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Civil3D的横断面设计功能总结(BIM正向设计的核心关切)

发布于:2023-07-24 16:23:35

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本文转载来源:微信公众号- 成塔软件,更多内容请关注公众号!

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 Civil3D的横断面设计功能异常强大,尤其是其符合BIM正向设计思想,也就是必须先创建三维道路模型,然后才能生成横断面图。如果是水利等行业,就必须先创建三维水渠模型、堤防模型、大坝模型等,然后才能进行出图算量。而传统的二维软件是没有三维模型的,平纵设计完成后就是“戴帽子”,也就是画横断面图。因此,老的公路工程师会说公路设计三板斧:选线、拉坡、戴帽子。对于Civil3D这类BIM正向设计软件来说,正确的流程是:选线、拉坡、建模型,然后出图出表算量,建模是前置条件,没有模型就不能出图出表算量,这是BIM正向的前置必要条件。因此说,传统的二维软件是先有成果后有模型,是假BIM,不是正向设计。

    总之,先有模型后有图纸,就是BIM正向设计;先有图纸再创建模型就是翻模。成塔《混动设计》软件是基于Civil3D开发的本地化解决方案,既满足了BIM正向设计的核心要求,又满足了国内工程行业的设计习惯,同时提高了设计效率,降低了Civil3D软件的操作难度。

    我们都知道,对于公路市政水利铁路等基础设施行业,平纵设计是工程设计的灵魂,但是成本最高、耗时最长、工作量最大、投入人员最多的环节是横断面设计,也叫路基设计、断面设计。在Civil3D中,是通过部件和装配的概念来进行横断面设计的。

    部件和装配思想是个舶来品,传统教科书中并没有此概念,我们可以看到国产软件在早期版本中也是没有这个概念的。现在国产软件普遍采用了这个概念,但是对软件操作进行了大大的简化,虽然使用上比较简单,功能上却也弱了很多。受制于国内公路软件往往是几个人的小团队开发完成的,无法构建复杂的概念体系和弹性软件架构,所以国产软件基本上都是概念简单、傻瓜操作、常规设计效率高等特点。

    Civil3D因为具有庞大的研发团队,巨额资金的研发投入,所以软件的功能复杂且强大,学习起来也就需要花费更长的时间。但是这款软件也给使用人员带来了无限的可能,对软件操作越熟练,能够解决问题的能力就越强大。因此,Civil3D是一款能够跟随工程技术人员一起成长的软件,哪怕是使用了10年软件的老鸟,也总能在这款软件中持续发现新的惊喜,并解决当下所面临的棘手问题。Civil3D的横断面设计虽然可以借助Civil3D软件自带的"常用部件"

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和“条件部件”解决大多数横断面设计问题,

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但是,随着对于BIM设计要求越来越高,比如公路市政等行业需要表达路面结构,无论是BIM模型还是横断面图纸,都需要体现和打印这些路面结构,这样的话,Civil3D自带的部件就不能满足要求了,必须使用跟随Civil3D软件安装包一起安装的“部件编辑器”(Subassembly Composer简称SAC)。

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    部件编辑器这款软件简直是三维道路建模和横断面设计的神器!我有幸在Autodesk工作的时候带领研发团队将这款软件从零开始一直做到最后完成,总共花费了两三年的时间,包含多个国家的多个团队协同开发完成,后续版本几乎没有大的改变,只是一些修修补补了。甚至该产品的名字也是我起的!最开始的候选名叫Subassembly Builder,我提出反对并给出了最终的名字:Subassembly Composer(部件编辑器)。

    对于部件编辑器的入门学习,可以看我前同事TimWu录制的教学视频:
https://www.bilibili.com/video/BV1hh4y1n7pT/ 

    学习部件编辑器,核心的概念是:

  • 点 - Point;

  • 线 - Link;

  • 面 - Shape;

    其中,线也被翻译成连接,面也被翻译成造型。横断面无论多么复杂

本质上是由点线面构成的,掌握了这其中的组织方式,也就可以创建任意复杂的横断面定义了。

    Civil3D引入了国产软件所没有的,但是功能非常强大的“逻辑目标”概念,分别包括:

  • 曲面逻辑目标;

  • 宽度逻辑目标;

  • 高度逻辑目标;

逻辑目标是复杂横断面设计的灵魂!但传统二维软件却因为技术比较落后,缺失了这部分概念。熟练掌握这些逻辑概念,才能有效解决复杂问题。

    为了更好的控制横断面的行为、外观,比如横断面标注,比如生成道路线条、道路设计曲面等,Civil3D再次引入了一个非常重要的概念:代码(CodeName),包括了:

  • 点代码;

  • 连接代码;

  • 造型代码;

有了点线面代码后,Civil3D的横断面才算真正具有了生命,可以灵活操控了。就好像横断面开启了“灵智”,后面的横断面出图标注、横断面工程量计算等操作都依赖于点线面代码(CodeName)。

    在实际项目中,遇到不同的情况采用不同的处理方法,就需要使用类似于IF/ELSE的判断操作,这个就是部件编辑器的“Decision”(判断节点)

图片.png在横断面设计中写入判断逻辑,部件就变得更加智能了。理论上来说,任意复杂的横断面设计逻辑,只要能描述清楚,部件编辑器就能够处理。

    最后,为了能够提高部件的复用性,比如道路有多宽,路面坡度是多少等这些参数具体取值,在用户真正设计项目的时候再指定,需要在部件编辑器中定义“输入参数”(Input Parameters)。有了输入参数,不同的工程项目就可以使用相同的部件和装配了。

    以上,是部件编辑器使用中最核心的一些概念。

    实际工程中,大部分项目的横断面设计逻辑都是类似的,因此A项目中定义的部件或装配,甚至可以在B项目中拿来直接使用。我在前面写过一篇文章,可以作为参考来提高部件和装配的利用率:

如何创建Civil3D的装配,提高横断面设计的复用率,大幅提高设计的效率。

成塔哥,公众号:成塔软件论如何创建Civil3D的装配库

    如果一个项目的部件和装配都已经准备好了,那后面的创建三维道路(水渠、堤防等)模型就是再简单不过的事情了。有了三维模型,生成横断面图,计算工程量也是点几下鼠标就可以完成了。BIM正向设计其实比想象中要简单得多,效率甚至超过传统的二维设计软件,如果遇到复杂的工程设计要求,效率甚至远远超过传统软件10倍也不止呢。

    Civil3D横断面唯二的两个比较明显的缺陷是“清除表土”和“挖台阶”,这个虽然理论上可以用部件编辑器将操作逻辑写出来,但是实际操作过于复杂也只能放弃。这两个问题已经在成塔《混动设计》软件中解决了,我们针对性的开发了解决方案,使得操作很简单,结果也符合国内设计习惯。

    另外,使用部件编辑器解决“多级边坡”是很方便的;做挡墙的三维建模以及算量也很方便,但是需要定制挡墙部件,甚至如果想彻底解决挡墙问题,企业需要定制自己的常用挡墙库,这一块依靠企业自身技术团队很难解决,如果需要,可以外包给类似于成塔公司这样的专业团队来解决。如果企业有了自己常见的路面、边沟、边坡、挡墙、水渠、堤防部件,进行BIM正向设计以及出图算量就变成很简单的事情了,设计效率甚至比传统软件还要高,并且生成的三维模型质量远远高于市面上的BIM公司。

    总之,如果解决了横断面的问题,企业所获得收益远远大于课题研发的成本投入,其收益包括:

  1. 大大提高了横断面的设计效率和质量,甚至比传统软件还要好、还要快!

  2. 不需要那么多人画横断面了,大大节约了人力成本;

  3. 横断面设计不再是项目进度的瓶颈,大大降低了项目提交的时间违约风险;

  4. 设计院自然而然的过渡到BIM正向设计,在设计的过程中就生成了高精度施工三维模型;

  5. 有了三维模型,添加材质后,就能够快速进行项目的三维展示汇报,比如一键导入到InfraWorks中制作电子沙盘,导出到3DS Max中制作宣传动画;

  6. 有了三维模型,添加WBS工程编码,就可以在施工管理中进行深化应用;

  7. 有了以三维模型为基础的出图出表,设计错误一目了然,毕竟模型的错误是藏不住的,而图纸上数字的错误很难发现;

  8. 传统二维软件很难解决的复杂设计、非常规设计,比如基于三维地质的三维正向设计,旧路改建的精准建模及算量,复杂工程的多专业联合断面等,通过BIM正向设计都可以解决.


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