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Civil3D的橫斷面設計功能異常強大,尤其是其符合BIM正向設計思想,也就是必須先創建三維道路模型,然后才能生成橫斷面圖。如果是水利等行業,就必須先創建三維水渠模型、堤防模型、大壩模型等,然后才能進行出圖算量。而傳統的二維軟件是沒有三維模型的,平縱設計完成后就是“戴帽子”,也就是畫橫斷面圖。因此,老的公路工程師會說公路設計三板斧:選線、拉坡、戴帽子。對于Civil3D這類BIM正向設計軟件來說,正確的流程是:選線、拉坡、建模型,然后出圖出表算量,建模是前置條件,沒有模型就不能出圖出表算量,這是BIM正向的前置必要條件。因此說,傳統的二維軟件是先有成果后有模型,是假BIM,不是正向設計。
總之,先有模型后有圖紙,就是BIM正向設計;先有圖紙再創建模型就是翻模。成塔《混動設計》軟件是基于Civil3D開發的本地化解決方案,既滿足了BIM正向設計的核心要求,又滿足了國內工程行業的設計習慣,同時提高了設計效率,降低了Civil3D軟件的操作難度。
我們都知道,對于公路市政水利鐵路等基礎設施行業,平縱設計是工程設計的靈魂,但是成本最高、耗時最長、工作量最大、投入人員最多的環節是橫斷面設計,也叫路基設計、斷面設計。在Civil3D中,是通過部件和裝配的概念來進行橫斷面設計的。
部件和裝配思想是個舶來品,傳統教科書中并沒有此概念,我們可以看到國產軟件在早期版本中也是沒有這個概念的。現在國產軟件普遍采用了這個概念,但是對軟件操作進行了大大的簡化,雖然使用上比較簡單,功能上卻也弱了很多。受制于國內公路軟件往往是幾個人的小團隊開發完成的,無法構建復雜的概念體系和彈性軟件架構,所以國產軟件基本上都是概念簡單、傻瓜操作、常規設計效率高等特點。
Civil3D因為具有龐大的研發團隊,巨額資金的研發投入,所以軟件的功能復雜且強大,學習起來也就需要花費更長的時間。但是這款軟件也給使用人員帶來了無限的可能,對軟件操作越熟練,能夠解決問題的能力就越強大。因此,Civil3D是一款能夠跟隨工程技術人員一起成長的軟件,哪怕是使用了10年軟件的老鳥,也總能在這款軟件中持續發現新的驚喜,并解決當下所面臨的棘手問題。Civil3D的橫斷面設計雖然可以借助Civil3D軟件自帶的"常用部件"
和“條件部件”解決大多數橫斷面設計問題,
但是,隨著對于BIM設計要求越來越高,比如公路市政等行業需要表達路面結構,無論是BIM模型還是橫斷面圖紙,都需要體現和打印這些路面結構,這樣的話,Civil3D自帶的部件就不能滿足要求了,必須使用跟隨Civil3D軟件安裝包一起安裝的“部件編輯器”(Subassembly Composer簡稱SAC)。
部件編輯器這款軟件簡直是三維道路建模和橫斷面設計的神器!我有幸在Autodesk工作的時候帶領研發團隊將這款軟件從零開始一直做到最后完成,總共花費了兩三年的時間,包含多個國家的多個團隊協同開發完成,后續版本幾乎沒有大的改變,只是一些修修補補了。甚至該產品的名字也是我起的!最開始的候選名叫Subassembly Builder,我提出反對并給出了最終的名字:Subassembly Composer(部件編輯器)。
對于部件編輯器的入門學習,可以看我前同事TimWu錄制的教學視頻:
https://www.bilibili.com/video/BV1hh4y1n7pT/
學習部件編輯器,核心的概念是:
點 - Point;
線 - Link;
面 - Shape;
其中,線也被翻譯成連接,面也被翻譯成造型。橫斷面無論多么復雜
本質上是由點線面構成的,掌握了這其中的組織方式,也就可以創建任意復雜的橫斷面定義了。
Civil3D引入了國產軟件所沒有的,但是功能非常強大的“邏輯目標”概念,分別包括:
曲面邏輯目標;
寬度邏輯目標;
高度邏輯目標;
邏輯目標是復雜橫斷面設計的靈魂!但傳統二維軟件卻因為技術比較落后,缺失了這部分概念。熟練掌握這些邏輯概念,才能有效解決復雜問題。
為了更好的控制橫斷面的行為、外觀,比如橫斷面標注,比如生成道路線條、道路設計曲面等,Civil3D再次引入了一個非常重要的概念:代碼(CodeName),包括了:
點代碼;
連接代碼;
造型代碼;
有了點線面代碼后,Civil3D的橫斷面才算真正具有了生命,可以靈活操控了。就好像橫斷面開啟了“靈智”,后面的橫斷面出圖標注、橫斷面工程量計算等操作都依賴于點線面代碼(CodeName)。
在實際項目中,遇到不同的情況采用不同的處理方法,就需要使用類似于IF/ELSE的判斷操作,這個就是部件編輯器的“Decision”(判斷節點)
在橫斷面設計中寫入判斷邏輯,部件就變得更加智能了。理論上來說,任意復雜的橫斷面設計邏輯,只要能描述清楚,部件編輯器就能夠處理。
最后,為了能夠提高部件的復用性,比如道路有多寬,路面坡度是多少等這些參數具體取值,在用戶真正設計項目的時候再指定,需要在部件編輯器中定義“輸入參數”(Input Parameters)。有了輸入參數,不同的工程項目就可以使用相同的部件和裝配了。
以上,是部件編輯器使用中最核心的一些概念。
實際工程中,大部分項目的橫斷面設計邏輯都是類似的,因此A項目中定義的部件或裝配,甚至可以在B項目中拿來直接使用。我在前面寫過一篇文章,可以作為參考來提高部件和裝配的利用率:
如何創建Civil3D的裝配,提高橫斷面設計的復用率,大幅提高設計的效率。
成塔哥,公眾號:成塔軟件論如何創建Civil3D的裝配庫
如果一個項目的部件和裝配都已經準備好了,那后面的創建三維道路(水渠、堤防等)模型就是再簡單不過的事情了。有了三維模型,生成橫斷面圖,計算工程量也是點幾下鼠標就可以完成了。BIM正向設計其實比想象中要簡單得多,效率甚至超過傳統的二維設計軟件,如果遇到復雜的工程設計要求,效率甚至遠遠超過傳統軟件10倍也不止呢。
Civil3D橫斷面唯二的兩個比較明顯的缺陷是“清除表土”和“挖臺階”,這個雖然理論上可以用部件編輯器將操作邏輯寫出來,但是實際操作過于復雜也只能放棄。這兩個問題已經在成塔《混動設計》軟件中解決了,我們針對性的開發了解決方案,使得操作很簡單,結果也符合國內設計習慣。
另外,使用部件編輯器解決“多級邊坡”是很方便的;做擋墻的三維建模以及算量也很方便,但是需要定制擋墻部件,甚至如果想徹底解決擋墻問題,企業需要定制自己的常用擋墻庫,這一塊依靠企業自身技術團隊很難解決,如果需要,可以外包給類似于成塔公司這樣的專業團隊來解決。如果企業有了自己常見的路面、邊溝、邊坡、擋墻、水渠、堤防部件,進行BIM正向設計以及出圖算量就變成很簡單的事情了,設計效率甚至比傳統軟件還要高,并且生成的三維模型質量遠遠高于市面上的BIM公司。
總之,如果解決了橫斷面的問題,企業所獲得收益遠遠大于課題研發的成本投入,其收益包括:
大大提高了橫斷面的設計效率和質量,甚至比傳統軟件還要好、還要快!
不需要那么多人畫橫斷面了,大大節約了人力成本;
橫斷面設計不再是項目進度的瓶頸,大大降低了項目提交的時間違約風險;
設計院自然而然的過渡到BIM正向設計,在設計的過程中就生成了高精度施工三維模型;
有了三維模型,添加材質后,就能夠快速進行項目的三維展示匯報,比如一鍵導入到InfraWorks中制作電子沙盤,導出到3DS Max中制作宣傳動畫;
有了三維模型,添加WBS工程編碼,就可以在施工管理中進行深化應用;
有了以三維模型為基礎的出圖出表,設計錯誤一目了然,畢竟模型的錯誤是藏不住的,而圖紙上數字的錯誤很難發現;
傳統二維軟件很難解決的復雜設計、非常規設計,比如基于三維地質的三維正向設計,舊路改建的精準建模及算量,復雜工程的多專業聯合斷面等,通過BIM正向設計都可以解決.
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