Bentley平台绘制桥梁BIM施工图

    设计出图原则与方法

    宋飞

    (陕西省交通规划设计研究院西安市710075)

    摘要：总结BIM环境下交通行业施工图制图原则，分析公路桥梁三维化施工图制图需求，研究BentleyBIM平台MicroStation软件桥梁施工图出图方法与流程。研究结果表明：从拟定结构尺寸到三维信息化建模再到施工图三维详图，设计者可借助Bentley平台提供的一整套方法与流程，按照具体行业或设计单位的制图习惯，完成BIM施工图出图工作。

    关键词：BIM；Bentley；施工图；出图；原则；方法

    近年来,交通土建行业从设计到施工再到运维,结合其他行业BIM(BuildingInformationModeling建筑信息模型)技术经验,开展了大量技术研发与应用工作。施工图三维设计图纸作为BIM技术应用的重要成果,有着传统图纸无法比拟的准确性、直观性和易读性。三维设计图纸绘制与出版,对提高设计信息传递效率,提高设计产品综合品质,提升设计单位外界形象,增强设计单位核心竞争力等方面有诸多益处。

    就公路桥梁设计工作而言，如何将BIM技术应用到正向设计，如何将建立的结构模型准确、高效、高质的转化为三维化、可交付、且符合国家规范的施工图图纸，是采用BIM技术的桥梁设计师亟待解决的现实问题。

    本文选取美国软件商Bentley公司出品的MicroStation三维信息化设计软件，在总结制图原则和分析制图需求基础上，阐述公路桥梁三维化施工图的概念和出图方法、流程，为今后在其他专业推广三维设计图纸工作，理清思路，总结经验。

    1、原则与需求

    (1)三维设计图纸首先应符合《CAD工程制图规则》(GB/T18229—2000)、《道路工程制图标准》(GB50162—92)的规定，图幅、图框、符号、比例、字型、字高、标注格式及投影法则等应沿用上述两种规范。

    (2)传统意义设计图纸，一般仅运用三视图、剖面图及半剖面图等表达方式。其单个视图仅可反映构件单一方位形状，立体感差，表达过于抽象，要求使用者具备较强读图能力。但这种多面投影图优势在于它能完整而准确的反映构件形状和大小，作图简单，易于标注，所以传统视图是新概念图纸中必不可少的部分。

    为弥补多面正投影图不足，工程上通常引入轴测图作为辅助图样，以描述构件空间构成和安装使用情况。轴测图是一种单面投影图，在一个投影面上能同时反映出构件三个坐标面的形状，接近人的视觉习惯，形象逼真，立体感强。但轴测图一般不能反映出物体各表面实形，因而度量性差，同时作图较复杂，传统图纸中较少采用。

    随着BIM时代来临，三维信息化建模引入正向设计，各种建模软件都可快速、轻易展现轴测图，构件轴测图绘制不再是难题，甚至根据需要，可生成构件全部6种轴测图(正等二测、正二测、正三测、斜等测、斜二测及斜三测)的任意一种或几种，在曲面繁多、构造复杂的构件中，优势尤为明显。借助BIM技术，新概念图纸中应大量引入轴测图，以帮助使用者降低读图难度，减少识图误差，提高生产效率。

    综上，BIM图纸的总体概念是“三视图”加“轴测图”的有机结合，见图1。轴测图能够清晰明了标注三维尺寸的构件，应进行尺寸标注，否则仅进行构件名称标注。另外，随着BIM软件普及，图纸内全部内容都应通过BIM软件功能，由构件信息模型得到，不再进行任何传统二维手段绘制过程。

    图1三视图+轴测图样例

    (3)BIM图纸应合理设置色彩区分和透明度，使BIM手段下的设计图纸成为三维设色设计图纸。设色应注重读者心理需求，注重美学表达，分不同情况，合理统一色系或强调反差。当零件数量繁多时，宜将不同种类零件分别设色，以达到清晰明了目的。对主要零件宜设置艳色，以显突出；对次要零件宜设置淡色或灰色，作为背景。当零件相互遮盖时，应利用BIM软件优势，对遮盖物设置透明度，力求在轴测图内，用一个视角窥清构件全貌，见图2。

    图2设色并设置透明效果轴测图样例(钢管拱接头构造)

    (4)当设计人员预计设色和透明仍不足以清楚反映构件内部组成时，可利用BIM设计软件功能，将构件做成“爆炸”效果，使不同种类零件按拼接前的状态分层次进行显示，使被遮盖零件暴露出来，见图3。

    图3添加“爆炸”效果轴测图样例(钢管拱接头构造)

    (5)当构件需要剖切以显示剖面情况时，应对具体剖切位置、角度、深度进行分析，利用BIM软件剪切立方体功能，合理设置剪切面前后关系与显示样式，使传统手段难以准确表达的复杂结构各种剖面得以显示，见图4。

    图4利用剪切立方体功能生成三种剖面样例(钢管拱接头构造)

    (6)BIM技术信息化管理应在出图中得以体现。正向设计中，结构中所有构件在建模之初，都已经被赋予了工程信息，其中包括构件尺寸、位置、材料类型及数量等。具体构件的主要工程材料数量表应由软件自动对不同零件进行提取并统计。软件功能不完备的，应通过二次开发解决。

    (7)结合无人机航测实景地形模型，桥型布置图、桥位平面图、墩台一般构造图等亦可按此方法进行绘制，以直观反映构造物与地形关系，考察构造物设置的合理性，乃至实现对施工平台、基坑及便道的指导作用，提升设计整体品质，向甲方提供增值服务，见图5。

    图5添加实景地形模型桥型布置图样例(钢管拱-预应力混凝土连续箱梁组合结构)

    2、方法与流程

    2.1模型建立

    作为BIM设计的基础，模型建立力求准确。为方便统一管理和模型间相互参照，全桥所有构件模型宜按统一单位、"横平竖直"的原则、约定的方向建立(顶视图与前视图向右为路线前进方向，左视图向图纸内侧为路线前进方向)，宜按预备的结构骨架线或轴网线进行拼装。

    2.2出图准备

    出图风格一般由图框设置、字型设置和标注设置决定，这些设置在同一个工程项目内应提前进行约定，同时在AutoCAD环境下已有所准备。所以，鉴于MicroStation对DWG文件兼容性良好，不妨利用AutoCAD将标准图框、各种用途字型和标注样式进行提前设定，出图时仅需要在Bentley系列软件中进行参考并加以引用，使AutoCAD环境内实现的统一风格得到全盘继承，见图6。

    图6结合AutoCAD软件对字型和标注进行设置

    2.3建立图纸

    在“模型”功能对话框中新建一个model，将DWG格式标准图框参照进来，按正确字型与字高填写图名。

    2.4剖切与保存视图

    利用“剪切立方体”功能，对构件模型按选定切面进行剖切；利用“视图旋转”功能，使构件模型保持—个预期姿态；利用“保存视图”功能，保存当前需要视图，并起名标记。

    2.5在DGN文件内使不同model相互参照

    激活准备好的图纸model，同时打开“模型”对话框和“参考”对话框，将建模model拖动到“参考”对话框中，连接方法选择“交互式”，在“保存的视图”选项中选择上一步保存的视图，接着选择合适比例。

    参考到图纸model中。在“参考”对话框选中参考model，设置其参考演示，显示样式选Illustration模式，打开“使用视图标志”按钮，选择需要显示项目，对剪切立方体进行设置，确定四个方向显示模式。对参照进来的model，利用“参考”对话框中相关按钮进行移动、旋转或镜像，见图7。

    图7同一个DGN文件内不同model进行相互参考以实现出图

    2.6尺寸标注和文字标注

    对应具体视图比例，选择设置好的标注与文字样式进行标注。Bentley软件标注方式与AutoCAD类似，值得一提的是Bentley有更为强大特征点捕捉系统，可在三维实体上轻松准确选取目标点，这需要使用者在实际操作中进行体会。由于建模精确度高，尺寸标注实现了“所标即所得”。

    2.7图纸打印

    打印前，利用“围栅”功能，在图框两对角上进行点选。点击“打印”功能，选择“打印到PDF”，打开“笔表”按钮，选择提前用AutoCAD准备好的CTB打印样式文件（注意设置时，AutoCAD和Bentley的颜色编号不一致，需要进行核对），可实现按颜色对线宽、线型及淡显进行控制，使图纸凸显主次之分，层次之感，见图8。

    图8按基出图流程完成预制行车道钢筋构造

    3、结语

    BIM施工图中的各种视图，包括投影图、剖切图、轴测图及大样图等，以及材料数量表和附注说明等所构成的所有图块，应按比例合理、图幅协调、排列匀称、主次分明、逻辑清晰的原则合理排布，出图前应对图面表达进行设计，反复调试，以达到最佳状态。绘图人员应不断摸索总结不同结构种类的图面排布方式，应注重日常经验积累。

    三维化施工图出图过程较为复杂，涉及概念较多，加之现阶段BIM设计软件成本高昂，自动化程度偏低，推广三维设色设计图纸客观上存在一定障碍。下阶段，宜通过软件二次开发方式简化手动操作过程，提高出图效率。

    三维化施工图出图成果与传统图纸一样，须通过“两校三审”来消除错误，保证质量。各级校审人员应从不同角度、不同层面出发，对图纸准确性、合理性、易读性、美观性及风格一致性等方面进行复核或审查。

    参考文献

    [1]国家质量技术监督局.GB/T18229—2000CAD工程制图规则[S].北京：中国标准出版社，2001.

    [2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50162—92道路工程制图标准[S].北京：中国计划出版社，1992.

    [3][美]查克?伊斯曼，保罗?泰肖尔兹，拉斐尔?萨克斯，凯瑟琳?利斯顿.BIM手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.

    [4]赵顺耐.BentleyBIM书系.基于全生命周期的解决方案：AECOsimBuildingDesigner协同设计管理指南[M].北京：知识产权出版社，2015.

    [5]赵顺耐.BentleyBIM解决方案应用流程[M].北京:知识产权出版社，2017.

    文章转载自中国知网，原文刊载于《公路》2018年12月第12期

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