基于达索系统铁路站前工程BIM正向设计

寂静回声

在过去十多年的BIM实践历程中，由于技术、资源、管理等多方面的限制，BIM设计并没有如预期般快速代替CAD设计，大多数还停留在翻模阶段。本文从BIM技术与专业设计的结合出发，以实践经验为基础，围绕渐进式设计流程、多专业协同、设计校审这几个正向设计场景，探索面向“铁路站前工程BIM正向设计”这一目标的技术难点。

BIM正向设计要求直接应用BIM模型进行设计，而在传统二维设计流程中，铁路站前工程各专业已经积累了成熟的专业设计软件。这其中，既包括某些与二维工程图强关联的软件，例如桥梁孔跨布置软件以二维平曲线要素、竖曲线要素作为输入条件，生成孔跨布置结果，并导出平、立面布置图；也包括某些同时适用于二、三维设计环境的软件，例如配筋计算软件，输入梁截面的轴力、弯矩、扭矩、剪力和尺寸特性、力学属性，调用桥梁设计规范的计算公式和判别标准完成钢筋配置。
当从二维设计流程切换到BIM正向设计流程以后，就需要将BIM技术与专业设计软件相结合，充分发挥既有专业设计软件的作用，通过二维到三维的顺畅过渡实现真正的“正向”流程。
达索系统作为当今主流BIM设计平台之一，通过CATIA和SIMULIA两个模块的转换，实现了BIM设计和有限元仿真分析的无缝衔接。设计人员使用CATIA建立BIM模型，计算分析人员通过SIMULIA在同一数据库环境下访问BIM模型成果，由于BIM模型同时包含了结构的几何信息和材料属性等非几何信息，分析人员直接利用这些信息划分有限元网格，快速开展有限元计算，简化了前处理过程。同时，设计过程中BIM模型的变化能同步反应到有限元几何模型中，重新划分网格即可重新开展有限元计算，省去了传统二维环境下变更CAD设计成果造成的大量前处理工作。
与传统二维设计相比，BIM设计通过三维模型表达几何信息，通过附着于BIM模型上的数据来表达非几何信息，设计成果的数据量大幅度增加，三维几何拓扑运算与数据负荷的加成使得设计效率大打折扣[7]。因此，在BIM设计过程中采取渐进式的设计思路，将变更频繁、变更规模较大的方案设计阶段与较为稳定的详细设计阶段分离，分别采用低精度和高精度模型表达方式，最终形成适用于铁路站前工程的渐进式设计流程。
基于达索系统/CAA架构，开发桥梁方案设计程序，嵌入达索系统软件内部，本程序包含孔跨增、删、改，自动布孔，桥位里程修改，平立交的增加、删除，以及净空检算等功能。最终根据设计成果创建特征级方案级桥梁BIM模型。




BIM正向设计无法在粗放的管理模式下生存，没有强有力的企业级管理，则难以形成技术迭代，无法从根本上发挥BIM技术的优势。真正的BIM正向设计模式，应该是整个设计过程的流程再造与优化升级，是可落地的、可形成持续生产力的设计模式[11]，而不仅是尝试性的技术探索。因此，需要技术与管理两方面的总体规划，需要企业层面的体系化支撑。