bim technology application model——perfect application of bim software onthe new cittadella bridge
隨著建筑信息模型，即bim技術(shù)在橋梁領(lǐng)域應(yīng)用熱潮的興起，意大利亞歷山德里亞城在建中的新奇塔代拉橋（new cittadellabridge）就利用bim技術(shù)完成了大橋的最終設(shè)計(jì)及部分施工過程，其使用過程中的復(fù)雜性與軟件互操作性，隨之成為值得探討與借鑒的重點(diǎn)問題。
bim技術(shù)廣泛應(yīng)用的最直觀的表現(xiàn)之一，是使得項(xiàng)目文檔不再是僅僅呈現(xiàn)在紙上的二維投影圖，而成為可以通過三維模型體現(xiàn)的生動(dòng)畫面。以幾何模型形態(tài)存在的建筑信息系統(tǒng)包含著豐富的數(shù)據(jù)，并且其中的信息可以有多種用途。比如進(jìn)行能量耗損預(yù)測、模擬建筑過程、計(jì)算建筑成本、率先預(yù)測沖突等，甚至對設(shè)備管理也大有裨益，所以bim技術(shù)的使用過程不允許人們將之理解為一系列單調(diào)的軟件行為，更是一個(gè)使用和維護(hù)并重的過程。
bim實(shí)體模型作為一個(gè)由3d參數(shù)組成的綜合性數(shù)據(jù)庫，可通過建筑、工程、建設(shè)和行業(yè)運(yùn)營等多方面提供信息，并強(qiáng)調(diào)互操作性。建筑師、工程師和顧問大量參與橋梁從方案設(shè)計(jì)規(guī)劃到施工文件，再到工程完工的設(shè)計(jì)及建筑全過程，bim技術(shù)以其遠(yuǎn)勝于其他cad軟件的強(qiáng)大優(yōu)勢，在橋梁成型的各階段都發(fā)揮了重要的作用。
新奇塔代拉橋在設(shè)計(jì)期間，項(xiàng)目各相關(guān)方就利用bim軟件實(shí)現(xiàn)了對概念設(shè)計(jì)中復(fù)雜的橋梁幾何形態(tài)管理。大橋?yàn)?00米的懸索拱橋，由理查德·邁耶（richard meier）及其團(tuán)隊(duì)共同設(shè)計(jì)，mantoan progettazioni為此項(xiàng)目的bim設(shè)計(jì)師。
bim技術(shù)應(yīng)用在該橋上的初衷是便于工程項(xiàng)目各相關(guān)方的溝通協(xié)調(diào)，清晰地了解他們對bim流程的預(yù)期，然后使bim設(shè)計(jì)師mantoan progettazioni建立起適用于施工文件、軟件互操性力、施工及安裝模擬和成本測算的建筑信息模型。
項(xiàng)目通過應(yīng)用grasshopper 和 rhinoceros插件程序?qū)崿F(xiàn)了強(qiáng)大的參數(shù)化和模型制作。生成的bim模型交換可以通過開放bim格式組合（包括ifc和直接應(yīng)用編程接口）及軟件包與 tekla相互作用得到實(shí)現(xiàn)。
結(jié)構(gòu)分析模型可同許多廣泛應(yīng)用的分析軟件包進(jìn)行交換。mantoan progettazioni通過使用rhinoceros和grasshopper插件來管理復(fù)雜的橋面板形狀和大橋涂裝層，并弄清大橋各個(gè)組成部分或大橋整體的幾何條件，從幾何角度使沖突檢測結(jié)果圖像化，化繁為簡，并據(jù)此實(shí)施不同的施工解決方案。另外，bim龐大的數(shù)字信息庫中還包括質(zhì)量信息、要素規(guī)格、成本和方案等信息，通過ifc，設(shè)計(jì)師可以與參與設(shè)計(jì)、施工的各相關(guān)方分享這個(gè)模型。
新奇塔代拉橋項(xiàng)目還可通過bim 3d模型發(fā)揮技術(shù)信息驗(yàn)證的功能，包括大橋尺寸和形狀、位置，甚至具體到局部與整體的關(guān)系。項(xiàng)目定位可使大橋以三維的形式實(shí)時(shí)呈現(xiàn)出來，以最大的可能提高工程質(zhì)量。
值得一提的是,這座新橋最激動(dòng)人心的是以拿破侖時(shí)代建造的石磚舊橋?yàn)榻梃b,建筑師通過模仿舊橋的拱形向歷史致敬。為抵消因機(jī)動(dòng)車道向北邊突出引起的彎曲,支撐兩個(gè)跨度的橋拱弧線偏向了橋的南邊,與此同時(shí)，利用橋拱對面的人行道重量幫助平衡整個(gè)建筑物的凈重。
為避免對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的干擾，通過建立3d參數(shù)模型來計(jì)算現(xiàn)有橋面底部與上部結(jié)構(gòu)的距離，并通過運(yùn)算程序?qū)蛎娓矊雍痛髽蚺f結(jié)構(gòu)之間的平均距離、最大距離和最小距離進(jìn)行分析。運(yùn)算程序通過grasshopper插件“可視化腳本”進(jìn)行編寫，設(shè)計(jì)師可以在數(shù)據(jù)分享和插補(bǔ)的分析過程中控制整個(gè)流程。
大橋的拱形結(jié)構(gòu)由平板構(gòu)成，這再一次得益于rhinoceros及grasshopper插件同tekla結(jié)構(gòu)之間強(qiáng)大的相互操作能力。通過api的應(yīng)用，以上插件得到的“表面模型”，可以在不需要復(fù)雜輸出或輸入程序的情況下，轉(zhuǎn)換至其他任何的軟件中。由此，設(shè)計(jì)師只需在開始時(shí)建立一個(gè)簡單的模型，然后逐步增加數(shù)據(jù)來完善這個(gè)模型。在這一過程中，形狀管理、幾何變化和細(xì)節(jié)處理可以同時(shí)進(jìn)行。隨后模型可以通過一個(gè)特有程序直接發(fā)給大橋鋼材制造商，用以操作于另一個(gè)不同的軟件當(dāng)中。這個(gè)過程就被描述為上文提到的軟件相互操作能力，即允許兩個(gè)不同軟件包相互作用，并不會丟失信息的一種現(xiàn)象。
下一階段是臨時(shí)構(gòu)筑物的建模，這對橋梁的安裝工程極其重要。首先，須充分了解安裝程序，然后建立支撐結(jié)構(gòu)模型，通過此模型來識別在接下來的安裝階段中可能存在的潛在沖突。根據(jù)對不同階段預(yù)拱度的調(diào)節(jié)和大橋位移的分析，bim允許對大橋構(gòu)造進(jìn)行即時(shí)調(diào)整，設(shè)計(jì)師便可以通過它來保證每一構(gòu)件都在正確的位置，確保安裝過程的安全，并避免在工程最困難的階段出現(xiàn)錯(cuò)誤。
bim虛擬建模還可應(yīng)用于外部細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，這對整個(gè)團(tuán)隊(duì)來說是一筆重要的資源，在橋梁的許多領(lǐng)域可充當(dāng)一個(gè)無價(jià)的協(xié)調(diào)工具。通過與項(xiàng)目各相關(guān)方分享這個(gè)模型，大量的不足之處得以在施工現(xiàn)場發(fā)生之前得到解決。一些在制造和安裝過程中的細(xì)節(jié)修改得以提前避免，有效規(guī)避了額外成本的發(fā)生。
建模過程結(jié)束時(shí)，項(xiàng)目各相關(guān)方可以獲得一個(gè)具有豐富數(shù)據(jù)的模型。承包商們可以通過這一模型節(jié)省大量的資金、施工文件、cnc文檔和協(xié)調(diào)成本。建筑師可以利用它對設(shè)計(jì)進(jìn)行可視化規(guī)劃；項(xiàng)目經(jīng)理們可以用它把項(xiàng)目分成不同的階段進(jìn)行管理，并對成本進(jìn)行控制。
新奇塔代拉橋項(xiàng)目對bim技術(shù)的應(yīng)用向橋梁界展現(xiàn)了bim作為設(shè)計(jì)思維的一個(gè)新興核心能力，對其與編程設(shè)計(jì)作為建筑流程主要組成部分的討論至關(guān)重要。或許，未來的工程趨勢便是通過bim軟件的相關(guān)數(shù)據(jù)與其他程序的互操作行為來獲得更加實(shí)用有效、愈發(fā)趨于完美的3d參數(shù)模型。