摘要:BIM技术在欧美发达国家建筑业的应用已经比较普及,但在我国建筑行业对BIM技术运用越来越多。本文分析了BIM在钢结构详图设计软件开发中的实践。
关键词:BIM;深化设计;STXT软件
一、BIM在钢结构详图设计软件开发
1.STXT软件设计思想。PKPM钢结构施工详图CAD/CAM软件STXT,是国内自主版权的专业钢结构施工详图设计软件,其功能设计框图如图1所示,是以三维模型数据为核心,包括主要构件(梁、柱、支撑等)和细部连接零件(螺栓、焊缝、连接板、加劲肋等),所有构件和连接零件采用了和真实结构相同的实体模型来表示,要绘制的施工图(构件施工详图、零件下料图、安装节点图、平面布置图、立面布置图、零件清单等)都可以由三维模型自动生成;可以产生用于数控机床加工的零件数据文件;可以导出详细的工程量统计表。
2.解决的核心技术。(1)参数化建模。BIM技术的核心就是三维信息模型的建立,它是图形显示、交互以及后期施工图、工程量统计的基础,建立一个完整、精细的三维模型至关重要。STXT软件在三维模型的输入方面分为三个层次结构建模提供了多种快速建模方式,能快速完成主结构建模,同时还提供专业的围护结构建模模块。参数化的构件及截面描述,方便交互编辑,既能完成主结构模型,同时也能补充完成次要结构的输入,如楼梯、围栏、吊车梁等。同时还提供导入DXF网格数据、用户插件等多种辅助的建摸途径,能完成各类结构的模型建立;节点连接的创建在节点连接的精细模型处理上,软件提供了丰富的内部节点库(目前已达381种),通过交互选择关联构件及连接的类型,采用对话框参数化录入的方式直接建立,节点库涵盖了国内钢结构框架结构、钢结构工业厂房结构的常用节点形式;自定义方式创建软件总结了各种连接组成对象的类型,除了各类型钢、常见零件板、螺栓、焊缝、弯折圆管等实体对象进行了参数化描述外,还包括了切割面、切割零件、各类标注、剖面等信息的详细描述及记录,方便对模型进行交互修改,对建立一个真实、完整、准确和精细的模型提供了保证。交互建立的模型对象可以定制为组件、连接,可以重复使用,还可以导入、导出在不同的工程中重复使用,提高效率。(2)以三维信息模型为核心的基本功能。模型显示。在模型显示上分为模型空间、图纸空间两种模式。模型空间显示真实的三维几何模型,提供了多种显示方式,通过对象分类显示控制、ID区间过滤及选择集等方式来控制显示规模。图纸空间提供在建模过程中及时查看各类节点、构件、零件图纸,便于查看建模中的问题。碰撞检查。在钢结构详图设计软件中,构件及零件加工详图都是由三维模型直接产生,直接用于指导加工生产。建立的模型及连接节点是否合理,零件之间是否相互碰撞或螺栓安装是否留有足够的空间,都需要在节点连接创建时综合考虑,避免在安装加工时安装难度大或不合理碰撞情况。钢结构详图设计软件STXT中提供了模型碰撞检测及螺栓安装空间合理检验。可以在三维模型中非常直观的进行模型检查,避免建模和节点中存在的不合理问题。生成图纸。STXT软件中图纸均为真实的三维模型直接变换消隐得到,和模型完全一致,建模时只要保证三维模型准确即可。
建模完成后,STXT软件根据真实的三维模型进行全楼构件、零件的归并与编号,自动生成全套详图图纸,包括布置图、构件图、节点图、零件下料图,还提供了1∶1放样的DXF零件数据文件输出,可以应用于数控机床。工程量统计。软件可以根据三维信息模型及计算统计规则进行工程量统计,对全楼的构件中的用钢进行了详细的统计,输出内容包括零件截面尺寸、零件长度、钢号以及数量等信息。同时还给出全楼零、构件、螺栓、用钢量统计表、分类构件零件明细统计表等,统计的报表数据可以导入Excel表格方便用户进行后续的工程造价工作。(3)图纸管理。详图设计往往工期紧张、周期长,一个比较大的工程,高层的部分还处于设计,底层的已经开始加工、安装和施工了,在施工过程中,模型发生变更的事情时常发生,但是一部分图纸已经调图结束进入加工阶段,如何在后期变更模型时,尽可能的标识图纸的改动量,同时还保证准确性,是详图设计中一个核心问题。STXT程序能自动对全楼构件、零件进行归并编号,可以修改构件编号前缀或起始编号。当模型或连接发生变化时,可以只对变化部分进行编号,未变化部分,编号可以保持不变。自动管理全楼构件、零件图。当连接变更、模型变更时,对于已出图纸,未变化部分可以选择保留,只更新变化部分图纸和增加新的图纸。(4)协同作业。BIM不仅仅是在某个设计阶段的应用,而是贯穿整个生命周期内的各个阶段,实现高度数据共享。目前国内一些比较大钢构公司往往拥有结构设计与详图设计两个部门,同时一些设计公司也开始把业务扩展到详图设计领域。如果能够在详图设计阶段直接采用结构设计模型,既可以节省重复建模的工作,也可以避免二次建模有可能带来的错误,同时还能更好的就建模及细部处理中存在的各类问题与设计方进行交流。
二、基于BIM技术的施工管理
钢结构施工过程一般包括深化设计、加工制作、现场吊装三个板块,三个阶段相互衔接,因此信息的传递十分重要。BIM技术实现了施工管理的高度信息化、集成化。由于在BIM模型建立的过程当中,存储了海量的工程数据。施工单位在编制施工组织或者施工进度计划的时候可以快速的提取有用信息。赋予BIM模型时间参数,便可以建立模型。相比传统的计划编制方式,模型可以模拟实际的施工过程,能够对工程量进行精细化分割,管理人员能很直观的看出施工计划是否存在不合理的地方。根据对工程量精细化分割制定劳动力、材料、机械等资源计划安排以便去完成预定目标,避免出现资源计划安排不够充足而影响施工计划的实施。基于BIM技术编制的施工计划具有强大的可执行性,这是与传统方法编制的施工计划最大的区别。由于能够获取的信息比较全面,施工计划编制时可以提前预见施工过程当中可能存在的问题。传统施工过程当中,管理人员的重心主要是放在问题的协调与解决上,现在则偏重于施工计划的执行,大大的提高了工程建设的效率和质量。
建筑信息模型化是未来建筑行业的发展趋势,BIM的研究对于钢结构建设项目可以实现建筑全寿命周期的管理,它将规划、设计、算量到施工、后期运营维护的相关信息高度集成,有助于提高设计、施工质量,降低工程项目建设成本,具有很好的应用和推广价值。
参考文献:
[1]张娜.BIM技术在我国钢结构行业的应用现状及发展障碍研究[[J].建筑经济,2018,09:96-98.
[2]张建.试分析BIM技术在钢结构工程中的应用[J].科技与创新,2018(12):144.