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在阿爾卑斯山脈用BIM技術建一座橋
2019-10-22 來源:ALLPLAN Whitepaper 

  2007年,政府宣布計劃在瑞士阿爾卑斯山脈的塔米納(Tamina)山谷設計和建造一座橋梁。因為周圍的山體滑坡經常將道路損毀,通往山谷的現有道路急需維修。該地區的土木工程師認為,從長遠來看,在山谷上建一座橋要比不斷維修谷底的道路更經濟、安全。歷時4年,塔米納峽谷大橋建成通車。該橋為非對稱混凝土拱橋,全長417米,主跨長265米。拱肋及橋面結構足夠堅固,可以承受來自山區峽谷的強風,以及抵抗地震。與此同時,外形美觀又輕巧,用料經濟。由于該橋在設計時,利用復雜的BIM軟件解決了在陡峭山體兩側不同高度建設的難題,使得這座既輕薄優雅,又結構強大的峽谷大橋成為可能。

  詳細的設計建模

  Allplan公司的品質部主管、BIM技術的早期支持者Daniel Bittrich表示:“最初,政府和承包商并不確定該設計能否建成。因此,設計師必須提供一個非常詳細的模型。而這個模型是在BIM中創建的,由于軟件中允許使用細長的截面,這使得橋梁可以建造得更為優雅,同時節省材料和成本。”

  BIM與CAD完全不同。Bittrich進一步解釋說,“使用CAD,你可以像使用數字繪圖板一樣使用軟件來創建線條、陰影、文本等。然而,使用BIM,卻可以創建一個三維模型,并將其用于傳輸、協作、模擬和優化。同時,這個BIM設計模型,還可以用于可視化、成本估算、結構和能源分析,協調設計人員、承包商和業主。”

  使用BIM進行設計的優點之一是,與傳統繪圖方法相比,它可以讓工程師們追求更漂亮、更新穎的設計。Bittrich說:“如果你所能做的就是基于傳統的圖紙進行設計,那么在美學層面上,它們可能不會像你的競爭對手所做的那樣令人驚嘆,因為你缺乏數字建模專業的前沿設計能力。你的設計也會消耗更多的能源,導致更多的二氧化碳排放。他們可能會為技術設施分配空間,但這些空間最終可能會在建設結束時被浪費掉,因為事實證明這些空間并不被需要。”Bittrich接著解釋了為什么不使用最新的BIM技術將會損害公司的聲譽。“最糟糕的可能是,你所在的咨詢公司不會再招收到年輕的人才。因為誰想在電腦上畫圖賺錢,而不是像電子游戲那樣在電腦上創建數字模型呢?”

  BIM值得花時間和精力嗎?

  目前的BIM設計過程包括三個主要部分:跨學科協作、結構性檢查、成本優化。

  設計過程中的每一個主體——道路工程師、橋梁工程師、結構工程師、巖土工程師,都有不同的角色定位,需要不同的信息來完成他們的工作。他們一般通過維護自己的文檔,來獲取并處理在各自的工作中需要了解的內容。

  Bittrich說:“道路工程師通常對橋梁設計的細節不感興趣,也可能對某一特定地點帶來的地質問題不感興趣。然而,他們各自的模型和文檔卻都需要描述同一個項目。因此,當工程師們將這些模型上傳到像Bimplus這樣的BIM平臺上時,所有不同專業的模型結合起來,會很容易發現沖突和不一致,然后可以在協調會議上討論和解決這些問題。”

  一旦發現沖突,會導致產生昂貴的費用,并且會在解決沖突問題時使項目進展滯后。例如,如果預制橋面板與支座或梁的安裝相沖突,在使用CAD設計的項目中,這種情況可能直到施工到那一階段時才會顯現出來。在BIM中,問題甚至可以在工作開始之前就被發現和糾正,并確保項目的每一位參與者都能在同一個平臺上進行交流。

  為達到精確設計這一目的,特殊的軟件工具可以進一步加強對橋梁或結構“可建造性”的分析。這些解決方案通過分析“聯合模型”來發現潛在的問題,“聯合模型”將不同工程師使用的各種單獨的模型數據組合成一個完整的模型。這個基于規則的檢查軟件,不僅可以發現和報告整體設計中的潛在沖突,還可以驗證它是否符合建筑規范和政府法規。

  Bittrich說:“BIM當然可以幫助承包商獲得比通常少很多錯誤的設計,并使他們更容易在截止日期和預算前完成工作。這顯然也符合項目所有者的利益。”業主將從減少建設延誤的成本和更準確的投標中獲得更大的益處。一旦大橋建成,維修將會更加容易,檢查也不會那么麻煩。

  就建筑環境而言,BIM可以預測結構對周圍區域的影響,例如施工現場環境的破壞對周圍的影響,以及橋梁的最終外觀與周圍環境的和諧性,這兩者在人口密集的城市地區都顯得尤為重要。

  我們已經看到BIM如何幫助利益相關者改善合作,防止沖突,所有這些都有助于成本優化。然而,有時聽到的關于BIM的反對意見之一是,對于軟件的投資,以及學習BIM軟件所耗費的成本較大,例如工程師們難以改掉以往的設計習慣。

  Bittrich說:“BIM是否值得花時間和精力?這并不是一個問題。事實上,如果一家咨詢公司不拓展BIM能力,它遲早會倒閉。非BIM設計更容易出現漏洞和成本超支。”雖然很難精確計算BIM項目所節省的成本,但他補充說,“如果沒有BIM的介入,由于許多細小的問題被忽略,因此設計的過程會變得非常流暢。但當這些問題在建筑工地暴露出來時,就已經為時過晚。設計必須改變,這需要花費時間和金錢,重要的結構可能需要重新設計,可能會有其他不可預測的費用和延遲。也許在冬天來臨之前,建筑無法完工。新的軟件可能在某一時刻開始發揮作用。業主可能會超出預算,要求進一步修改以降低成本。這就是項目失控的原因,造成了數年的拖延,而且產生的費用是最初預估的好幾倍。BIM能夠顯著降低此類事情發生的風險。這才是它的真正價值所在。”

  BIM的未來將走向何方?Bittrich給出的回答是,在設計階段之外使用它,并在整個施工過程中使用它,這也是一項現在正在進行的工作。“在未來,BIM將不僅僅局限于在設計和施工中使用,”Bittrich說,“其中創建的數字模型將直接用于制造和建設。推土機將完全由計算機控制,機器人將焊接并進行砌體工作。BIM也將應用于施工后的設施管理。”

  他預測,BIM將變得更加強大,并將被授權用于重要的項目,就像現在許多國家正在推廣應用的一樣。“20年后,沒有人能想象沒有BIM的建設項目,在我們這個時代是如何完成的。”

  資料來源 / ALLPLAN Whitepaper



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