钢结构BIM三维实体建模出图深化设计的过程,其本质就是进行计算机预拼装、实现“所见即所得”的过程。首先,所有的杆件、节点连接、螺栓焊缝、混凝土梁柱等信息都通过三维实体建模进入整体模型,该三维实体模型与以后实际建造的建筑完全一致;其次,所有加工详图(包括布置图、构件图、零件图等)均是利用三视图原理投影生成,图纸中所有尺寸,包括杆件长度、断面尺寸、杆件相交角度等均是从三维实体模型上直接投影产生的。
三维实体建模出图深化设计的过程,基本可分为四个阶段,具体流程如图4-41所示,每一个深化设计阶段都将有校对人员参与,实施过程控制,由校对人员审核通过后才能出图,并进行下一阶段的工作。
图4-41 钢结构深化设计流程示意图
1)根据结构施工图建立轴线布置和搭建杆件实体模型。导入AutoCAD中的单线布置,并进行相应的校核和检查,保证两套软件设计出来的构件数据理论上完全吻合,从而确保了构件定位和拼装的精度。创建轴线系统及创建、选定工程中所要用到的截面类型、几何参数。
2)根据设计院图样对模型中的杆件连接节点、构造、加工和安装工艺细节进行安装和处理。在整体模型建立后,需要对每个节点进行装配,结合工厂制作条件、运输条件,考虑现场拼装、安装方案及土建条件。
3)对搭建的模型进行“碰撞校核”,并由审核人员进行整体校核、审查。所有连接节点装配完成之后,运用“碰撞校核”功能进行所有细微的碰撞校核。
4)BIM模型出图。
某工程BIM钢结构深化设计如图4-42~图4-44所示。
又如上海世博会,某展馆的垂直承重结构由钢材制成。正面由窄体元件组成,在现场进行组装。
水平结构由木质框架元件组成,地板则由小板块拼成。内部使用木板铺面。外部正面使用富有现代气息的鳞状花纹纸塑复合板,这是一种工业再生产品。
中庭墙壁以及二层的一些墙壁由织物覆盖,并用透明织物覆盖中庭。楼梯和电梯为独立元件。全部建筑元件在进行制造的时候,都必须保证建筑建成后能被分解和再组装。
图4-42 梁柱节点(一)
图4-43 生成图样
此工程采用了三维深化设计软件,把复杂纷乱的连接节点以三维的形式呈现出来,显示出所有构件之间的相互关系,通过这样的设计手段,保证了异型空间结构的三维设计,提高了工作效率和空间定位的准确性,如图4-45和图4-46所示。
又如,某工程钢网架支座节点深化设计模型如图4-47所示,基于BIM模型自动生成的施工图如图4-48所示。(www.xing528.com)
图4-44 构件加工
图4-45 梁柱节点(二)
图4-46 结构系统
图4-47 钢网架支座深化设计模型
完成的钢结构深化图在理论上是没有误差的,可以保证钢构件精度达到理想状态。统计选定构件的用钢量,并按照构件类别、材质、构件长度进行归并和排序,同时还输出构件数量、单重、总重及表面积等统计信息。
图4-48 BIM模型生成网架支座深化设计施工图
通过3D建模的前三个阶段,我们可以清楚地看到钢结构深化设计的过程就是参数化建模的过程,输入的参数作为函数自变量(包括杆件的尺寸、材质、坐标点、螺栓、焊缝形式、成本等)及通过一系列函数计算而成的信息和模型一起被存储起来,形成了模型数据库集,而第四个阶段正是通过数据库集输出形成的结果。可视化的模型和可结构化的参数数据库,构成了钢结构BIM,我们可以通过变更参数的方式方便地修改杆件的属性,也可以通过输出一系列标准格式(如IFC、XML、IGS、DSTV等),与其他专业的BIM进行协同,更为重要的是成为钢结构制作企业的生产和管理数据源。
采用BIM技术对钢网架复杂节点进行深化设计,提前对重要部位的安装进行动态展示、施工方案预演和比选,实现三维指导施工,从而更加直观化地传递施工意图,避免二次返工。
深化设计的数据需要为后续加工和虚拟拼装服务,深化设计内容见表4-1。
表4-1 深化设计内容
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