BIM在钢结构详图设计软件开发中的实践

第三届工程建设计算机应用创新论坛论文集上海.2011PAGEBIM在钢结构详图设计软件开发中的实践张晓龙夏绪勇马恩成建研科技股份有限公司[摘要]BIM以其先进的理念及在工程中成功应用受到越来越多的关注，钢结构详图深化设计软件STXT基于其思想进行开发，采用以三维模型数据为核心，参数化建模及读取PKPM结构设计模型来完成模型搭建，进行详图设计。真实的三维模型显示方便实时查看、模型检查，通过三维模型自动生成全套施工图纸及进行工程量统计，本文将围绕上述特点进行了详细阐述。[关键词]BIM深化设计钢结构详图STXT1前言随着计算机技术术的不断发展展，BIM以先进的理理念和对整个个建筑行业生生产效率的极极大提升受到到广泛关注。与传统的2D绘制图纸相比，其最大的优势是建立了真实的三维信息模型，直接通过三维模型提取需要的各项信息，同时便于检查、交互修改，能自动实现模型对象关联管理，模型数据能最大程度的共享。目前国内深化设设计基本都是是停留在二维维绘制状态，手手工绘制强大大非常大，而而且由于钢结结构形式多样样，截面种类类多，节点连连接复杂，准准确性也难以以保证。如果果能够借鉴BIM的理念，开发发优秀的详图图设计软件，协助详图设计人员完成钢结构后期的加工、制作详图设计，不但能提升效率，还可以减少详图设计中的各类问题。因此，在由中国国建筑科学研研究院PKPPMCADD设计软件事事业部开发完完成了钢结构构详图设计软软件STXT，下面将围围绕着软件的的相关功能特特点进行介绍绍。2STXT软软件简介PKPM钢结构构施工详图CAD/CCAM软件STXT，是国内自自主版权的专专业钢结构施施工详图设计计软件，其框框图如图1所示，是以以三维模型数数据为核心，包包括主要构件件（梁、柱、支支撑等）和细细部连接零件件（螺栓、焊焊缝、连接板板、加劲肋等等），所有构构件和连接零零件采用了和和真实结构相相同的实体模模型来表示，要要绘制的施工工图（构件施施工详图、零零件下料图、安安装节点图、平平面布置图、立立面布置图、零零件清单等）都都可以由三维维模型自动生生成；可以产产生用于数控控机床加工的的零件数据文文件；可以导导出详细的工工程量统计表表。STXT软件中中，建立了内内部连接类型型库（目前已已经达到381种）：针对对性强，涵盖盖了国内钢结结构框架结构构、钢结构工工业厂房结构构的常用节点点形式；紧扣扣国内规范要要求；参数设设置简单明了了，且根据选选择的连接部部位与截面给给出了合理的的初始参数，对对可能出现矛矛盾的参数之之间进行合理理性关联。对对于不能自动动建立节点类类型，软件提提供了自定义义创建的方式式，适合于目目前连接库中中没有的各种种复杂节点形形式。用户可可以交互的添添加连接板、螺螺栓、焊缝，对对构件、零件件进行切割等等操作，交互互的创建各种种连接形式。图1钢结构详图设计软件框图钢结构详图设计计软件STXT可以单独使使用，也可以以和PKPM结构设计软软件配合使用用，详图设计计软件可以直直接读取PMCAD或STS建立的三维维模型；也可可以读取SATWE、TAT、PMSAP三维分析软软件的设计内内力，自动完完成全楼节点点设计。图1钢结构详图设计软件框图3软件的核心心问题3.1参数化建建模BIM技术的核核心就是三维维信息模型的的建立，它是是图形显示、交交互以及后期期施工图、工工程量统计的的基础，建立立一个完整、精精细的三维模模型至关重要要。图3楼梯等次结构图2钢框架三维模型moxingmoxing模型STXT软件在在三维模型的的输入方面分分为三个层次图3楼梯等次结构图2钢框架三维模型moxingmoxing模型1）结构建模：：提供了多种种快速建模方方式，能快速速完成主结构构建模，同时时还提供专业业的围护结构构建模模块，图2为一个框架模型图。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，如图3。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；2）节点连接的的创建：在节节点连接的精精细模型处理理上，软件提提供了丰富的的内部节点库库（目前已经经达到381种），通过交交互选择关联联构件及连接接的类型，采采用对话框参参数化录入的的方式直接建建立，节点库库涵盖了国内内钢结构框架架结构、钢结结构工业厂房房结构的常用用节点形式；；图4模型管理图3）自定义方式式创建：软件件总结了各种种连接组成对对象的类型，除除了各类型钢钢、常见零件件板、螺栓、焊焊缝、弯折圆圆管等实体对对象进行了参参数化描述外外，还包括了了切割面、切切割零件、各各类标注、剖剖面等信息的的详细描述及及记录，可以以方便的对模模型进行交互互修改，对建建立一个真实实、完整、准准确和精细的的模型提供了了保证。交互互建立的模型型对象可以定定制为组件、连连接，可以重重复使用，还还可以导入、导导出在不同的的工程中重复复使用，提高高效率。图4模型管理图3.2以三维信信息模型为核核心的基本功功能1模型显示在模型显示上分分为模型空间间、图纸空间间两种模式。模模型空间显示示真实的三维维几何模型，提供了多种显示方方式，通过对象分类显示控制制、ID区间过滤及选选择集等方式式来控制显示规模。图纸空空间提供在建建模过程中及及时查看各类类节点、构件件、零件图纸纸，便于查看看建模中的问问题。2碰撞检查在钢结构详图设设计软件中，构构件及零件加加工详图都是是由三维模型型直接产生，直直接用于指导导加工生产。建建立的模型及及连接节点是是否合理，零零件之间是否否相互碰撞或或螺栓安装是是否留有足够够的空间，都都需要在节点点连接创建时时综合考虑，避避免在安装加加工时安装难难度大或不合合理碰撞情况况。钢结构详详图设计软件件STXT中提供了模模型碰撞检测测及螺栓安装装空间合理检检验。可以在在三维模型中中非常直观的的进行模型检检查，避免建建模和节点中中存在的不合合理问题。3生成图纸STXT软件中中图纸均为真真实的三维模模型直接变换换消隐得到，和和模型完全一一致，建模时时只要保证三三维模型准确确即可。建模模完成后，STXT软件根据真真实的三维模模型进行全楼楼构件、零件件的归并与编编号，自动生生成全套详图图图纸，包括括布置图、构构件图、节点点图、零件下下料图，还提提供了1：1放样的DXF零件数据文文件输出，可可以应用于数数控机床。4工程量统计计软件可以根据三三维信息模型型及计算统计计规则进行工工程量统计，对对全楼的构件件中的用钢进进行了详细的的统计，输出出内容包括零零件截面尺寸寸、零件长度度、钢号以及及数量等信息息。同时还给给出全楼零、构构件、螺栓、用用钢量统计表表，分类构件件零件明细统统计表等，统统计的报表数数据可以导入入Excel表格方便用用户进行后续续的工程造价价工作。3.3图纸管理理图5编号设置图5编号设置详图设计往往工工期紧张、周周期长，一个个比较大的工工程，高层的的部分还处于于设计，底层层的已经开始始加工、安装装和施工了，在在施工过程中中，模型发生生变更的事情情时常发生，但但是一部分图图纸已经调图图结束进入加加工阶段，如如何在后期变变更模型时，尽尽可能的标识识图纸的改动动量，同时还还保证准确性性，是详图设设计中一个核核心问题。图6图纸管理图6图纸管理STXT程序能能自动对全楼楼构件、零件件进行归并编编号，可以修修改构件编号号前缀或起始始编号，如图5所示。当模型型或连接发生生变化时，可可以只对变化化部分进行编编号，未变化化部分，编号号可以保持不不变。自动管管理全楼构件件、零件图。当当连接变更、模模型变更时，对对于已出图纸纸，未变化部部分可以选择择保留，只更更新变化部分分图纸和增加加新的图纸，如如图6所示。3.4协同作业业BIM不仅仅是是在某个设计计阶段的应用用，而是贯穿穿整个生命周周期内的各个个阶段，实现现高度数据共共享。目前国国内一些比较较大钢构公司司往往拥有结结构设计与详详图设计两个个部门，同时时一些设计公公司也开始把把业务扩展到到详图设计领领域。如果能能够在详图设设计阶段直接接采用结构设设计模型，既既可以节省重重复建模的工工作，也可以以避免二次建建模有可能带带来的错误，同同时还能更好好的就建模及及细部处理中中存在的各类类问题与设计计方进行交流流。图7读取PKPM结构模型及分析内力目前国内设计主主要还是采用用PKPM的设计软件件来进行辅助助设计，钢结结构详图设计计软件STXT提供与PKPM设计软件的的无缝接口，能能载入PKPM结构模型与与设计内力。设设计建模采用用PMCAD或者STS，设计采用用三维分析软软件SATWE、TAT或者PMSAP完成时，详详图设计软件件可以直接读读取其三维模模型，并且可可以读取三维维分析软件的的设计内力，自自动完成全楼楼节点设计，并并提供详细的的计算书。图7读取PKPM结构模型及分析内力4结论综上所述，可以以得出以下结结论：1、钢结构详图图设计软件STXT，以三维模模型数据为核核心，能完成成模型搭建、节节点录入、加加工详图生成成、工程量统统计等基本功功能；2、提供了模型型碰撞检测及及螺栓安装空空间合理检验验。可以在三三维模型中非非常直观的进进行模型检查查，避免建模模和节点中存存在的不合理理问题；3、详图设计由由于工期紧张张、周期长，往往往存在设计计后期模型变变更的可能，软软件提供的编编号及图纸管管理，能自动动对变化模型型单独编号，标标示变化的图图纸，解决了了详图设计中中的一个核心心问题；4、软件能无缝缝衔接PKPM设计模型、分分析模型以及及STS的节点设计计结果模型，使使结构设计与与详图设计能能协同作业，避避免了二次建建模可能的错错误，提高了了效率，缩短短了工程周期期，节约了成成本，为设计计方和施工方方的合作提供供了一种新的的可能。张晓龙，男，11981年10月生，工