BIM技術(shù)Autodesk Revit軟件在橋梁外形、配筋以及橋位3D建模中的應(yīng)用

南愛(ài)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)

0 引言

目前，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，大型橋及特大橋的項(xiàng)目在不斷的增加，比如湖南矮寨大橋、杭州灣大橋等，因?yàn)闃蛄旱慕Y(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(jì)和施工需求具有較高的要求，如果使用傳統(tǒng)的方法無(wú)法辦到，并且成本較高。要想有效解決這些問(wèn)題，可以使用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)。目前，橋梁結(jié)構(gòu)中除了在計(jì)算方式利用三維分析計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)分析，在整體和構(gòu)建設(shè)計(jì)中還是使用二維設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。因?yàn)闃蛄汗こ套陨磔^為復(fù)雜，如果只是根據(jù)傳統(tǒng)二維圖紙無(wú)法對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)及設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)問(wèn)題都只有在施工過(guò)程中所展現(xiàn)出來(lái)，以此對(duì)施工的成本和進(jìn)度都造成了一定的影響，所以也對(duì)施工安全性造成了影響。所以，在橋梁工程設(shè)計(jì)過(guò)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)了建設(shè)工程項(xiàng)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(jì)建設(shè)項(xiàng)目及施工，從而為項(xiàng)目參與方提供相互協(xié)作交流的平臺(tái)，以此能夠降低設(shè)計(jì)成本和返工的機(jī)率，還能夠有效提高項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短建設(shè)工期，降低建設(shè)成本。

1 創(chuàng)建模型

1.1 創(chuàng)建完整族庫(kù)

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(duì)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(guò)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?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，目前全橋族庫(kù)并沒(méi)有創(chuàng)建完善，但是因?yàn)槠渚哂虚_(kāi)放入口，能夠利用外界導(dǎo)入的方式實(shí)現(xiàn)完善。族庫(kù)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(shí)現(xiàn)非間接模型的創(chuàng)建，只需要對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行稍微的調(diào)整就可以，通過(guò)此種方式能夠有效減少模型創(chuàng)建的時(shí)間。將已經(jīng)創(chuàng)建的構(gòu)建族在族庫(kù)中進(jìn)行存儲(chǔ)，在今后已經(jīng)創(chuàng)建族的時(shí)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(xiàng)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(xiàng)目中的二維圖紙得到基礎(chǔ)模型三維視圖

(a)表示2號(hào)樁的基礎(chǔ)；(b)表示橋臺(tái)樁的基礎(chǔ)；(3)表示1號(hào)和3號(hào)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(kù)在此軟件中創(chuàng)建項(xiàng)目數(shù)據(jù)，并且將已經(jīng)創(chuàng)建好的族庫(kù)到此項(xiàng)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(tái)等進(jìn)行導(dǎo)入，并且將項(xiàng)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(shí)現(xiàn)橋梁建模。

1.3 配筋的建模

使用Autodesk revit軟件設(shè)計(jì)橋梁構(gòu)件配筋，首先將相關(guān)規(guī)范實(shí)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(duì)應(yīng)的截面實(shí)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(duì)鋼筋的形狀進(jìn)行編輯。在進(jìn)行配筋的過(guò)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(tái)側(cè)墻的3D配筋圖，如圖2所示。

圖2 橋臺(tái)側(cè)墻的3D配筋圖

2 自動(dòng)導(dǎo)出二維圖紙

傳統(tǒng)CAD二維施工圖紙如果一個(gè)地方要出現(xiàn)修改和變動(dòng)，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(shí)間，并且也導(dǎo)致工作效率進(jìn)一步的降低，而且還會(huì)出現(xiàn)需要修改工作的遺漏。但是可以使用BIM技術(shù)對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行有效的解決，從而實(shí)現(xiàn)圖紙的實(shí)時(shí)更新。如果在圖形過(guò)程中的一個(gè)地方進(jìn)行修改，那么相對(duì)應(yīng)的二維圖像也都會(huì)實(shí)時(shí)的更新和修改，不需要和傳統(tǒng)CAD二維圖像要單個(gè)修改其中的圖形，從而有效降低了修改的時(shí)間，并且還能夠有效提高工作效率。在橋梁工程過(guò)程中，因?yàn)樽陨淼膹?fù)雜性，如果要對(duì)圖紙進(jìn)行修改，傳統(tǒng)CAD二維圖形修改過(guò)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(guò)程中，不僅需要單獨(dú)繪制立面圖、平面圖及剖面圖，還要對(duì)相關(guān)的詳圖進(jìn)行繪制，具有較大的工作量。因?yàn)闃蛄汗こ讨芯哂写罅康募?xì)部構(gòu)造，所以在實(shí)現(xiàn)圖紙繪制的過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)遺漏及錯(cuò)誤，從而對(duì)圖紙的質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響，并且還會(huì)對(duì)施工進(jìn)行影響，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)發(fā)生變化或者重復(fù)返工的問(wèn)題，以此提高了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的資金及時(shí)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(shí)際需求為主自動(dòng)的生成，和傳統(tǒng)CAD二維繪圖技術(shù)進(jìn)行對(duì)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(dòng)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(duì)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 使用BIM技術(shù)Autodesk revit軟件的優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì)

3.1 優(yōu)勢(shì)

其一，Autodesk revit軟件在3D建模過(guò)程中較為直觀并且簡(jiǎn)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(lái)，能夠有效解決2D圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)候設(shè)計(jì)人員所遇到的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)2D圖紙中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，降低后期的設(shè)計(jì)修改。

其二，Autodesk revit軟件能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化的設(shè)計(jì)，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(cuò)誤的機(jī)率，以此有效實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中的靈活性，對(duì)整體的BIM模型不影響，就能夠深入設(shè)計(jì)其中的構(gòu)建。

其三，利用Autodesk revit軟件實(shí)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(jì)，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(jì)，從而能夠?yàn)楹笃诘氖┕こ杀咎峁┗A(chǔ)。

3.2 劣勢(shì)

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(kù)內(nèi)容，所以在部分族構(gòu)建模型創(chuàng)建過(guò)程中需要耗費(fèi)大量的時(shí)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(shí)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(guò)程比較復(fù)雜。

4 Autodesk revit軟件在項(xiàng)目過(guò)程中的作用

4.1 對(duì)圖紙進(jìn)行糾錯(cuò)

在本文實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)橋梁設(shè)計(jì)是通過(guò)橋梁施工圖的基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的，所以在進(jìn)行模型創(chuàng)建的過(guò)程中就會(huì)找出原來(lái)圖紙繪制過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)人員因?yàn)閭鹘y(tǒng)繪制的限制需要在3D和2D之間相互轉(zhuǎn)換，從而就會(huì)出現(xiàn)遺漏。本文所研究的項(xiàng)目為拱橋橋梁，其截面比較復(fù)雜，無(wú)法實(shí)現(xiàn)3D圖形的人工想象，但是通過(guò)Autodesk revit軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，實(shí)際上就是使用電腦代替人腦實(shí)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(cuò)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(jì)屬于橋梁構(gòu)件過(guò)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(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要使用較大的精力對(duì)圖紙進(jìn)行繪制，使用Autodesk revit軟件在實(shí)現(xiàn)橋梁設(shè)計(jì)的工程中，能夠?qū)摻钚畔?shí)現(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(jiǎn)單性，對(duì)鋼筋的參數(shù)進(jìn)行編輯和實(shí)時(shí)的修改，而且還要對(duì)鋼筋量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，降低了設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中的工作量[3]。

5 總結(jié)

BIM技術(shù)Autodesk revit軟件在橋梁工程設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠?yàn)槠涮峁┝己玫幕A(chǔ)，BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)過(guò)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(shì)。在BIM技術(shù)不斷發(fā)展及廣泛使用的過(guò)程中，其中的價(jià)值就充分的展現(xiàn)了出來(lái)。雖然現(xiàn)代的BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有較強(qiáng)的針對(duì)性，并且還存在多種問(wèn)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(yàn)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。

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