張少朋

(中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300308)

鐵路建設(shè)行業(yè)中BIM(Building Information Model，建筑信息模型)是以三維(3D)技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了鐵路建設(shè)工程各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)?；贐IM技術(shù)，可對(duì)鐵路建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)及管理，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、集成和可視化的4D施工管理[1]。自2014年鐵路BIM聯(lián)盟成立以來(lái)，BIM技術(shù)在鐵路行業(yè)的應(yīng)用取得了跨越式的發(fā)展，由最初的側(cè)重于方案展示應(yīng)用到如今的設(shè)計(jì)、計(jì)算、出圖等不同方面。

中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司以達(dá)索軟件為主平臺(tái)，已成功研發(fā)鐵路工程BIM協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，率先實(shí)現(xiàn)全專業(yè)協(xié)同BIM設(shè)計(jì)和鐵路BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的落地應(yīng)用。橋梁作為鐵路工程重要的站前專業(yè)，BIM設(shè)計(jì)流程包括設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、BIM模板設(shè)計(jì)、骨架設(shè)計(jì)、BIM模型組裝及BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用等。以鐵路橋墩BIM設(shè)計(jì)為例，主要是按照“骨架-模板-實(shí)例化”建模思路(如圖1所示)開(kāi)展，基于鐵路空間線位可快速形成空間坐標(biāo)系，所有的橋墩都是通過(guò)若干個(gè)坐標(biāo)系進(jìn)行定位，這些起到定位功能的坐標(biāo)系群，就是“骨架”；將不同鐵路橋墩模型集成于一個(gè)模型中，同時(shí)將相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)開(kāi)放，這就是“模板”，本文重點(diǎn)闡述橋墩模板的設(shè)計(jì)過(guò)程及相關(guān)應(yīng)用。

圖1 鐵路橋墩BIM設(shè)計(jì)思路

1 橋墩參數(shù)化設(shè)計(jì)

鐵路橋墩大多數(shù)為圓端實(shí)體流線型橋墩，根據(jù)設(shè)計(jì)構(gòu)想，橋墩墩身各結(jié)構(gòu)面為空間曲面，橋墩墩身設(shè)計(jì)線條簡(jiǎn)潔、流暢，空間定位精度要求很高，二維表達(dá)及施工難度大，一般BIM 建模軟件很難精確設(shè)計(jì)墩身各曲面[2]。達(dá)索系統(tǒng)軟件是世界領(lǐng)先的3D 設(shè)計(jì)軟件，廣泛應(yīng)用于機(jī)械航空領(lǐng)域，在解決復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)空間建模方面有自己的優(yōu)勢(shì)[3],借助其強(qiáng)大的空間造型建模能力及參數(shù)能力，可實(shí)現(xiàn)橋墩參數(shù)化模板的設(shè)計(jì)。

1.1 橋墩BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

鐵路橋墩模型精度等級(jí)滿足《鐵路工程信息模型交付精度標(biāo)準(zhǔn)》(1.0版)中LOD3.5級(jí)的要求，與二維圖紙施工圖階段保持一致，創(chuàng)建橋墩精細(xì)化BIM模型，包括墊石、頂帽、托盤(pán)及墩身，同時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確反映泄水坡、倒角、開(kāi)槽等細(xì)節(jié)構(gòu)造?！督桓稑?biāo)準(zhǔn)》中對(duì)于鐵路橋墩的幾何信息和非幾何信息有明確的要求，簡(jiǎn)支梁橋墩模型的基本信息見(jiàn)表1。其中IFD編碼為針對(duì)構(gòu)件不同空間位置、專業(yè)需求進(jìn)行的編碼，構(gòu)件以被賦予的這一串編碼作為自己的“身份標(biāo)識(shí)”，其目的是為了使程序通過(guò)檢索IFD編碼，找到目標(biāo)構(gòu)件，使整套模型更易于使用、管理。

表1 鐵路橋墩基本信息

BIM中的Information可以說(shuō)是BIM的靈魂，脫離了信息的三維模型不能稱之為BIM模型[4-5]。橋墩模型的信息包含幾何信息和非幾何信息，幾何信息等可通過(guò)BIM模型直觀地表達(dá)出來(lái)，非幾何信息如混凝土強(qiáng)度等級(jí)、環(huán)境等級(jí)、IFD編碼等無(wú)法通過(guò)模型直觀表達(dá)，需要將這些附加信息以IFC屬性賦在模型上，橋墩BIM模型信息見(jiàn)圖2。

圖2 橋墩BIM模型信息

1.2 橋墩參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程

BIM參數(shù)化設(shè)計(jì)得到的不是一系列的結(jié)果，而是生成結(jié)果的工具，參數(shù)就是大量的數(shù)據(jù)，規(guī)則即參數(shù)之間的邏輯架構(gòu)，而設(shè)計(jì)結(jié)果只不過(guò)是這種狀態(tài)下涌現(xiàn)出的一種最優(yōu)解[6]。某鐵路橋墩參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程如圖3所示。參數(shù)化建模技術(shù)是一種幾何和智能工程混合的建模技術(shù)[7]，達(dá)索以其強(qiáng)大的參數(shù)化功能，能夠?qū)崿F(xiàn)基于相關(guān)開(kāi)放參數(shù)的幾何表達(dá)。基于EKL語(yǔ)言(Enterprise Knowledge Language，達(dá)索內(nèi)部企業(yè)知識(shí)語(yǔ)言)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)橋墩結(jié)構(gòu)的參數(shù)化集成，并將相應(yīng)參數(shù)開(kāi)放，即可實(shí)現(xiàn)橋墩的參數(shù)化設(shè)計(jì)。

根據(jù)B780CF鋼的特性，選擇了2種不同廠家的進(jìn)口焊條進(jìn)行焊接試驗(yàn)，焊接材料的化學(xué)成分典型值見(jiàn)表3，力學(xué)性能典型值見(jiàn)表4。

傳統(tǒng)的后期制作技術(shù)通過(guò)錄音來(lái)實(shí)現(xiàn)影視動(dòng)畫(huà)的有聲化，很少體現(xiàn)流派風(fēng)格和美學(xué)原則。隨著時(shí)代需求的變化，對(duì)白制作技術(shù)逐漸成熟。一方面，后期制作要體現(xiàn)對(duì)白的距離感，通過(guò)遠(yuǎn)近不同的聲音感覺(jué)，呈現(xiàn)差異化的藝術(shù)效果；另一方面，后期制作要體現(xiàn)對(duì)白的空間感，增強(qiáng)觀眾的立體感受。對(duì)白制作技術(shù)包括控制直達(dá)聲反射聲比例、營(yíng)造混響效果、合理調(diào)控音量與音色。

圖3 橋墩參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程

else

else if dsg<=22 and dsg>17 {qdzc=2.4 qdhc=5.6 lscsd=0.212}

if `地震加速度(g)`<=0.1 and dsg<=11

ifdsg<=11 {qdzc=2 qdhc=5.6 lscsd=0.251}

{qdzc=1.8 qdhc=5.6 lscsd=0.276}

例如橋墩墩全高發(fā)生變化時(shí)，按照一定設(shè)計(jì)規(guī)則，橋墩結(jié)構(gòu)尺寸將發(fā)生相應(yīng)調(diào)整。參數(shù)化設(shè)計(jì)代碼摘選如下：

{

從業(yè)人員包含單位在崗職工，再就業(yè)離退休人員，聘用的外籍人員和港澳臺(tái)人員，領(lǐng)取補(bǔ)貼的兼職人員，直接支付工資的勞務(wù)工以及個(gè)體從業(yè)人員，農(nóng)村從業(yè)人員和非正規(guī)從業(yè)人員。隨著社會(huì)的發(fā)展，更多新的就業(yè)形式不斷出現(xiàn)，使得從業(yè)人員種類也會(huì)不斷增加和改變。那么工傷保險(xiǎn)只有按各種從業(yè)人員情況制定不同的參保方式和費(fèi)率，實(shí)行行業(yè)費(fèi)率與人員費(fèi)率相結(jié)合的參保方式才有可能在未來(lái)實(shí)現(xiàn)所有勞動(dòng)者都有工傷保險(xiǎn)保駕護(hù)航。

else if dsg<=17 and dsg>11 {qdzc=2.2 qdhc=5.6 lscsd=0.234}

/*根據(jù)墩高調(diào)整墩截面尺寸，qdzc橋墩縱長(zhǎng),qdhc橋墩橫長(zhǎng),lscsd托盤(pán)頂流水槽深度*/

else {qdzc=2.8 qdhc=5.6 lscsd=0.17}

對(duì)上述項(xiàng)目之外，現(xiàn)階段無(wú)法預(yù)料的其他費(fèi)用，按不包括固定資產(chǎn)折舊和利息凈支出之外的其他各項(xiàng)費(fèi)用之和的5%計(jì)算，按除折舊和利息凈支出。

}

通過(guò)基于BIM的橋墩參數(shù)化集成設(shè)計(jì)，形成了中國(guó)鐵設(shè)內(nèi)部通用橋墩設(shè)計(jì)模板，能夠總結(jié)提煉出適用于鐵路橋墩的建模標(biāo)準(zhǔn)、建模方法、模型分級(jí)及快速建模方法，為后續(xù)項(xiàng)目開(kāi)展提供有效解決方案及可復(fù)用模板。

2 基于BIM的規(guī)范檢查

現(xiàn)階段是通過(guò)達(dá)索內(nèi)置EKL實(shí)現(xiàn)部分BIM幾何模型的規(guī)范檢查，但需要手動(dòng)編制，效率低且覆蓋面不全。后期應(yīng)實(shí)現(xiàn)基于鐵路規(guī)范的自動(dòng)化規(guī)范檢查，將鐵路規(guī)范轉(zhuǎn)換為計(jì)算語(yǔ)言，自動(dòng)從BIM模型提取幾何屬性信息，進(jìn)行合規(guī)檢查。

基于常用鐵路規(guī)范，通過(guò)EKL編程實(shí)現(xiàn)橋墩結(jié)構(gòu)尺寸檢查，其技術(shù)路線如圖4所示。在Engineering Rule Capture工作臺(tái)下，可以通過(guò)知識(shí)工程語(yǔ)言為模型制定特殊的規(guī)則(Rule)或檢查(Check)，使創(chuàng)建的模型能夠滿足特定的要求。例如按照《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，順橋方向的支承墊石邊緣距頂帽邊緣距離不應(yīng)小于0.20 m，利用EKL實(shí)現(xiàn)基于BIM模型的結(jié)構(gòu)尺寸檢查，具體代碼如圖5所示。

以TMT-B、TMT-A為因變量，其他因素為自變量，行Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，TMT-B、TMT-A與FPG、TG、TC、HDL-C、LDL-C無(wú)相關(guān)性（r=0.082、0.081、0.102、-0.026、0.029/0.078、0.083、0.103、-0.032、0.031，P ＞ 0.05）， 與BMI、HOMA-IR呈正相關(guān)（r=0.198、0.218，0.235、0.312，P＜0.05）。

圖4 基于BIM開(kāi)展規(guī)范檢查技術(shù)路線

圖5 基于EKL實(shí)現(xiàn)橋墩規(guī)范檢查

鐵路橋墩參數(shù)模板設(shè)計(jì)完成后，有必要基于BIM開(kāi)展規(guī)范檢查。利用Revit軟件實(shí)現(xiàn)基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的自動(dòng)化審查，即通過(guò)Revit進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，提取結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)，根據(jù)規(guī)范轉(zhuǎn)譯功能，執(zhí)行檢查驗(yàn)證。具體工作流程一般包含四步：①規(guī)則解釋；②提取屬性參數(shù)；③檢查執(zhí)行；④檢查報(bào)告[8-10]。

3 基于BIM的設(shè)計(jì)應(yīng)用

串聯(lián)BIM設(shè)計(jì)是以翻模為主的設(shè)計(jì)模式，其特征是BIM建模工程位于勘察設(shè)計(jì)流程結(jié)束之后，翻模后的模型主要起到輔助設(shè)計(jì)作用，BIM未能融入到設(shè)計(jì)流程中。并聯(lián)BIM設(shè)計(jì)是以正向建模為主的設(shè)計(jì)模式，其特征是伴隨勘察設(shè)計(jì)開(kāi)展BIM正向建模，發(fā)揮BIM參數(shù)化、可視化、可協(xié)同的優(yōu)勢(shì)為設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)賦能，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效，在完成BIM模型創(chuàng)建的同時(shí)完成出圖算量。

要想實(shí)現(xiàn)BIM的正向設(shè)計(jì)，需要將將設(shè)計(jì)模式從串聯(lián)改為并聯(lián)，正向建模與設(shè)計(jì)工作同步開(kāi)展是方向。從串聯(lián)模式改為并聯(lián)模式，一方面避免了BIM翻模作為設(shè)計(jì)終點(diǎn)線，另一方面將方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、有限元分析與BIM正向建模等有機(jī)地結(jié)合，形成統(tǒng)一設(shè)計(jì)流程，最終實(shí)現(xiàn)工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)和設(shè)計(jì)出圖等功能，才能煥發(fā)BIM在設(shè)計(jì)階段的生命力，以BIM為核心的橋墩設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖6。

圖6 以BIM為核心的橋墩設(shè)計(jì)流程

3.1 基于BIM的有限元分析

達(dá)索軟件同時(shí)將建模Caita模塊和有限元分析Simula模塊部署在3DE平臺(tái)上，能夠?qū)崿F(xiàn)從BIM建模到有限元分析計(jì)算的無(wú)縫銜接?；赑ython語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn)部分塑性材料參數(shù)及本構(gòu)模型的添加，同時(shí)能夠建立旨在提高計(jì)算效率的整體計(jì)算流程，實(shí)現(xiàn)鐵路結(jié)構(gòu)工程從BIM設(shè)計(jì)到數(shù)值分析的無(wú)縫銜接。橋墩有限元分析技術(shù)路線及結(jié)果如圖7、圖8所示。

圖7 橋墩有限元分析技術(shù)路線

圖8 基于BIM的橋墩有限分析結(jié)果

3.2 基于BIM的結(jié)構(gòu)出圖

在不久的將來(lái)，參與建設(shè)的各個(gè)締約方或?qū)⒏鼜V泛地采用BIM技術(shù)，不需要圖紙而直接基于模型開(kāi)展工作，推動(dòng)工程建設(shè)朝著無(wú)紙化方向開(kāi)展[11]。現(xiàn)階段由于法律問(wèn)題，最后交付成果肯定要輸出二維圖紙。達(dá)索在實(shí)現(xiàn)輸出二維圖紙的同時(shí)，達(dá)到三維BIM模型驅(qū)動(dòng)二維圖紙，只要BIM模型發(fā)生改變，二維圖紙相應(yīng)調(diào)整?；贐IM的結(jié)構(gòu)出圖如圖9所示。

圖9 基于BIM的結(jié)構(gòu)出圖(單位：mm)

基于BIM的結(jié)構(gòu)出圖，在細(xì)節(jié)表達(dá)上比較復(fù)雜，同時(shí)效率較低，無(wú)法滿足項(xiàng)目生產(chǎn)中的實(shí)際需要。但是通過(guò)基于BIM的橋梁二維出圖的研究，使得BIM研發(fā)人員對(duì)基于BIM模型的二維出圖有了更加深刻的了解，結(jié)合專業(yè)需求，總結(jié)適合本專業(yè)的出圖形式及方法，可進(jìn)一步明確基于BIM模型的二維出圖的研究方向。

This manuscript deals with questionnaire survey on super-extended lymphnode dissection in patients with AGC. The conclusion of this manuscript seems to agree with the general consensus of current Japanese surgical oncologists,and could be acceptable for publication.

3.3 基于BIM的工程算量

基于達(dá)索平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)工程數(shù)量導(dǎo)出和自動(dòng)計(jì)算，利用IFC(Industry Foundation Class，工業(yè)基礎(chǔ)類)擴(kuò)展形式標(biāo)記工程數(shù)量，在達(dá)索平臺(tái)導(dǎo)出包含工程數(shù)量信息的XML文件，最終由統(tǒng)一匯總程序進(jìn)行工程算量報(bào)表的自動(dòng)生成[12]。

對(duì)于鐵路橋墩結(jié)構(gòu)而言，混凝土結(jié)構(gòu)包含墩身、頂帽及墊石，定義相應(yīng)工程數(shù)量IFC屬性為ifcCREACEQR_ConcreteQuantity，以便后續(xù)檢索數(shù)據(jù)，橋墩IFC屬性如圖10所示。利用EKL編制相應(yīng)規(guī)則，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)體模型自動(dòng)計(jì)算相關(guān)結(jié)構(gòu)工程數(shù)量，隨著每次實(shí)例化模型的不同，這些屬性值也隨之自動(dòng)變化。利用該BIM算量方法與傳統(tǒng)方法計(jì)算得到的工程數(shù)量對(duì)比，頂帽工程數(shù)量差值百分率為5%左右，主要是頂帽為異形結(jié)構(gòu)，常規(guī)計(jì)算為分層擬合計(jì)算，計(jì)算結(jié)果存在一定的偏差，對(duì)比結(jié)果如表2所示。

圖10 達(dá)索內(nèi)IFC屬性

表2 工程數(shù)量計(jì)算結(jié)果對(duì)比

4 結(jié)論與展望

(1)不同的設(shè)計(jì)人員基于協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)可以同時(shí)開(kāi)展設(shè)計(jì)，參數(shù)化模板為并行設(shè)計(jì)提供了可能，橋墩設(shè)計(jì)人員與梁部設(shè)計(jì)人員可同步開(kāi)展設(shè)計(jì)，可以依據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)特點(diǎn)，先自己假定輸入條件建立參數(shù)化模板，等實(shí)際輸入數(shù)據(jù)完成后進(jìn)行模型更新即可，縮短了整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)周期。

與對(duì)照組比較，BV模型組小鼠子宮組織中TLR4蛋白表達(dá)量顯著增加（P＜0.01），各劑量黃柏堿與加替沙星可減少小鼠子宮組織中TLR4表達(dá)。黃柏堿（20、40 mg/kg）與加替沙星均可有效降低小鼠子宮組織中TLR4表達(dá)量，與模型組比較差異顯著（P＜0.05、0.01）。結(jié)果見(jiàn)圖2。

(2)BIM模型重要的部分是Information(信息)，開(kāi)展基于BIM的自動(dòng)規(guī)范檢查和設(shè)計(jì)應(yīng)用，能夠解決BIM模型的“無(wú)用論”，提升BIM設(shè)計(jì)的廣度和深度。

十九大報(bào)告中明確提出“培養(yǎng)造就一支懂農(nóng)業(yè)、愛(ài)農(nóng)村、愛(ài)農(nóng)民的‘三農(nóng)’工作隊(duì)伍”［1］。基層農(nóng)技人員隊(duì)伍是“三農(nóng)”工作隊(duì)伍的重要組成部分，他們長(zhǎng)期扎根基層、切實(shí)服務(wù)“三農(nóng)”，是培育造就有文化、懂技術(shù)、會(huì)經(jīng)營(yíng)的新型職業(yè)農(nóng)民，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要力量。臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院作為浙江省九大現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)基地之一，承擔(dān)浙江省基層農(nóng)技人員知識(shí)更新培訓(xùn)任務(wù)。基于往年培訓(xùn)中發(fā)現(xiàn)有基層農(nóng)技人員在培訓(xùn)課間流露對(duì)自身職業(yè)存在倦怠感的情況，而開(kāi)始關(guān)注我省基層農(nóng)技人員的職業(yè)狀態(tài)，并著手開(kāi)展調(diào)研，探究其真實(shí)職業(yè)現(xiàn)狀、挖掘倦怠原因、有針對(duì)性地提出相關(guān)建議。

結(jié)合國(guó)鐵集團(tuán)對(duì)鐵路信息化的總體要求，設(shè)計(jì)院作為鐵路行業(yè)上游單位，應(yīng)積極探索基于BIM模型的設(shè)計(jì)應(yīng)用。基于BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)橋墩參數(shù)化設(shè)計(jì)及合規(guī)檢查、有限元計(jì)算、結(jié)構(gòu)出圖、工程數(shù)量計(jì)算等功能，現(xiàn)階段都取得了一定的成果，但還不能滿足廣大設(shè)計(jì)人員的需求，通過(guò)系統(tǒng)梳理各個(gè)功能的優(yōu)缺點(diǎn)，為BIM研發(fā)人員的工作開(kāi)展明確了方向。