史學(xué)駿

(中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430000)

1 引 言

BIM概念自2002年提出以來，在國(guó)外已經(jīng)被廣泛運(yùn)用。隨著國(guó)家將BIM技術(shù)的應(yīng)用列入提升建筑企業(yè)信息技術(shù)發(fā)展的重要方向，BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域得到了普及，但對(duì)于市政結(jié)構(gòu)領(lǐng)域卻應(yīng)用較少。BIM正向設(shè)計(jì)作為一種新型設(shè)計(jì)理念，通過可視化設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)、構(gòu)件關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)及協(xié)同設(shè)計(jì)等方式高效地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。目前，由于BIM設(shè)計(jì)在實(shí)施過程中的復(fù)雜性，“翻?！狈桨赋蔀樵O(shè)計(jì)主要方式。本文以鋼桁拱人行天橋施工圖設(shè)計(jì)為例，完成建立模型、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、工程量統(tǒng)計(jì)等應(yīng)用，為BIM正向設(shè)計(jì)在市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工圖設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。

2 工程概況

九江一中人行天橋位于廬山南路九江一中西側(cè)，跨越廬山南路，并與其正交。天橋上部結(jié)構(gòu)采用簡(jiǎn)支鋼桁拱結(jié)構(gòu)，橋梁總長(zhǎng)29 m，計(jì)算跨徑28 m，矢高5 m，矢跨比1/5.6，橋?qū)? m，主桁間距5.7 m。橋梁下部結(jié)構(gòu)采用鋼橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，梯道接地平臺(tái)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。

圖1 全橋BIM模型

3 BIM技術(shù)應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)應(yīng)用流程

通過Bentley Openroads Designer+sw_Tools軟件平臺(tái)探索出適用于人行天橋設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)流程，通過航拍照片及測(cè)量數(shù)據(jù)提取獲得精確的三維地模，根據(jù)地模進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，確定人行天橋位置等信息。各專業(yè)通過總體設(shè)計(jì)模型進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，合理劃分結(jié)構(gòu)模型，避免重復(fù)工作量，通過模型校核、審核及審定減少出圖錯(cuò)誤率及返工率。模型組織根據(jù)構(gòu)件特點(diǎn)及出圖表達(dá)需要，建立目錄樹，目的是將結(jié)構(gòu)離散成成若干小零件，然后組裝成相應(yīng)部件，這與工廠構(gòu)件加工及現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際過程完全一致。主要技術(shù)人員將最終模型上傳至協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，一般設(shè)計(jì)人員在協(xié)同平臺(tái)上下載所需的模型，進(jìn)行相應(yīng)的切圖和成圖工作。通過協(xié)同平臺(tái)完成模型和圖紙的電子校審，從而實(shí)現(xiàn)無紙化校審。

圖2 BIM技術(shù)橋梁應(yīng)用流程圖

3.2 BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)的核心理念是通過建立完整的信息模型，信息模型中各對(duì)象互為識(shí)別關(guān)聯(lián)，各階段模型信息具有一致性。根據(jù)BIM技術(shù)理念，相比傳統(tǒng)二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，BIM技術(shù)設(shè)計(jì)不僅僅是應(yīng)用可視化三維實(shí)體對(duì)工程設(shè)計(jì)的描述，解決二維設(shè)計(jì)中空間想象能力要求高、復(fù)雜結(jié)構(gòu)描述困難等問題，同時(shí)可通過參數(shù)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而將相關(guān)參數(shù)相互關(guān)聯(lián)起來實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率，防止人為疏忽帶來的錯(cuò)、漏、缺等問題。借助于BIM技術(shù)，模型具有信息的傳遞性及兼容性，協(xié)同設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)單位與施工單位及建設(shè)單位緊密聯(lián)系，協(xié)同的范疇也從單一的設(shè)計(jì)階段擴(kuò)展至建筑全生命周期，增加設(shè)計(jì)附加效益。

3.3 BIM技術(shù)建立模型

(1)結(jié)構(gòu)模型

基于三維地模，可進(jìn)行總體平面、縱斷面設(shè)計(jì)，生成天橋廊道模型。參照總體專業(yè)提供的具有上述基本信息的廊道模型，應(yīng)用橋隧管廊工具欄激活BDAS/Midas梁程序，選擇天橋上部結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)即可沿路線中心線生成帶縱坡的3D橋梁整體模型。下部結(jié)構(gòu)模型中鋼橋墩通過Prostructure軟件建立，承臺(tái)及樁基模型通過橋梁構(gòu)件中承臺(tái)模塊快速建立，最終以參照鏈接的方式進(jìn)行模型組裝。

鋼結(jié)構(gòu)模塊是通過選取參照點(diǎn)及數(shù)據(jù)輸入的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中可隨時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，操作簡(jiǎn)便，效率高。

(2)普通鋼筋模型

普通鋼筋作為橋梁設(shè)計(jì)中的重要組成部分，傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中僅能通過平面進(jìn)行表達(dá)。針對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，普通鋼筋布置錯(cuò)綜復(fù)雜，種類繁多，形狀各異，是最難表達(dá)的構(gòu)件之一，SW Tools對(duì)Bentley平臺(tái)進(jìn)行了二次開發(fā)，通過批量鋼筋、縱向鋼筋、面約束鋼筋、面投影鋼筋、箍筋工具等鋼筋工具模塊可解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)普通鋼筋模型的快速建立。本工程普通鋼筋模型包含下部結(jié)構(gòu)中承臺(tái)及樁基鋼筋設(shè)計(jì)。鋼筋工具中承臺(tái)鋼筋、鋼筋籠的功能，通過參數(shù)輸入式三維可視化配筋設(shè)計(jì)快速建立鋼筋模型，同時(shí)鋼筋修改功能可以在原設(shè)計(jì)參數(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行快速調(diào)整。

(3)設(shè)計(jì)輸出

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，圖紙是設(shè)計(jì)的最終交付產(chǎn)品。而BIM正向設(shè)計(jì)中，信息化模型可替代傳統(tǒng)圖紙作為設(shè)計(jì)輸出，簡(jiǎn)單構(gòu)件可通過對(duì)三維模型進(jìn)行拍照并簡(jiǎn)單標(biāo)注的展示方式，表達(dá)方式更加簡(jiǎn)單、直觀。針對(duì)復(fù)雜構(gòu)件，設(shè)計(jì)師可通過對(duì)三維模型進(jìn)行切圖生成二維平面圖紙，通過三維模型和二維圖紙的結(jié)合進(jìn)行精確表達(dá)。BIM正向設(shè)計(jì)可確保模型與設(shè)計(jì)輸出的一致性，極大的降低了人為錯(cuò)誤率，提高了圖紙的準(zhǔn)確度。

(4)工程量統(tǒng)計(jì)

BIM模型信息中包含模型的幾何信息及非幾何信息，通過幾何信息可獲得構(gòu)件的精確尺寸，而非幾何信息則記錄構(gòu)件的編號(hào)、名稱及結(jié)構(gòu)材質(zhì)等信息。BIM正向設(shè)計(jì)對(duì)工程進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)時(shí)，計(jì)算機(jī)通過非幾何信息對(duì)構(gòu)件進(jìn)行篩選歸類，通過模型中構(gòu)件的編號(hào)、名稱及結(jié)構(gòu)材質(zhì)等獨(dú)特屬性信息的提取自動(dòng)生成工程數(shù)量表，模型可通過自動(dòng)編號(hào)功能對(duì)構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)并生成大樣圖及，實(shí)現(xiàn)工程量信息與設(shè)計(jì)方案完全一致。BIM正向設(shè)計(jì)告別傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中通過人為統(tǒng)計(jì)各分項(xiàng)數(shù)量的方式，極大的提高了工程量統(tǒng)計(jì)的效率，降低了人為錯(cuò)誤率。

4 結(jié) 語

BIM正向設(shè)計(jì)在建筑行業(yè)應(yīng)用已趨于成熟，但是市政行業(yè)應(yīng)用較少。由于缺乏相應(yīng)規(guī)范及設(shè)計(jì)指導(dǎo)，BIM正向設(shè)計(jì)在市政人行天橋工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用尚未成熟，但其作為提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化工期及保證設(shè)計(jì)準(zhǔn)確率的新型設(shè)計(jì)方式是未來行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文通過實(shí)際工程設(shè)計(jì)信息反饋，參照傳統(tǒng)正向設(shè)計(jì)思路，通過協(xié)同設(shè)計(jì)的方式，將繁瑣的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)通過三維可視化表達(dá)，使設(shè)計(jì)更加直觀，解放了設(shè)計(jì)人員生產(chǎn)力，將重點(diǎn)重新回歸設(shè)計(jì)本身，能夠更好的提高設(shè)計(jì)品質(zhì)，為BIM正向設(shè)計(jì)在市政鋼結(jié)構(gòu)人行天橋設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)提出新思路。