統(tǒng)計方法在地震學(xué)中的應(yīng)用研究項目摘要

本文分析了鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程項目管理的問題出發(fā)，發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程在深化設(shè)計、信息傳遞以及現(xiàn)場管理方面存在問題。

1鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程面臨的問題

（1）鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的制造工藝和連接節(jié)點復(fù)雜，深化設(shè)計出現(xiàn)誤差概率大。鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計是指依據(jù)橋梁設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計施工圖繪制用于加工和安裝施工的圖紙資料，保證業(yè)主方、承包方、設(shè)計方以及分包商的設(shè)計思想的一致性，使得鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造變得簡易和具操作性。深化設(shè)計人員需要把每個構(gòu)件的詳細(xì)信息在圖紙上表達(dá)，包括材質(zhì)、截面、數(shù)量、重量、形狀、主次零件相對位置、開孔位置以及焊縫位置等，以求圖紙簡單易懂。

深化設(shè)計的主要步驟是：根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計施工圖進(jìn)行放樣，以確定鋼構(gòu)件之間是否有碰撞；若在放樣中發(fā)現(xiàn)碰撞、節(jié)點施工難以實現(xiàn)等問題，應(yīng)與設(shè)計院及甲方溝通，對設(shè)計進(jìn)行調(diào)整；確定結(jié)束后進(jìn)行圖紙的繪制，一般順序是柱、梁、支撐、系桿、檁條、圍護(hù)以及其他鋼構(gòu)件。

鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計中，放樣的工作量是巨大的。目前，許多使用AutoCAD進(jìn)行放樣，工作效率低，勞動強(qiáng)度大。而且，對于比較復(fù)雜的空間曲線和曲面，使用Auto-CAD難以完成任務(wù)，必須借助于先進(jìn)的三維軟件方可實施。而在深化設(shè)計的過程中或者完成后遇到設(shè)計變更時，深化設(shè)計人員需要校對大量的信息，以確定修改的部位，再進(jìn)行重復(fù)的步驟，大大增加了工作量。除此以外，鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點復(fù)雜，節(jié)點的零件較多，單憑二維AutoCAD軟件以及設(shè)計師的空間想象能力，容易導(dǎo)致深化設(shè)計的錯漏，也不利于材料清單等信息的傳遞。

（2）鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的壽命周期較短，信息傳遞不夠及時。在安裝鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件前，項目場地的基礎(chǔ)工程必須先完成。鋼結(jié)構(gòu)的制造工期與工地的項目進(jìn)程緊密聯(lián)系。需要有足夠的時間讓其可以完成深化設(shè)計、制造以及包裝運輸?shù)裙ぷ?，否則項目工地上就會出現(xiàn)停工等延誤工期的情況。

通常鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)生產(chǎn)的旺季是5～12月份。鋼結(jié)構(gòu)制造工廠的產(chǎn)能是固定的，車間的機(jī)械也需要定期維修以保證產(chǎn)能。一些工期較緊的項目完成的時間可能只有幾個月。由此可見，當(dāng)市場需求量大于鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)的常規(guī)產(chǎn)能時，企業(yè)需要通過加班和減少機(jī)械的維修以滿足需求。這可能導(dǎo)致機(jī)械折舊的成本大大提高，而且會降低工人的情緒及工作熱情，導(dǎo)致工作效率下降。

因此，鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程工期和成本的控制與信息傳遞效率的高低有密切的聯(lián)系。然而，現(xiàn)今鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的信息傳遞方式還是依賴于二維圖紙等文本資料。比如，深化設(shè)計的主要依據(jù)是設(shè)計院的結(jié)構(gòu)施工圖紙;技術(shù)工人向一線工人進(jìn)行技術(shù)交底時依賴加工圖紙。

這使得深化設(shè)計人員以及一線工人都需要在腦海里重構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)工程的感官認(rèn)識，同時也花費大量的時間才能開展工作。項目管理人員對材料、質(zhì)量以及成本的管理依賴于設(shè)計階段和深化設(shè)計階段積累下來的圖紙以及報表，這些資料量大而且不容易處理，造成鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)不能及時準(zhǔn)備好材料的購置，控制質(zhì)量以及成本需要做大量重復(fù)的工作。在這種情況下，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)工程項目遇到設(shè)計變更的時候，項目管理人員需要更多的時間處理需要變更的構(gòu)件，工作強(qiáng)度也會大幅增加。

（3）現(xiàn)場安裝管理不確定因素多，管理效率低，鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的構(gòu)件數(shù)量大。鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)根據(jù)承包方的工期計劃完成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造并運輸至現(xiàn)場進(jìn)行安裝。這與項目的資源管理、技術(shù)管理、成本管理有關(guān)，同時也受氣候條件、施工環(huán)境等因素影響。然而這些因素都存在一定的不確定性，遇到特殊天氣必須停工或者設(shè)計變更時，承包方項目管理人員若不能第一時間掌握施工進(jìn)度信息以及構(gòu)件進(jìn)場的信息，則不能作出及時的調(diào)整，最后會導(dǎo)致工程進(jìn)度的失控。除此以外，為了節(jié)省鋼結(jié)構(gòu)的運輸成本，鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件每次的運輸數(shù)量是比較大的，而施工現(xiàn)場通常采用人工的方式采集數(shù)據(jù)效率低，出錯率高。

2鋼結(jié)構(gòu)橋梁中實施BIM技術(shù)的必要性

BIM在橋梁工程中使用得越來越多，已經(jīng)成為建筑業(yè)最關(guān)注的技術(shù)和概念之一，也是工程信息化的重要舉措。現(xiàn)階段一些企業(yè)正嘗試應(yīng)用BIM，努力發(fā)掘BIM的價值。

但由于軟件功能還沒成熟等問題，建立BIM模型后還需要繪制或者導(dǎo)出CAD圖紙供實際工程項目的管理人員使用。這有悖于BIM的理念，也沒有起到提高效率的作用。鋼結(jié)構(gòu)工程的深化設(shè)計、加工制造以及安裝等關(guān)鍵步驟之間的聯(lián)系密切，而且其軟件的功能比較成熟，可以作為BIM應(yīng)用于工程項目生命周期的試點。

另一方面，從上述的研究可以看出，鋼結(jié)構(gòu)工程管理的問題主要在工程各項信息的傳遞效率的問題。而利用BIM技術(shù)，復(fù)雜的建筑外觀以及節(jié)點都可以以三維的視覺呈現(xiàn)，深化設(shè)計以及制造過程中的巨量信息可以被自動地處理，也有助于解決現(xiàn)場管理的問題。而在鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程中，通常作為分包商的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)承擔(dān)了鋼結(jié)構(gòu)工程的深化設(shè)計以及構(gòu)件制造工作，鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)有時也作為承包商承擔(dān)現(xiàn)場的安裝工作。深化設(shè)計和構(gòu)件的制造對鋼結(jié)構(gòu)工程來說是非常重要的。鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)要承接橋梁設(shè)計以及結(jié)構(gòu)設(shè)計的信息以完成這兩項工作，而運輸和現(xiàn)場安裝的工作也要在這兩項工作的基礎(chǔ)下才能完成，鋼結(jié)構(gòu)工程的整體質(zhì)量和能否實現(xiàn)都依靠準(zhǔn)確的深化設(shè)計以及高精度的加工制造。因此，鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)應(yīng)用BIM是作為BIM應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)工程中的重要驅(qū)動方式。

為了進(jìn)一步落實BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用，以解決鋼結(jié)構(gòu)工程中存在的問題，以下將探討B(tài)IM在鋼結(jié)構(gòu)工程項目管理中的應(yīng)用。

3BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程中的具體應(yīng)用

（1）系統(tǒng)，所謂面向?qū)ο?，即是將橋梁工程中常涉及到的結(jié)構(gòu)部位提取出來，形成固定形式的構(gòu)件對象。這個在Revit系列軟件里就是族的概念。就基于族的概念，下面展開參數(shù)化設(shè)計在橋梁設(shè)計階段的應(yīng)用。Revit系列軟件里面族的概念既是參數(shù)化構(gòu)件。Revit系列軟件由于主要針對建筑結(jié)構(gòu)行業(yè)，所以軟件的設(shè)置跟內(nèi)置族基本是建筑結(jié)構(gòu)方面的構(gòu)件。但是族是可以自己制作的，而且國際工程同行中有趨勢把族進(jìn)行免費共享化。

其實在橋梁設(shè)計行業(yè)里面，早己有橋梁通、橋梁設(shè)計師這種參數(shù)化設(shè)計出圖軟件，但是可擴(kuò)展性較差，而且軟件之間的互通性較差，只能實現(xiàn)本身軟件設(shè)置下的圖紙輸出。該類軟件在橋型較為復(fù)雜的工程中就無能為力了。在模型的建立時，實現(xiàn)可參數(shù)化驅(qū)動模型，對后期的方案修改、調(diào)整等工作極為有利。這類設(shè)計軟件在機(jī)械行業(yè)就有典型的代表，如Solidworks，Pro/Engineer等。

不同構(gòu)件有各自的數(shù)據(jù)信息模型。這些構(gòu)件數(shù)據(jù)模型通過輸入不同的參數(shù)，可快速建立這些構(gòu)件的3D模型用于該橋梁工程。

同時，由于橋梁復(fù)雜異型構(gòu)件多，通用性差，“族”構(gòu)件缺少，要實現(xiàn)參數(shù)化往往需要自己具體構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)化建模。

（2）模型計算。橋梁工程的計算主要包括兩大塊內(nèi)容：整體模型計算和局部模型計算。得益于設(shè)計階段的數(shù)據(jù)模型的建立，做整體計算時可以從橋梁整體數(shù)據(jù)模型中提取很多有用的數(shù)據(jù)包括圖形等，當(dāng)然由于橋梁計算的特殊性，整體模型計算時往往要把橋梁結(jié)構(gòu)做一定的簡化，當(dāng)然這個基于現(xiàn)階段計算理論及計算機(jī)能力的基礎(chǔ)上的，如果互聯(lián)性做的足夠好的話，模型信息數(shù)據(jù)傳遞成功率高，這樣也節(jié)省了計算模型建立的時間，大大提高效率。當(dāng)然BIM技術(shù)發(fā)展最高境界就是一個數(shù)據(jù)模型里面解決所有計算問題。在Autodesk公司的RevitStructure軟件里己經(jīng)集成計算模塊，當(dāng)然這部分功能有待于完善與強(qiáng)化。局部計算時，則能充分的利用前期的建模成果，例如鄂東長江大橋中鋼箱梁的局部分析，此時信息模型的箱梁構(gòu)件可以直接輸出計算軟件的所能讀取的格式文件，轉(zhuǎn)換形式如圖1所示，這樣能省去在有限元計算軟件里面建模的時間。

圖1基于BIM的模型計算模式

在這一階段我們必須面對的是：當(dāng)前在橋梁工程相關(guān)軟件沒有統(tǒng)一信息交互標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致信息傳遞交互性差，往往無法實現(xiàn)模型信息數(shù)據(jù)公用互導(dǎo)，導(dǎo)致計算模型需獨自建立。

（3）圖紙輸出。3D設(shè)計能夠精確表達(dá)復(fù)雜造型橋梁的幾何特征，相對于傳統(tǒng)的CAD平面繪圖，3D設(shè)計不存在幾何表達(dá)障礙，對任意復(fù)雜的造型均能準(zhǔn)確表現(xiàn)。3D將成為高端設(shè)計領(lǐng)域的必由之路。

4結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)作為一種新時代被廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式，其構(gòu)件制造過程具有制造業(yè)的特點，同時具有效率好、強(qiáng)度高、對環(huán)境破壞少等特點，是建筑行業(yè)里的熱門領(lǐng)域之一。鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程制造工藝復(fù)雜，對信息管理的要求比較高。BIM技術(shù)適合在鋼結(jié)構(gòu)橋梁項目中的應(yīng)用，可以看出BIM技術(shù)對降低鋼結(jié)構(gòu)工程項目的深化設(shè)計費用、縮短工期、準(zhǔn)確預(yù)算工程量等方面有實質(zhì)性的效果，而且在提高對項目的管控能力、改善安裝現(xiàn)場環(huán)境、減少項目信息的流失和錯誤方面有巨大的潛在效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]何清華，錢麗麗，段運峰，等．BIM在國內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀及障礙研究．工程管理學(xué)報，2012(1)．

[2]張樹捷．BIM在工程造價管理中的應(yīng)用研究．建筑經(jīng)濟(jì)，2012(2)．

[3]劉志強(qiáng)．西堠門大橋結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計．中國公路學(xué)會橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會2008年全國橋梁學(xué)術(shù)會議，2008．

[4]孫衛(wèi)泉．自錨式懸索橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計研宄．四川省土木建筑學(xué)會第33屆學(xué)術(shù)年會，2008．

[5]許宏亮，等．西堠門大橋及金塘大橋結(jié)構(gòu)運營監(jiān)測綜合管理系統(tǒng)總體設(shè)計．公路，2008．