鋼混組合梁多尺度BIM正向設(shè)計(jì)研究

曹炳勇，施新欣，陳莎莎，董 冰，崔小建

(同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司，上海 200092)

0 引 言

鋼混組合梁是將鋼梁與混凝土板通過連接件連成整體共同工作的受彎結(jié)構(gòu)，它能最大限度地發(fā)揮鋼材和混凝土各自的材料性能，具有自重輕、承載能力高、環(huán)境友好、施工周期短等顯著優(yōu)勢[1]，被廣泛應(yīng)用于城市高架橋梁建設(shè)中。對(duì)于鋼混組合結(jié)構(gòu)橋梁而言，以二維圖紙為信息載體的傳統(tǒng)交付方式難以滿足設(shè)計(jì)意圖的精準(zhǔn)表達(dá)及工廠數(shù)字化預(yù)制、現(xiàn)場智能拼裝的要求，橋梁建設(shè)項(xiàng)目的各參與方對(duì)鋼混組合梁三維BIM(building information modeling)模型的需求強(qiáng)烈。然而，鋼混組合梁構(gòu)造形式復(fù)雜、構(gòu)件種類和連接方式多樣，常規(guī)混凝土橋梁的建模方法不能完全適用，存在著建模困難、模型精度低等問題。王繼紅等[2]、齊成龍[3]利用“骨架+模板”的建模理念優(yōu)化線性工程的三維設(shè)計(jì)過程，可有效提高建模的精度，但軟件現(xiàn)有功能自動(dòng)化程度低，難以高效地創(chuàng)建鋼混組合梁模型。此外，現(xiàn)有的橋梁BIM正向設(shè)計(jì)系統(tǒng)以混凝土橋梁為主[4-16]，鋼混組合梁相關(guān)研究相對(duì)匱乏，存在以下主要問題：

1)脫離實(shí)際的設(shè)計(jì)流程。不同設(shè)計(jì)階段的側(cè)重點(diǎn)和設(shè)計(jì)信息的細(xì)度不盡相同，過度參數(shù)化的橋梁構(gòu)件模型在設(shè)計(jì)初期往往使得設(shè)計(jì)人員無從入手。

2)模型復(fù)用率低。在實(shí)際項(xiàng)目中，最終的設(shè)計(jì)方案是經(jīng)過多方協(xié)調(diào)并反復(fù)修改后的結(jié)果，一鍵生成精細(xì)化模型的建模方式不僅大量占用計(jì)算機(jī)硬件資源，而且一旦出現(xiàn)模型參數(shù)化以外的設(shè)計(jì)變更則意味著整體模型的重建，這是當(dāng)前正向設(shè)計(jì)效率低下的主要原因之一。

3)模型數(shù)據(jù)缺乏可操作性。對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，三維模型雖有利于提升構(gòu)造細(xì)節(jié)上的直觀感知，但犧牲了扁平化設(shè)計(jì)所具備的清晰、高效的信息傳遞，而以抽象的二維線元來表達(dá)的結(jié)構(gòu)特征則更具可觀測性和可測量性，因此正向設(shè)計(jì)中二維線元的缺失給橋梁設(shè)計(jì)帶來了諸多不便。

引入多尺度建模理念，依托BIM核心建模軟件平臺(tái)，可以解決不同設(shè)計(jì)階段模型差異化需求的問題，這已經(jīng)在隧道工程中得到了驗(yàn)證[17-18]。筆者首先將多尺度BIM建模方法引入鋼混組合梁正向設(shè)計(jì)領(lǐng)域，依據(jù)橋梁工程不同設(shè)計(jì)階段的信息需求，提出鋼混組合梁模型精細(xì)度(level of development，LOD)分級(jí)方案，建立了分級(jí)模型復(fù)用的銜接機(jī)制；然后，基于3D Experience平臺(tái)提出了鋼混組合梁多尺度BIM正向設(shè)計(jì)的基本流程，并針對(duì)LOD 50結(jié)構(gòu)骨架模型，提出了一種半自動(dòng)設(shè)計(jì)方法；最后，通過建立的鋼混組合梁多尺度模型驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方法的可行性。

1 鋼混組合梁BIM模型分級(jí)

1.1 模型精細(xì)度(LOD)分級(jí)

模型精細(xì)度(LOD)是建筑信息模型中所容納的模型單元豐富程度的衡量指標(biāo)?？紤]計(jì)算機(jī)硬件性能的限制以及不同設(shè)計(jì)階段的信息顆粒度差異，筆者引入LOD理念，參考美國建筑師學(xué)會(huì)的LevelofDevelopmentSpecification[19]和GB/T 51301—2018《建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)》兩種分級(jí)機(jī)制，結(jié)合鋼混組合梁的實(shí)際構(gòu)成，制定了一套符合鋼混組合梁BIM正向設(shè)計(jì)流程的模型劃分方案。將鋼混組合梁的LOD從低到高分為4個(gè)等級(jí)：LOD50，LOD200，LOD300，LOD350，各等級(jí)的典型構(gòu)件模型如圖1。

圖1 典型構(gòu)件的多尺度模型Fig. 1 Multi-scale models of typical components

圖1中：LOD50僅作為前置定位條件，主要由點(diǎn)、線二維元素構(gòu)成，為接下來的模型實(shí)例化提供坐標(biāo)定位、構(gòu)件類型等信息。橋梁工程方案設(shè)計(jì)階段側(cè)重于結(jié)構(gòu)型式的比選，采用LOD200級(jí)別，構(gòu)件的幾何表達(dá)以面為主，模型不僅具有大致的輪廓，而且能夠保證關(guān)鍵尺寸的準(zhǔn)確性。以槽型主梁為例，主梁高度、腹板長度等尺寸信息在該等級(jí)下可以被精確表達(dá)；LOD300用于定義初步設(shè)計(jì)階段，與LOD200的曲面模型不同，其模型為實(shí)體單元，忽略了部分構(gòu)造細(xì)節(jié)，如加勁肋、過焊孔、剪力釘?shù)?，能夠滿足結(jié)構(gòu)受力分析和投資概算的應(yīng)用需求；施工圖設(shè)計(jì)階段采用LOD350，以二維出圖、工程計(jì)量和施工仿真為目標(biāo)，涵蓋了鋼板厚度、加勁肋布置、對(duì)齊方式等更深層次的設(shè)計(jì)信息。詳見表1。

表1 鋼混組合梁BIM模型精細(xì)度等級(jí)劃分Table 1 LOD classification of BIM model of steel-concrete composite beam

1.2 分級(jí)模型銜接機(jī)制

為了獲得結(jié)構(gòu)化的幾何定位元素，并使鋼混組合梁LOD50模型與LOD200、LOD300和LOD350模型之間的迭代具有自動(dòng)化能力，筆者提出了鋼混組合梁模型結(jié)構(gòu)樹框架以及幾何元素命名規(guī)則。

1.2.1 鋼混組合梁模型結(jié)構(gòu)樹框架

按照城市高架橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將鋼混組合梁LOD50模型的結(jié)構(gòu)樹劃分為3個(gè)層次，從高至低分別為上部、聯(lián)和跨。如圖2。

圖2 模型結(jié)構(gòu)樹框架Fig. 2 Model structure tree framework

“跨”節(jié)點(diǎn)內(nèi)具有完整的幾何表達(dá)元素，包含了從路線布跨到總體布置所需的所有定位元素?？紤]到路口段大跨徑組合梁特殊節(jié)段的存在，單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)跨參數(shù)集難以滿足城市高架多聯(lián)多跨的差異化需求，因此每個(gè)“跨”節(jié)點(diǎn)中均存儲(chǔ)了一套適用于該跨的配置參數(shù)集，以便后續(xù)迭代過程中參數(shù)復(fù)用。除了圖2的上部-聯(lián)-跨總體結(jié)構(gòu)層次，根據(jù)幾何定位元素功能的不同，“跨”節(jié)點(diǎn)內(nèi)部進(jìn)行了結(jié)構(gòu)樹深化。其中“箱內(nèi)橫梁”節(jié)點(diǎn)內(nèi)部按照所屬主梁的原則進(jìn)一步增設(shè)子節(jié)點(diǎn)來管理其定位元素；“箱間橫梁”節(jié)點(diǎn)內(nèi)部則根據(jù)兩側(cè)所連接主梁的不同進(jìn)一步擴(kuò)展了子節(jié)點(diǎn)。

1.2.2 幾何元素命名規(guī)則

除了一些固定的基本定位元素以外，例如道路中心線、邊線、分孔線等，其他幾何元素應(yīng)嚴(yán)格遵循特定的命名規(guī)則，以滿足程序自動(dòng)判別并捕獲的要求。為了便于從“跨”節(jié)點(diǎn)中直接獲取相應(yīng)的幾何元素，命名的“跨”名稱應(yīng)在“跨”節(jié)點(diǎn)內(nèi)具有唯一性。因此，筆者結(jié)合各要素的信息表達(dá)需求設(shè)計(jì)了命名規(guī)則。詳見表2。

表2 LOD50幾何元素命名規(guī)則Table 2 Naming rules of geometric elements in LOD50

表2的命名規(guī)則經(jīng)過了實(shí)際應(yīng)用的反復(fù)優(yōu)化，充分考慮了模型迭代的信息需求并去除了冗余信息。以“箱間橫梁”的子節(jié)點(diǎn)為例，其名稱為“2_3”，分別對(duì)應(yīng)箱間橫梁所連接2根縱梁的編號(hào)，通過縱梁編號(hào)“2”“3”，可以從“縱梁軸線”節(jié)點(diǎn)中獲取對(duì)應(yīng)的縱梁軸線，再根據(jù)縱梁軸線的類型在“腹板線”節(jié)點(diǎn)中獲取對(duì)應(yīng)的腹板線。若縱梁軸線類型為槽型梁，腹板線名稱分別為“2_R”和“3_L”；若縱梁軸線類型為鋼板梁，腹板線名稱分別為“2_C”和“3_C”。因此，在僅有兩側(cè)縱梁編號(hào)的條件下，程序足以自動(dòng)捕獲到兩側(cè)對(duì)應(yīng)的主梁軸線和腹板線。

2 鋼混組合梁模型正向設(shè)計(jì)

2.1 正向設(shè)計(jì)流程

結(jié)合LOD分級(jí)體系和銜接機(jī)制，筆者提出了鋼混組合梁多尺度正向設(shè)計(jì)方法。通過對(duì)比目前市面上的BIM核心建模軟件解決方案，綜合考慮軟件的參數(shù)化水平、曲面造型能力和接口開放程度等，最終確定以達(dá)索3D Experience平臺(tái)為基本框架的正向設(shè)計(jì)方案。軟件工作流程主要包括總體骨架、結(jié)構(gòu)骨架和用戶自定義特征(user defined feature，UDF)實(shí)例化這3個(gè)過程，如圖3。

圖3 基于3D Experience平臺(tái)的正向設(shè)計(jì)流程Fig. 3 Forward design process based on 3D Experience platform

圖3中，城市高架的布跨設(shè)計(jì)，即軟件工作流程中的分孔線布置，是一項(xiàng)極其依賴設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的復(fù)雜過程，需要對(duì)橋下通行、布墩條件、結(jié)構(gòu)受力等進(jìn)行綜合評(píng)估，其正向設(shè)計(jì)采用輸入既有的布跨信息并自動(dòng)創(chuàng)建布跨關(guān)鍵要素的方式來完成。對(duì)于結(jié)構(gòu)骨架的正向設(shè)計(jì)，筆者通過梳理其設(shè)計(jì)邏輯，整合構(gòu)造原則，提出了一種半自動(dòng)設(shè)計(jì)方法，能夠有效提高設(shè)計(jì)效率。

2.2 結(jié)構(gòu)骨架的半自動(dòng)設(shè)計(jì)

鋼混組合梁結(jié)構(gòu)骨架的創(chuàng)建是多尺度正向設(shè)計(jì)流程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，對(duì)后續(xù)UDF模板的正確調(diào)用和空間定位起著決定性作用。根據(jù)鋼混組合梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，筆者對(duì)結(jié)構(gòu)骨架進(jìn)行設(shè)計(jì)流程分解，大致可拆分為立面設(shè)計(jì)、斷面設(shè)計(jì)和平面設(shè)計(jì)3個(gè)基本流程，而每一個(gè)設(shè)計(jì)流程都是一個(gè)具有經(jīng)驗(yàn)性的復(fù)雜過程。傳統(tǒng)的依靠設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的設(shè)計(jì)模式效率較低，難以滿足多聯(lián)多跨城市高架鋼混組合梁快速化設(shè)計(jì)的需求。因此，筆者對(duì)3D Experience平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)，通過內(nèi)嵌設(shè)計(jì)邏輯和構(gòu)造原則的方式實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)骨架的半自動(dòng)設(shè)計(jì)，其半自動(dòng)能力主要表現(xiàn)為在給定布跨和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)參數(shù)后可自動(dòng)完成多聯(lián)多跨鋼混組合梁結(jié)構(gòu)骨架的設(shè)計(jì)，同時(shí)也適用于變寬段主梁增設(shè)時(shí)的復(fù)雜情況。此外，引入決策表以解決設(shè)計(jì)過程中條件判斷多、組合情況復(fù)雜的邏輯判斷問題，從而有效降低了設(shè)計(jì)人員和開發(fā)人員的溝通成本，減少了因理解偏差和條件組合工況遺漏所導(dǎo)致的邏輯錯(cuò)誤。

2.2.1 立面半自動(dòng)設(shè)計(jì)

立面設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)骨架主要用于控制混凝土橋面板和主梁梁底的線型，其半自動(dòng)化設(shè)計(jì)步驟如下：

Step 1獲取節(jié)段跨徑。利用總體骨架中分孔線分割道路中心線，從而獲得當(dāng)前節(jié)段的中心線，測量該曲線的平面投影長度得到當(dāng)前節(jié)段的跨徑L。

Step 2判斷主梁立面形式。若L>L1，則采用變高梁，進(jìn)入Step 3；若L≤L1，則采用等高梁，并跳轉(zhuǎn)至Step 4。

Step 3判斷梁底變高線型。若L≤L2，則梁底采用折線型變高；反之，采用二次拋物線變高。

Step 4確定梁高值。歸納跨徑與梁高的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并嵌入程序內(nèi)部進(jìn)行自動(dòng)判斷。

Step 5輸入立面布置尺寸參數(shù)。參數(shù)包括梁端及支座定位尺寸和橋面板的幾何尺寸。

Step 6生成立面布置定位線。調(diào)用應(yīng)用程序接口(application programming interface，API)中的線框元素工廠對(duì)象生成對(duì)應(yīng)的立面結(jié)構(gòu)骨架。

Step 7按指定命名規(guī)則進(jìn)行重命名。

L1、L2分別為采用等高梁、折線型變高梁的最高跨徑值，需根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需求確定。表3為某橋立面設(shè)計(jì)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，其中L1=40 m，L2=50 m。

表3 某橋立面設(shè)計(jì)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)Table 3 Experience summary of elevation design parameters of a bridge

2.2.2 斷面半自動(dòng)設(shè)計(jì)

鋼混組合梁的斷面設(shè)計(jì)是在給定的橋梁兩側(cè)邊線范圍內(nèi)進(jìn)行合理的縱梁排布。半自動(dòng)設(shè)計(jì)具體表現(xiàn)為：能在標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)增設(shè)，以適應(yīng)橋?qū)捵兓Ｒ圆坌土簽槔?，其設(shè)計(jì)流程如圖4，具體步驟如下：

Step 1確定主梁類型。筆者選擇槽型梁和鋼板梁2種主梁類型。

Step 2標(biāo)準(zhǔn)布梁。根據(jù)用戶輸入的標(biāo)準(zhǔn)布梁數(shù)據(jù)，對(duì)所有節(jié)段按標(biāo)準(zhǔn)類型進(jìn)行布梁，生成標(biāo)準(zhǔn)主梁軸線。結(jié)構(gòu)骨架中的斷面設(shè)計(jì)即確定縱梁根數(shù)和其所在軸線的位置，輸入的數(shù)據(jù)包括左邊梁懸臂wL、右邊梁懸臂wR、主梁根數(shù)n、主梁間距w和結(jié)構(gòu)偏移值wo，其中結(jié)構(gòu)偏移值是指結(jié)構(gòu)中心線相對(duì)于道路中心線的距離，左負(fù)右正。此外，當(dāng)主梁為不等距布置時(shí)，各個(gè)主梁間距需單獨(dú)給出。

Step 3自動(dòng)增設(shè)。主梁增設(shè)是以邊梁軸線和次邊梁軸線間的距離為判斷依據(jù)，在Step 2的基礎(chǔ)上按照構(gòu)造要求進(jìn)行縱梁的補(bǔ)充設(shè)計(jì)，以滿足橋梁變寬等復(fù)雜情況的布梁任務(wù)。自動(dòng)增設(shè)的前提條件是主梁根數(shù)n≥ 2。如圖4，筆者利用遞歸思想，將增設(shè)類型簡化為增設(shè)1根鋼板梁和增設(shè)1根槽型梁2種基本類型，以dmax≤wmax+bk為遞歸終止條件，不斷更新邊梁和次邊梁軸線間的距離，并迭代增設(shè)類型的判斷，直到滿足終止條件為止。而當(dāng)主梁類型為鋼板梁時(shí)，取bk=0。

Step 4按指定命名規(guī)則進(jìn)行重命名。

圖4 槽型梁斷面半自動(dòng)設(shè)計(jì)流程Fig. 4 Semi-automatic design process of take groove beam section

2.2.3 平面半自動(dòng)設(shè)計(jì)

鋼混組合梁平面設(shè)計(jì)即在斷面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行橫梁排布，如圖5。

圖5 平面設(shè)計(jì)線元示意Fig. 5 Schematic diagram of line elements in plane design

具體步驟如下：

Step 1生成腹板線。將主梁軸線C1按bk/2值偏移出主梁腹板線，記作C2。

Step 2生成梁端控制線。從立面設(shè)計(jì)中獲取梁端及支座定位參數(shù)，生成梁端線C3和支座定位線C4，并設(shè)定橫梁最小間距hmin，根據(jù)該值偏移C4得到兩側(cè)橫梁控制線C5，以保證端部橫梁與其他橫梁間的最小間距要求。

Step 3獲得實(shí)際的主梁定位線。利用Step 2中的C3裁剪主梁軸線C1和主梁腹板線C2，從而得到實(shí)際的主梁軸線C′1和腹板線C′2。

Step 4判斷橫梁布設(shè)的平面角度β。橫梁布設(shè)角度分為正交和斜交，設(shè)定角度閾值，根據(jù)分孔線與道路中心線的角度進(jìn)行自動(dòng)判別。

Step 5生成箱內(nèi)橫梁結(jié)構(gòu)骨架，主梁類型為鋼板梁時(shí)，忽略本步驟。由于斜交橋的存在，單跨中不同主梁的箱內(nèi)橫梁布置可能會(huì)有所差異，因此需從幾何關(guān)系層面給定邏輯判斷。利用C5裁剪C2得到箱內(nèi)橫梁布置的邊界線C6，沿該跨所在的道路中心線按橫梁間隔g分配橫梁定位點(diǎn)，在橫梁定位點(diǎn)上向β方向作足夠覆蓋整個(gè)橋?qū)挼妮o助線C7，若C7與該主梁所對(duì)應(yīng)的C6均有交點(diǎn)，則判定該主梁在C7位置處存在箱內(nèi)橫梁。

Step 6裁剪增設(shè)的鋼板梁軸線。如圖4，當(dāng)增設(shè)的主梁為鋼板梁時(shí)，未對(duì)dmin進(jìn)行限定；待橫梁輔助線C7確定后，利用C7對(duì)增設(shè)鋼板梁進(jìn)行裁剪，以達(dá)到滿足構(gòu)造要求的目的。

Step 7判斷箱間橫梁布設(shè)類型。文中所涉及的鋼混組合梁具有多種橫梁類型和布置方式(圖6)，且影響因素眾多，橫梁的布設(shè)是一個(gè)多邏輯條件下執(zhí)行不同操作的復(fù)雜問題。因此，筆者基于決策表法對(duì)各種可能的情況進(jìn)行列舉，并進(jìn)一步聚合，最后由開發(fā)人員形成if-then-else 或者switch-case的邏輯代碼。

圖6 基于決策表的箱間橫梁布置邏輯Fig. 6 Layout logic of crossbeam between boxes based on decision table

Step 8生成箱間橫梁結(jié)構(gòu)骨架。當(dāng)主梁類型為鋼板梁時(shí)，可參照Step 5中槽型梁的箱內(nèi)橫梁布置邏輯進(jìn)行箱間橫梁的布設(shè)；當(dāng)主梁類型為槽型梁時(shí)，由于可能存在槽型梁和鋼板梁的混合，因此其布設(shè)邏輯按以下步驟考慮：

1)剔除增設(shè)的鋼板梁；

2)若當(dāng)前C7位置的箱間橫梁所連接的兩根主梁在對(duì)應(yīng)的C7位置均具有箱內(nèi)橫梁，則此處應(yīng)設(shè)置箱間橫梁，反之不設(shè)；

3)除鋼板梁裁斷處的箱間橫梁以外，使用鋼板梁軸線對(duì)初步形成箱間橫梁進(jìn)行分割，從而形成最終的箱間橫梁定位線。

Step 9按指定命名規(guī)則進(jìn)行重命名。

圖7為任一變寬情況下的結(jié)構(gòu)骨架半自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果?？梢姾w了曲線布梁、主梁增設(shè)、橫梁斜交、鋼板梁截?cái)嘁约爸髁鹤兏叩榷喾N復(fù)雜情況，結(jié)果證明半自動(dòng)設(shè)計(jì)方法具有較高的魯棒性。

圖7 結(jié)構(gòu)骨架半自動(dòng)設(shè)計(jì)Fig. 7 Semi-automatic design of skeleton

3 多尺度模型創(chuàng)建

多尺度模型創(chuàng)建的本質(zhì)是基于結(jié)構(gòu)骨架進(jìn)行UDF模板實(shí)例化的過程，如圖8。

圖8 模型實(shí)例化流程Fig. 8 Flow chart of model instantiation

根據(jù)命名規(guī)則，逆向提取關(guān)鍵信息，并通過類型信息與模板之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從服務(wù)器端檢索UDF模板，獲取結(jié)構(gòu)骨架和用戶輸入的模型參數(shù)，并在實(shí)例化過程中修改UDF模板參數(shù)，最終生成對(duì)應(yīng)的鋼混組合梁BIM模型。為了適應(yīng)多尺度建模的需求，每個(gè)類型信息應(yīng)對(duì)應(yīng)3個(gè)不同LOD等級(jí)的UDF模板，按照當(dāng)前所在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行自動(dòng)調(diào)用。

為了驗(yàn)證基于3D Experience平臺(tái)鋼混組合梁多尺度正向設(shè)計(jì)的可行性，筆者采用i7-9700 @3.00 GHz八核處理器，32 GB RAM和Nvidia Geforce GTX 1660顯卡的計(jì)算機(jī)，根據(jù)圖8的流程，在曲線路段上生成單跨鋼混組合梁多尺度模型(圖9)，并記錄生成各部件所消耗的時(shí)長T，見表4。

圖9 單跨LOD50、LOD200、LOD300、LOD350模型Fig. 9 Single-span LOD50, LOD200, LOD300, LOD350 model

表4 LOD模型實(shí)例耗時(shí)測試結(jié)果Table 4 Time consuming test results of LOD model examples

由表4可知：

1)模型實(shí)例化效率由高至低依次為LOD50，LOD200，LOD300，LOD350，二維LOD模型的生成效率明顯優(yōu)于其他三維LOD模型，運(yùn)行時(shí)長呈指數(shù)型增長。

2)不同構(gòu)件的UDF模板因其內(nèi)部幾何邏輯的復(fù)雜度不同也存在生成效率上的差異。

因此在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)避免直接生成高精度BIM模型，而是采用遞進(jìn)式的設(shè)計(jì)方式[20]，模型由低LOD等級(jí)向高LOD等級(jí)不斷迭代，一方面能夠在設(shè)計(jì)初期實(shí)現(xiàn)低維度下的高效設(shè)計(jì)反饋；另一方面可以大大增加模型和參數(shù)的復(fù)用性，從而提高設(shè)計(jì)效率。

4 結(jié) 語

筆者根據(jù)鋼混組合梁正向設(shè)計(jì)的具體需求，提出了一種多尺度BIM正向設(shè)計(jì)方法。首先，參照國內(nèi)外LOD相關(guān)規(guī)范，提出了基于模型精細(xì)度的鋼混組合梁模型分級(jí)方案，將鋼混組合梁劃分為4種LOD等級(jí)，并通過結(jié)構(gòu)樹框架和命名規(guī)則建立不同LOD模型的銜接機(jī)制，實(shí)現(xiàn)不同精細(xì)度下模型數(shù)據(jù)的有效傳遞。其次，基于3D Experience平臺(tái)提出了適應(yīng)鋼混組合梁多尺度建模的軟件工作流程，在既有功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼混組合梁正向設(shè)計(jì)的擴(kuò)展，通過集成設(shè)計(jì)邏輯和構(gòu)造原則實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)骨架的半自動(dòng)設(shè)計(jì)，并借助決策表解決了復(fù)雜設(shè)計(jì)邏輯下的理解偏差和工況遺漏問題。最后，按照不同的模型精細(xì)度等級(jí)分別創(chuàng)建鋼混組合梁BIM模型。研究結(jié)果表明：多尺度BIM正向設(shè)計(jì)方法能夠在低LOD等級(jí)下實(shí)現(xiàn)高效的設(shè)計(jì)反饋，提高了模型的復(fù)用性。