建筑信息模型BIM在钢桥制造中的应用

冀笑瑀

摘 要：建筑信息模型BIM是以三维建模为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。本文采用revit参数化建模方法，结合衡水武邑下承式钢桥钢桥项目实例，进行了钢桥各个构件的建模与分析。融合结构整体各个构件的“族”中的信息，进而形成整个复杂结构的建筑信息模型，从而形成一个对建筑物信息和数据的平台。

关键词： 信息化技术，建筑信息模型（BIM），衡水武邑下承式钢桥

0 引言

近几年来，我国的桥梁建设发展迅速，但是桥梁中的钢桥所占的比例很低。据不完全统计，我国的钢桥比例不到2%，而美国钢桥的比例约占33%。可以预测，未来几十年钢桥以其抗震性好、自重轻、施工周期短、绿色环保，在国内将拥有巨大的市场。尤其是在大型、特大型钢桥项目，如已建及港珠澳大桥，对钢桥制造与施工提出了更高的要求。

BIM以3D数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据系统，作为一个平台将建筑物生命周期不同阶段的数据、过程和资源整合起来形成对工程对象的完整描述。

1 基于“族”的参数化建模方法

参数化建模，指的是用参数来控制图元的行为和属性，并定义构件之间的逻辑关系，同时参数还可以提供设计对象的附加信息，设计师可以通过修改参数来更改模型中发构件大小、形状，从而来实现自己的设计目标。

目前，基于BIM技术建模使用较为广泛的参数化设计软件就是Autodesk公司开发的revit软件，该软件提出了“族”的概念，“族”是参数化建模的最好体现。

2 工程实例分析

2.1衡水武邑钢桥简介

该桥是武邑县冀衡路与河钢路连接线工程，由于路线与省道S040交角仅为33°，不满足常规桥梁设置条件，因此主桥上部采取90m简支下承式钢箱拱桥，一孔跨越省道S040，下部采用柱式墩、U形台，承台接钻孔灌注桩基础。

本文只研究主桥，钢箱拱桥中心桩号为K2+806.873，起点桩号为K2+658.758，终点桩号为K2+954.988。该桥上跨省道S040，由于路线与省道S040交角仅为33°，不满足常规桥梁设置条件，因此主桥上部采取90m简支下承式钢箱拱桥，一孔跨越省道S040，下部采用柱式墩、U形台，承台接钻孔灌注桩基础 。

本桥结构复杂、设计以及施工难度都较大，施工单位在进行任何一项工序前均须对结构尺寸、平面坐标、高程等关键部位进行复核，发现问题应该及时和设计单位沟通。确保施工的安全性。

2.2该桥中的难点

该桥杆件数量多，主桥主体结构除主纵梁顶板板材采用Q235qDZ25钢外，其余的拱肋、主纵梁、横梁板材均采用Q345qD钢，其他附属结构采用Q235B钢。除此之外还需设置吊杆，剪力钉等先关的结构。

由于结构的复杂性，造成了出现问题的可能性，比如杆件连接问题、碰撞问题致使返工、工期延迟等；另外，结构的复杂性与多样性也导致制造的复杂性，比如吊杆索力的精确测量和安装、技术准备难度大、制造工序复杂，不易于生产配置管理等。

突破这些难点是施工中的关键，也是核心技术的所在。

2.3 BIM在技术准备中的优势与研究方向

目前，技术准备工作主要依据设计院提供的二维设计图展开，主要包括设计图的工艺性审核、制造工艺图转化以及工艺编制等工作。设计图的工艺性审核，主要从制造角度出发，对其构件不利于制造之处提出建议，同时兼顾设计的准确性审核，主要对构件规格数量、连接状况、有否碰撞冲突等方面进行审核，对其疏漏错误之处提出修订。

而Revit从2009版本以后推出的体量设计这一方案设计工具，在处理复杂的桥梁造型时表现出了强大的设计能力。该软件中提出了“族”的概念，“族”是参数化建模的最好体现，类似于CAD里面的图块，但又不同于图块。每个族在创建的时候都能定义其类别并且可以被修改，每个“族”图元能够定义多种类别，比如桥墩属于结构基础类别。在BIM中，建筑模型就是由这些“族”有机系统“搭接”起来的，又因为被设计师创建的各种类别的“族”包含着该类别建筑构件的所有信息，这样创建的模型与传统的几何模型不同，是真正的建筑信息。

2.3 BIM 技術在推广中遇到的挑战

建筑信息模型BIM思想是由Charles Eastman教授于20世纪70年代提出。2002年，BIM作为一种用于建设工程设计、施工、管理的创新方法在国际上推出的，其理论基础主要来源于制造行业集CAD、CAM于一体的计算机集成制造系统3。今年来，BIM作为建筑业革新性的理念和技术，正在受到国内外学者和业界的广泛关注，BIM技术发展迅速，成为建筑信息化领域最热门的研究方向。

然而，通过冷静的思考后发现，BIM在推广中有很大的难度。因为：传统的CAD平台生产效率高，而Revit平台效率低短期内无法满足设计生产需要；培训成本高、难度大；已有的项目设计任务很重，而revit学习要耗费大量的时间；并且过程过于透明，在施工现场推广遭到一些人的反对，所以这时，公司发现要在短期内用revit完全取代CAD不太现实。

3 结论

在我国的桥梁建设发展迅速，但是桥梁中的钢桥所占的比例相对较低的背景下。本文结合衡水武邑工程项目实例，运用revit下的“族”参数化建模方法，对各个构件的信息整合，从而形成整个建筑信息模型。本文的研究，为揭示BIM技术中应用优势与研究方向提供了基础，并通过分析BIM推广过程中遇到的挑战，为推广BIM的应用提供理论支持。

参考文献：

[1]宋红飞. BIM技术在钢桥制造中应用研究方向探讨.铁路技术创新期刊.武汉.2012

[2]周毅，李曦，陈永祥. 工程设计中应用建筑信息模型的主要障碍与对策. 北京： 建筑经济期刊， 2012.

[3]田晨曦.建筑信息模型（BIM）技术扩散与应用研究.硕士论文，2014

[4]汪彬.建筑信息模型（BIM）在桥梁工程上的应用研究. 硕士论文， 2015.