建筑信息模型BIM在鋼橋制造中的應(yīng)用

冀笑瑀

摘 要：建筑信息模型BIM是以三維建模為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。本文采用revit參數(shù)化建模方法，結(jié)合衡水武邑下承式鋼橋鋼橋項(xiàng)目實(shí)例，進(jìn)行了鋼橋各個(gè)構(gòu)件的建模與分析。融合結(jié)構(gòu)整體各個(gè)構(gòu)件的“族”中的信息，進(jìn)而形成整個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑信息模型，從而形成一個(gè)對(duì)建筑物信息和數(shù)據(jù)的平臺(tái)。

關(guān)鍵詞： 信息化技術(shù)，建筑信息模型（BIM），衡水武邑下承式鋼橋

0 引言

近幾年來，我國的橋梁建設(shè)發(fā)展迅速，但是橋梁中的鋼橋所占的比例很低。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國的鋼橋比例不到2%，而美國鋼橋的比例約占33%。可以預(yù)測，未來幾十年鋼橋以其抗震性好、自重輕、施工周期短、綠色環(huán)保，在國內(nèi)將擁有巨大的市場。尤其是在大型、特大型鋼橋項(xiàng)目，如已建及港珠澳大橋，對(duì)鋼橋制造與施工提出了更高的要求。

BIM以3D數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)系統(tǒng)，作為一個(gè)平臺(tái)將建筑物生命周期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源整合起來形成對(duì)工程對(duì)象的完整描述。

1 基于“族”的參數(shù)化建模方法

參數(shù)化建模，指的是用參數(shù)來控制圖元的行為和屬性，并定義構(gòu)件之間的邏輯關(guān)系，同時(shí)參數(shù)還可以提供設(shè)計(jì)對(duì)象的附加信息，設(shè)計(jì)師可以通過修改參數(shù)來更改模型中發(fā)構(gòu)件大小、形狀，從而來實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

目前，基于BIM技術(shù)建模使用較為廣泛的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件就是Autodesk公司開發(fā)的revit軟件，該軟件提出了“族”的概念，“族”是參數(shù)化建模的最好體現(xiàn)。

2 工程實(shí)例分析

2.1衡水武邑鋼橋簡介

該橋是武邑縣冀衡路與河鋼路連接線工程，由于路線與省道S040交角僅為33°，不滿足常規(guī)橋梁設(shè)置條件，因此主橋上部采取90m簡支下承式鋼箱拱橋，一孔跨越省道S040，下部采用柱式墩、U形臺(tái)，承臺(tái)接鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

本文只研究主橋，鋼箱拱橋中心樁號(hào)為K2+806.873，起點(diǎn)樁號(hào)為K2+658.758，終點(diǎn)樁號(hào)為K2+954.988。該橋上跨省道S040，由于路線與省道S040交角僅為33°，不滿足常規(guī)橋梁設(shè)置條件，因此主橋上部采取90m簡支下承式鋼箱拱橋，一孔跨越省道S040，下部采用柱式墩、U形臺(tái)，承臺(tái)接鉆孔灌注樁基礎(chǔ) 。

本橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)以及施工難度都較大，施工單位在進(jìn)行任何一項(xiàng)工序前均須對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸、平面坐標(biāo)、高程等關(guān)鍵部位進(jìn)行復(fù)核，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)該及時(shí)和設(shè)計(jì)單位溝通。確保施工的安全性。

2.2該橋中的難點(diǎn)

該橋桿件數(shù)量多，主橋主體結(jié)構(gòu)除主縱梁頂板板材采用Q235qDZ25鋼外，其余的拱肋、主縱梁、橫梁板材均采用Q345qD鋼，其他附屬結(jié)構(gòu)采用Q235B鋼。除此之外還需設(shè)置吊桿，剪力釘?shù)认汝P(guān)的結(jié)構(gòu)。

由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，造成了出現(xiàn)問題的可能性，比如桿件連接問題、碰撞問題致使返工、工期延遲等；另外，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與多樣性也導(dǎo)致制造的復(fù)雜性，比如吊桿索力的精確測量和安裝、技術(shù)準(zhǔn)備難度大、制造工序復(fù)雜，不易于生產(chǎn)配置管理等。

突破這些難點(diǎn)是施工中的關(guān)鍵，也是核心技術(shù)的所在。

2.3 BIM在技術(shù)準(zhǔn)備中的優(yōu)勢與研究方向

目前，技術(shù)準(zhǔn)備工作主要依據(jù)設(shè)計(jì)院提供的二維設(shè)計(jì)圖展開，主要包括設(shè)計(jì)圖的工藝性審核、制造工藝圖轉(zhuǎn)化以及工藝編制等工作。設(shè)計(jì)圖的工藝性審核，主要從制造角度出發(fā)，對(duì)其構(gòu)件不利于制造之處提出建議，同時(shí)兼顧設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性審核，主要對(duì)構(gòu)件規(guī)格數(shù)量、連接狀況、有否碰撞沖突等方面進(jìn)行審核，對(duì)其疏漏錯(cuò)誤之處提出修訂。

而Revit從2009版本以后推出的體量設(shè)計(jì)這一方案設(shè)計(jì)工具，在處理復(fù)雜的橋梁造型時(shí)表現(xiàn)出了強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力。該軟件中提出了“族”的概念，“族”是參數(shù)化建模的最好體現(xiàn)，類似于CAD里面的圖塊，但又不同于圖塊。每個(gè)族在創(chuàng)建的時(shí)候都能定義其類別并且可以被修改，每個(gè)“族”圖元能夠定義多種類別，比如橋墩屬于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類別。在BIM中，建筑模型就是由這些“族”有機(jī)系統(tǒng)“搭接”起來的，又因?yàn)楸辉O(shè)計(jì)師創(chuàng)建的各種類別的“族”包含著該類別建筑構(gòu)件的所有信息，這樣創(chuàng)建的模型與傳統(tǒng)的幾何模型不同，是真正的建筑信息。

2.3 BIM 技術(shù)在推廣中遇到的挑戰(zhàn)

建筑信息模型BIM思想是由Charles Eastman教授于20世紀(jì)70年代提出。2002年，BIM作為一種用于建設(shè)工程設(shè)計(jì)、施工、管理的創(chuàng)新方法在國際上推出的，其理論基礎(chǔ)主要來源于制造行業(yè)集CAD、CAM于一體的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)3。今年來，BIM作為建筑業(yè)革新性的理念和技術(shù)，正在受到國內(nèi)外學(xué)者和業(yè)界的廣泛關(guān)注，BIM技術(shù)發(fā)展迅速，成為建筑信息化領(lǐng)域最熱門的研究方向。

然而，通過冷靜的思考后發(fā)現(xiàn)，BIM在推廣中有很大的難度。因?yàn)椋簜鹘y(tǒng)的CAD平臺(tái)生產(chǎn)效率高，而Revit平臺(tái)效率低短期內(nèi)無法滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)需要；培訓(xùn)成本高、難度大；已有的項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)很重，而revit學(xué)習(xí)要耗費(fèi)大量的時(shí)間；并且過程過于透明，在施工現(xiàn)場推廣遭到一些人的反對(duì)，所以這時(shí)，公司發(fā)現(xiàn)要在短期內(nèi)用revit完全取代CAD不太現(xiàn)實(shí)。

3 結(jié)論

在我國的橋梁建設(shè)發(fā)展迅速，但是橋梁中的鋼橋所占的比例相對(duì)較低的背景下。本文結(jié)合衡水武邑工程項(xiàng)目實(shí)例，運(yùn)用revit下的“族”參數(shù)化建模方法，對(duì)各個(gè)構(gòu)件的信息整合，從而形成整個(gè)建筑信息模型。本文的研究，為揭示BIM技術(shù)中應(yīng)用優(yōu)勢與研究方向提供了基礎(chǔ)，并通過分析BIM推廣過程中遇到的挑戰(zhàn)，為推廣BIM的應(yīng)用提供理論支持。

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