结构设计与数字化工厂

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672-4011．2013．04．023结构设计与数字化工厂冯立静，林云，康鹏辉(成都建筑材料工业设计研究院有限公司，四川成都610051)摘要：工厂结构设计需处理来自上游各专业的信息，工作量大，但又面临着土建开工时间的压力，导致设计、施工、修改同时开展的混乱局面。设计错误很难避免，材料统计不及时也不准确，项目土建成本很难控制。随着信息化的发展，基于设计产品全生命周期管理的三雏协同设计正逐步取代传g--雏数据表达方式。笔者探讨三雏数字化设计给结构设计工作带来的革命性影

2、响，以及如何让结构专业更好参与到三雏协同的全过程。关键词：数字化工厂；建筑结构；全生命周期中圈分类号：TIJ318．1文献标志码：B文章编号：1672一加1112013)04—0054一030前言随着我国勘察设计行业经营方式的转变和市场发展需求的变化，工程项目逐渐向全生命周期运作方式转变，即项目参与各方利益最大化和最大程度利用信息资源和协调的项目运作方式。国内大型设计企业为了提升企业的核心竞争力，以便在日益激烈的国际化竞争中占据有利地位，正由传统的勘察设计单位的单一市场职能不断向EPC工程总承包的全部或部分

3、市场转变。这些要求，依靠目前普遍采用的二维设计方法是无法满足的。随着计算机技术的发展以及国外一些先进设计理念的引入，使得三维协同设计的手段得以实现，为从根本上满足设计要求提供可能。工厂三维协同设计在水泥、化工等设计领域应用很快开展起来。1三维协同设计体系的概念三维协同设计体系，是指参与工程设计的各专业，使用三维设计软件，利用三维协同设计平台，以数据为基础，以三维设计质量管理体系为制度，以不同于二维设计的流程控制手段，设计过程智能化程度、协同程度、数据共享程度高的综合设计体系。三维协同设计体系，能够实现多专业

4、同时设计同一工程项目的不同内容，并将设计意图以直观可视的三维模型形式表达出来，通过不断与其他专业模型协同比较、修改并完善设计，再通过智能方式将模型转化成工程表达，并统计需要的材料信息。三维模型含有大量的结构、参数、关联和知识信息，这些信息通过数据库技术和三维模型融合在一起，可以非常方便地提取这些信息，进行查询、统计和管理。2三维协同设计与二维设计的比较二维设计也有协同，它首先是可行性研究、方案确定，作者筒介：冯立静(1981一)，女，江苏南京人。工程师，主要从事结构设计工作。然后主体专业提供资料，结构专业往

5、往最后开工。结构专业拿到工艺及建筑专业图纸和文字形式资料后安排设计，结构的模型、主体专业的设备布置模型等，需将假设的车间空间模型以二维形式表达，以便其他专业参考设计。而这些信息要全面准确的传递到下游专业，需要大量的二维平面立面和剖面图，再配以海量的说明和数据表，方可基本表达工艺的设计意图。以水泥厂生料立磨基础设计为例，从工艺资料平面图来看，很难想象到一个建成后的基础应该是什么样子，而要完整理解基础内部各预留洞口形状、深度、预埋件的位置、安装顺序、功能用途等，对于一个没有丰富经验的结构设计工程师来讲，是颇具挑

6、战性的。而三维设计把复杂设备基础以立体的模型展现出来，且内部所有信息均是数字化的，随时可以查阅，因此这些信息实际上是可视化的。从模型上可以了解整体概念，还可进入模型内部进行漫游，查看各细部设计构造、产品标准、安装要求等信息，对于下游专业设计非常有效。当工艺设备信息有变更时，三维模型中的相关信息会及时传递到下游设计专业，且通过平台信息管理系统及时提醒相关修改，避免设计修改不及时造成的施工错误和损失。三维协同设计信息传递及时准确，过程数据、变更数据、定型数据通过版本有效管理，设计数据实时共享，有利于上游专业更改

7、后的快速设计，大大提高了设计效率，缩短了出图周期。动画创建、装配路径规划、自动干涉检测、渲染、显示、帮助设计人员实现以三维的方式直观展示模型，直接在模型上嵌入必要的数据信息，项目管理人员能够实时掌握项目的总体状况，现场施工人员可以及时获取材料信息，编制施工方案，模拟施工顺序，甚至检查施工效果，并可根据检查结果向设计部门反馈意见。3建筑结构在三维协同中的角色结构专业在水泥工业设计中非主导专业，传统模式计算分析荷载由工艺专业等以纸介质提出，结构专业根据所接收资料输入计算，大量的荷载、复杂的布置，使结构工程师的工

8、作量非常大。三维结构设计建立在与工艺专业共同的软件平台上，共享优越的数据库平台，按照结构知识概念建立真实的结构，并同时核对同步、实时更新的工艺布置模型，从而得到结构合理、完全满足开孔和支吊架设备支墩等工艺要求的结构模型，并以此发布给工艺及相关专业，以工艺和其他专业布置模型和发布资料为模板的输入表现更加直观、友好；同时结构模型随结构输入可同时发布给工艺及其他专业，同步更新三维模型，配合工作更加高效、可靠，免去了二维