)整深化設(shè)計(jì)；出圖階段可以利用SolidWorks軟件建立的三維模型直接生成二維設(shè)計(jì)圖且采用GB標(biāo)注，且保持二維圖與三維模型同步變化，大大減少了設(shè)計(jì)人員重復(fù)修改施工圖的時(shí)間；設(shè)計(jì)評(píng)審時(shí)，可以輕松實(shí)現(xiàn)二維圖紙三維看，由于該軟件提供了生成交替位置視圖的功能，可以以三維動(dòng)畫方式展現(xiàn)建筑模型各個(gè)角度和剖面的細(xì)節(jié)，可以直觀的觀察設(shè)計(jì)結(jié)果。另外，生成的電子文件體積較小，傳遞方便。

2.2 施工組織設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)應(yīng)用

SolidWorks軟件生成的實(shí)體模型形象直觀、施工模擬性強(qiáng)為施工相關(guān)人員提供了客觀的標(biāo)準(zhǔn)交付和管理手段[2]。該軟件應(yīng)用對(duì)建筑工程施工價(jià)值主要體現(xiàn)在:在投標(biāo)階段，使用SolidWorks軟件可以進(jìn)行快速的工程量估算和計(jì)價(jià)，有利于項(xiàng)目管理人員制定較完善的施工組織設(shè)計(jì)方案；另外，該軟件還支持三維模型的綜合信息查詢，有利于項(xiàng)目管理人員對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全方面管控；在建造工程實(shí)施階段，還可以通過SolidWorks相關(guān)軟件對(duì)己經(jīng)完成的信息模型提前進(jìn)行施工模擬[3]和分析，不但便于設(shè)計(jì)師對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，使他們?cè)诠こ涕_始前就能夠充分的了解施工內(nèi)容和施工順序，而且能夠檢查建筑設(shè)計(jì)和施工情況的一致性、可完成性，從而制定有針對(duì)性的施工方案，從而避免施工中由于設(shè)計(jì)不當(dāng)而造成的返工，以可視化視角來指導(dǎo)施工過程。

2.3 SolidWorks軟件在復(fù)雜項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工中的應(yīng)用[4]

SolidWorks軟件建立的信息化模型所提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，能被項(xiàng)目的各參與方（包括設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、以及項(xiàng)目業(yè)主和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)）共享，可以隨便調(diào)用、修改和存儲(chǔ)，使各方對(duì)施工項(xiàng)目的綜合信息和面臨的問題有個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)和判斷，使他們能更好的協(xié)調(diào)配合。該軟件可以進(jìn)行施工過程的實(shí)時(shí)模擬并輸出動(dòng)畫執(zhí)行結(jié)果，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)和指導(dǎo)；對(duì)施工過程中的重點(diǎn)難點(diǎn)以及施工過程交底；對(duì)復(fù)雜技術(shù)問題或難以控制的施工流程進(jìn)行合理的規(guī)劃，同時(shí)也讓相關(guān)人員根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況對(duì)相關(guān)方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，有效改變由于技術(shù)會(huì)審內(nèi)容陳舊形式枯燥，導(dǎo)致施工人員難理解和難識(shí)記的缺點(diǎn)，降低因施工經(jīng)驗(yàn)不足而引起的重新返工，避免因工藝因素造成的建筑材料浪費(fèi)現(xiàn)象。

3 SolidWorks軟件在建筑工程施工中的應(yīng)用

利用SolidWorks軟件進(jìn)行建筑物的三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)，對(duì)建筑物的形成過程要思路清晰，先整體，后細(xì)節(jié)；明確先主體，后圍護(hù)，再后設(shè)備的設(shè)計(jì)流程；下面就介紹一個(gè)簡(jiǎn)單案例說明。

3.1 關(guān)于Solidworks軟件的建筑主體實(shí)體建模

以農(nóng)村二層半小樓和影壁及大門為例，如下圖1所示：利用SolidWorks2000對(duì)其進(jìn)行實(shí)體建模[5]的順序?yàn)椋褐黧w結(jié)構(gòu)的三維草圖建模——門窗洞口設(shè)計(jì)——室外造型設(shè)計(jì)——參數(shù)調(diào)整——建模定型——室內(nèi)專業(yè)線管布設(shè)，同時(shí)輔以具體節(jié)點(diǎn)的繪制來對(duì)整體建筑表現(xiàn)做補(bǔ)充。在整個(gè)建筑設(shè)計(jì)過程中從方案設(shè)計(jì)建模到初步設(shè)計(jì)再到施工圖設(shè)計(jì)出圖，其中進(jìn)行了方案的反復(fù)修改和復(fù)核確定，運(yùn)用到了Solid-Works軟件的很多功能和插件，整個(gè)設(shè)計(jì)過程采用了同一個(gè)三維實(shí)體模型來最終完成設(shè)計(jì)構(gòu)思和確定，確保了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。整個(gè)設(shè)計(jì)過程沒有采用傳統(tǒng)的AutoCAD二維出圖辦法，而是采用了三維模型直接轉(zhuǎn)為二維圖的辦法，而軟件特有的參數(shù)化功能也使得設(shè)計(jì)修改過程變得比較簡(jiǎn)單，提高了建筑設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，順利完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。另外，Solidworks軟件可以實(shí)現(xiàn)清楚展示建筑主體的任意位置剖面，如下圖2所示。

圖1 SolidWorks三維主體結(jié)構(gòu)模型

圖2 SolidWorks三維陽臺(tái)剖面實(shí)體模型

3.2 關(guān)于Solidworks軟件對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)做法的輔助設(shè)計(jì)

通常在會(huì)審圖紙時(shí)，設(shè)計(jì)師和施工技術(shù)員在有些細(xì)節(jié)溝通不能做到準(zhǔn)確和形象，尤其是在施工過程中或施工技術(shù)員在向施工人員技術(shù)交底的時(shí)候需要對(duì)施工具體做法加以明確，而Solidworks軟件能夠演示表現(xiàn)出完成的直接效果，并在圖上表述做法及標(biāo)注尺寸，直觀形象，溝通透徹，可以完全體現(xiàn)設(shè)計(jì)者意圖。

3.3 Solidworks在施工過程的實(shí)際應(yīng)用

本工程難點(diǎn)是屋頂坡面造型[6]，是由26°雙坡屋面和兩個(gè)45°雙坡屋面相垂直生成的三維空間，為了觀察主坡屋頂與2個(gè)大小老虎窗之間是否相互統(tǒng)一和諧。通過使用SolidWorks軟件模擬出坡屋頂三維圖形(見圖1)且利用該軟件直接得出各個(gè)屋面相交點(diǎn)的坐標(biāo)和相互位置，同時(shí)保證每組屋面數(shù)據(jù)的相對(duì)一致性，這為后來施工中正確支模奠定了重要的基礎(chǔ)。

4 總結(jié)

結(jié)合SolidWorks軟件在建筑工程中的實(shí)際案例，簡(jiǎn)要介紹了該軟件在建筑設(shè)計(jì)施工技術(shù)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，利用solidworks三維輔助技術(shù)較好地解決了空間曲線、曲面的定位和形體的生成、空間構(gòu)件的調(diào)整等技術(shù)難點(diǎn)，與二維平面圖相比，表達(dá)清晰準(zhǔn)確，并可以多角度觀察對(duì)象，并及時(shí)修改調(diào)整不合理的情況。熟練掌握此軟件，可以縮短建筑設(shè)計(jì)周期與降低施工成本，雖然SolidWorks軟件應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)施工領(lǐng)域尚處于探索階段，但是其給施工方所帶來的方便確是可期待的，從建筑整個(gè)行業(yè)角度來看，它的跨行業(yè)研究都將是特別有意義的。

[1]江萬有.基于SolidWorks的建筑模型仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2014.

[2]孫曉霞.綠色施工在建筑工程中的應(yīng)用研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2015.

[3]黃波，韋彬，等.基于SolidWorks的選煤廠車間三維設(shè)計(jì)[J].煤炭工程，2014,46(3)：23-25.

[4]徐伶薈.BIM技術(shù)在復(fù)雜項(xiàng)目施工中的應(yīng)用研究[D].南昌：南昌大學(xué)，2015.

[5]曹桂霞，馮長(zhǎng)建.Solidworks軟件在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].大連民族學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，7(1)：50-52.

[6]李綱，婁秋陽，等.利用CAD三維技術(shù)輔助解決異形屋頂施工[J].施工技術(shù),2010,39(3):106-109.

TU17

A

1007-7359（2016）06-0066-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.06.025

崔路苗（1978-），女，山西長(zhǎng)治人，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，碩士，國家注冊(cè)一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師；講師，主要從事建筑結(jié)構(gòu)與抗震防災(zāi)方面的教學(xué)與研究工作。