[分享]BIM技术应用典范 ——完美应用BIM软件的新奇塔代拉桥

BIM Technology Application Model——Perfect Application of BIM Software onthe New Cittadella Bridge

随着建筑信息模型，即BIM技术在桥梁领域应用热潮的兴起，意大利亚历山德里亚城在建中的新奇塔代拉桥（New CittadellaBridge）就利用BIM技术完成了大桥的最终设计及部分施工过程，其使用过程中的复杂性与软件互操作性，随之成为值得探讨与借鉴的重点问题。

BIM技术广泛应用的最直观的表现之一，是使得项目文档不再是仅仅呈现在纸上的二维投影图，而成为可以通过三维模型体现的生动画面。以几何模型形态存在的建筑信息系统包含着丰富的数据，并且其中的信息可以有多种用途。比如进行能量耗损预测、模拟建筑过程、计算建筑成本、率先预测冲突等，甚至对设备管理也大有裨益，所以BIM技术的使用过程不允许人们将之理解为一系列单调的软件行为，更是一个使用和维护并重的过程。

BIM实体模型作为一个由3D参数组成的综合性数据库，可通过建筑、工程、建设和行业运营等多方面提供信息，并强调互操作性。建筑师、工程师和顾问大量参与桥梁从方案设计规划到施工文件，再到工程完工的设计及建筑全过程，BIM技术以其远胜于其他CAD软件的强大优势，在桥梁成型的各阶段都发挥了重要的作用。

新奇塔代拉桥在设计期间，项目各相关方就利用BIM软件实现了对概念设计中复杂的桥梁几何形态管理。大桥为200米的悬索拱桥，由理查德·迈耶（Richard Meier）及其团队共同设计，Mantoan Progettazioni为此项目的BIM设计师。

BIM技术应用在该桥上的初衷是便于工程项目各相关方的沟通协调，清晰地了解他们对BIM流程的预期，然后使BIM设计师Mantoan Progettazioni建立起适用于施工文件、软件互操性力、施工及安装模拟和成本测算的建筑信息模型。

项目通过应用Grasshopper 和 Rhinoceros插件程序实现了强大的参数化和模型制作。生成的BIM模型交换可以通过开放BIM格式组合（包括IFC和直接应用编程接口）及软件包与 Tekla相互作用得到实现。

结构分析模型可同许多广泛应用的分析软件包进行交换。Mantoan Progettazioni通过使用Rhinoceros和Grasshopper插件来管理复杂的桥面板形状和大桥涂装层，并弄清大桥各个组成部分或大桥整体的几何条件，从几何角度使冲突检测结果图像化，化繁为简，并据此实施不同的施工解决方案。另外，BIM庞大的数字信息库中还包括质量信息、要素规格、成本和方案等信息，通过IFC，设计师可以与参与设计、施工的各相关方分享这个模型。

新奇塔代拉桥项目还可通过BIM 3D模型发挥技术信息验证的功能，包括大桥尺寸和形状、位置，甚至具体到局部与整体的关系。项目定位可使大桥以三维的形式实时呈现出来，以最大的可能提高工程质量。

值得一提的是,这座新桥最激动人心的是以拿破仑时代建造的石砖旧桥为借鉴,建筑师通过模仿旧桥的拱形向历史致敬。为抵消因机动车道向北边突出引起的弯曲,支撑两个跨度的桥拱弧线偏向了桥的南边,与此同时，利用桥拱对面的人行道重量帮助平衡整个建筑物的净重。

为避免对现有结构的干扰，通过建立3D参数模型来计算现有桥面底部与上部结构的距离，并通过运算程序对桥面覆层和大桥旧结构之间的平均距离、最大距离和最小距离进行分析。运算程序通过Grasshopper插件“可视化脚本”进行编写，设计师可以在数据分享和插补的分析过程中控制整个流程。

大桥的拱形结构由平板构成，这再一次得益于Rhinoceros及Grasshopper插件同Tekla结构之间强大的相互操作能力。通过API的应用，以上插件得到的“表面模型”，可以在不需要复杂输出或输入程序的情况下，转换至其他任何的软件中。由此，设计师只需在开始时建立一个简单的模型，然后逐步增加数据来完善这个模型。在这一过程中，形状管理、几何变化和细节处理可以同时进行。随后模型可以通过一个特有程序直接发给大桥钢材制造商，用以操作于另一个不同的软件当中。这个过程就被描述为上文提到的软件相互操作能力，即允许两个不同软件包相互作用，并不会丢失信息的一种现象。

下一阶段是临时构筑物的建模，这对桥梁的安装工程极其重要。首先，须充分了解安装程序，然后建立支撑结构模型，通过此模型来识别在接下来的安装阶段中可能存在的潜在冲突。根据对不同阶段预拱度的调节和大桥位移的分析，BIM允许对大桥构造进行即时调整，设计师便可以通过它来保证每一构件都在正确的位置，确保安装过程的安全，并避免在工程最困难的阶段出现错误。

BIM虚拟建模还可应用于外部细节设计，这对整个团队来说是一笔重要的资源，在桥梁的许多领域可充当一个无价的协调工具。通过与项目各相关方分享这个模型，大量的不足之处得以在施工现场发生之前得到解决。一些在制造和安装过程中的细节修改得以提前避免，有效规避了额外成本的发生。

建模过程结束时，项目各相关方可以获得一个具有丰富数据的模型。承包商们可以通过这一模型节省大量的资金、施工文件、CNC文档和协调成本。建筑师可以利用它对设计进行可视化规划；项目经理们可以用它把项目分成不同的阶段进行管理，并对成本进行控制。

新奇塔代拉桥项目对BIM技术的应用向桥梁界展现了BIM作为设计思维的一个新兴核心能力，对其与编程设计作为建筑流程主要组成部分的讨论至关重要。或许，未来的工程趋势便是通过BIM软件的相关数据与其他程序的互操作行为来获得更加实用有效、愈发趋于完美的3D参数模型。