上海同磊土木工程技术有限公司

一、基本情况

（一）案例简介

　　为解决钢结构深化加工环节需要处理的纷繁复杂细部连接，上海同磊土木工程技术有限公司依托于AutoCAD平台的三维建模功能以及基于实体模型的自动绘图系统，创新研发了“同磊”3D3S SolidV2020软件产品(以下简称“SOLID软件”)，该产品保持了AutoCAD平台下操作的便捷性，能够无缝衔接3D3S计算模型，实现模型的快捷生成，同时在空间异形结构如桁架、网架网壳、弯扭构件的深化过程中具有一定优势，可以提高钢结构深化设计效率。

　　图13D3S SolidV2020软件

（二）申报单位简介

　　上海同磊土木工程技术有限公司成立于2003年1月，公司位于国家大学科技园—同济大学科技园内，是一家致力于为建筑结构行业提供信息化技术解决方案的专业技术服务公司，自成立来，始终专注于研发土木结构设计软件，并提供土木结构领域的软件定制和项目咨询服务。通过近二十年的研发队伍培养和结构项目设计经历，积累了丰富经验。

　　公司主要产品为：同磊3D3S系列结构设计软件、同磊钢结构BIM设计系统 V1.0等;产品技术领域涵盖建筑、市政、电力、环保等多种行业。目前在全国拥有4000余家用户，是国内最具影响力的结构专业软件之一。公司是国内最早研发和推广BIM技术的软件厂商之一，并将BIM应用于建筑结构设计与咨询，目前已承担上海世博轴、上海国金中心、宁波火车站、浦东机场卫星厅等十几个大跨、超高层结构的张拉、结构设计成套项目。公司自2011年起与同济大学开始合作研究BIM 技术以及IFC标准，经过近10年的理论知识储备，已较完整掌握BIM 技术的核心理念和研发方法，为本项目的研发打下了扎实的理论基础。

二、案例应用场景和技术产品特点

（一）产品特点

　　SOLID软件是一款基于AutoCAD平台的钢结构深化设计软件，可完成各类钢结构的实体建模、加工图绘制及材料清单汇总，可直接导入3D3S Design模型进行深化全过程设计，深化完成后可再导出成IFC或DWG格式文件，并导入其它BIM平台进行二次操作，内置丰富的节点库，并提供了丰富的细部建模功能，可完成复杂节点的拼装过程。

（二）应用场景

　　SOLID软件适用于绝大部分工业建筑领域的钢结构深化项目，目前已成功应用于工业厂房、钢结构多高层建筑、工业变电支构架、以及大跨度钢结构桥梁等项目的设计深化过程中;SOLID软件能够配合3D3S计算软件进行钢结构全过程设计，无缝衔接项目从概念设计到三维实体深化加工的设计流程，同时在空间异形结构如桁架、网架网壳、弯扭构件的深化设计中具有优势。

（三）技术特点及创新点

　　SOLID软件的核心主要包含两块，即：(1)钢结构三维实体1:1建模;(2)根据构建的模型快速输出和管理加工图纸。

　　借助AutoCAD专业化的三维图形平台，SOLID软件构造了适用于钢结构深化领域的零件对象，并提供了一系列便捷的零件组装方式，如焊接、栓接、切割等，能够快速将钢结构零件如同“搭积木”一般拼装成实际项目模型，同时根据组装连接方式，自动记录拆分形成可用于加工的构件分组。

　　根据加工构件的分组信息，SOLID软件能够自动根据构件预定义的类型按不同的图纸输出标准进行图纸输出，输出的图纸包含了模板化的零构件文字标记、尺寸标注以及材料统计表，能够适应不同项目、不同单位的技术要求。

　　SOLID具体在以下几个方面进行了创新：

　　1.实现钢结构全过程设计。SOLID软件为3D3S钢结构计算软件和施工图软件提供了对应的平台接口，能够将有限元计算模型快速转换成三维实体模型，并在此基础上进行深化设计;深化设计完成后可以将模型导出，能够与其他BIM软件平台继续对接，大大提升设计效率。

　　2.内置丰富节点库。SOLID软件内置了超过250个国内常用形式的节点库，包括但不限于门架、框架、塔架、桁架等大类，能够实现模型的快速拼装;对于异常或较为复杂的连接节点，软件还可提供添加板件、添加连接件、细部切割等实体拼装功能，以满足各种钢结构节点零件的深化需要。

　　3.允许用户自定义的参数化节点设计。SOLID软件以操作记录为基础，建立了一套完善的参数化节点设计系统，允许用户方便、快捷地自行制作参数化节点并加入到自定义节点库，系统节点和自定义节点都支持自动匹配和装配。

　　类似的钢结构深化软件国内同类型的主要产品是PKPM DetailWorks(北京构力科技开发的钢结构深化设计软件),其特点在于建模时能够切片操作，同时提供了多窗口视图，便于建模时多角度观察，有较好的建模体验;缺点在于能够应用的结构形式比较单一，同时内置的节点库仅限于门架;而国外同类型的产品包括Tekla Structure(芬兰泰科拉公司钢结构深化设计软件)和Advance Steel(美国欧特克公司钢结构深化设计软件)，两者在建模的通用性和图纸的完整性上有着很高的品质，但在一些特定结构的快捷建模和国内常用节点的形式的集成上，较难达成本土化，需要在建模上花费更多的时间。

　　对比上述几款产品，“同磊”3D3S Solid软件能够引用计算软件的各专业模型的快捷建模功能，同时内置了超过250个国内常用的内置节点，在结构和节点连接形式多样两方面具有优势。

三、案例实施情况

（一）案例概况

　　SOLID软件的应用以厦门健康步道(狐尾山-仙岳山-湖边水库-观音山步道)景观提升工程为例，该工程是厦门岛中北部重要的生态节点，是贯穿厦门岛东西方向的山海步行通廊，全长约22.2公里。

　　本案例中桥梁结构为厦门健康步道B标段节点七(如图2所示)，为增加行走体验感及趣味性，桥位上跨仙岳山庄侧山谷，属于林中大跨节点桥梁，高差达30米，可俯瞰筼筜湖，主桥采用90米张弦桁架桥，桥梁全长156米，桥面宽度4米。

　　图2 主桥桥梁整体图

（二）实施情况

　　SOLID软件在厦门健康步道B7段工程的应用主要包括两大方面：三维建模和深化加工出图。

1.三维建模：

　　(1)主杆件建模：桁架结构空间腹杆形式复杂，一般建模软件提供的快捷建模工具无法覆盖，需要不断反复调整，耗时较多，同时容易出错，利用SOLID软件与3D3S Design的接口技术，将初步设计完成的主桥线杆模型转化为三维实体模型，为后续的节点细部深化建立框架基础，避免二次翻模。

　　(2)标准节点建模：对于常规形式的细部节点，可利用SOLID软件中内置的250多个节点进行参数化生成，无须从零开始拼装，以主桥拼接节点为例(如图3、图4所示)，该位置一般为刚性法兰连接，通过程序内置的法兰节点，设置合适的节点参数即能一键生成;

　　图3法兰连接参数化生成界面

　　图4主桥拼接节点

　　(3)非标准参数化节点：对于以锁夹节点为主的非标准节点，拼装难度较大，且不同位置无法通过复制、镜像等方式批量生成，SOLID软件中研发了参数化节点的功能，可以以相邻零件的位置作为参照，建立参数化的建模方式，并将操作过程进行记录，用于不同位置节点的快速生成(见图5)，大大提高了建模效率，参数化操作过程见图6。

　　图5参数化节点批量生成

　　图6 参数化节点操作过程

　　(4)锁夹零件：对于部分异形的拉伸零件，可采用自定义截面的方式生成，以锁夹为例，夹具呈不规则形状(见图7设计图)，难以通过一般的折板、曲面板进行建模，本软件将其视作杆件，利用自定义截面的功能，首先在草图中进行断面形状的描绘或可直接由设计图中复制，然后导入程序进行截面识别，再以生成杆件的方式进行建模，三维模型效果如图8所示;

　　图7 锁夹零件设计图

　　图8 3D3S Solid实体模型

2.深化加工清单及出图

　　加工清单与加工图是深化设计的最终产出成果，需要保证图纸、清单分组数据的正确性，同时对于大型项目需要考虑图纸输出的效率以及图纸版本管理与变更。

　　SOLID软件在深化建模阶段通过构件预定义技术，自动通过焊接、栓接、切割等功能将模型按构件组进行分类，提高模型信息转化图纸的效率，在本案例(厦门健康步道项目B7段钢桥)中利用法兰连接中的内置焊接信息能快速将主桥结构分成可运输的若干构件组，主桥结构内部的大量腹杆亦是通过切割关系自动形成构件归属关系，无需做额外的信息定义，既保证了正确性又提高了建模效率。

　　在清单、图纸输出阶段，由于方案调整所带来的设计变动，会导致图纸、清单相关文件管理混乱，难以追溯版本信息，为此SOLID软件对每次输出的历史信息进行了记录，并将当次输出数据与历史信息对比，得到变更信息，从而可以较好地进行版本管理，为项目的信息管理提供保障。

　　利用SOLID软件进行深化设计的图纸、清单如图9、图10所示：

　　图9构件加工图纸

　　图10构件加工清单

四、应用成效

（一）解决的实际问题

　　随着钢结构在国内建筑结构中的占比逐渐增大，越来越多造型各异的钢结构建筑不断涌现，不同于传统的门架框架结构，类似于上述案例中的大跨度桥梁结构中的部分构件具有极强的空间性，无论是建模还是出图都是费时费力的，效率很低，难以保证详图绘制工作按计划的工期完成，且人工进行深化设计极易出错且很难校核和发现错误，反复的调整又会增加建模的复杂度。

　　根据本工程的特殊要求采用了SOLID软件。该软件建立钢结构节点与杆件的全三维实体模型，根据输入参数自动快速生成所有的连接节点，快速、准确地自动绘制严格满足加工要求的所有深化详图并自动生成材料明细表。此外，该软件还兼备了用钢量统计等辅助功能。该软件基于AutoCAD三维图形平台，操作简单易用，详图工作人员在很短的时间内能熟悉应用。

（二）应用效果

　　SOLID软件在使用过程中展现出以下特点：一是准确，软件根据结构设计图建立厦门健康步道B7段的三维详细实体模型，模型符合所有加工制作与安装的要求和标准。二是精确，全三维的数字化模型具有极高的精度，从而保证了详图的精确度。三是快速，软件根据三维实体模型自动绘制详图，人工修改较少，为深化设计工作按期完成提供了有力保证。四是软件操作简单，使用方便，通过学习简单的软件介绍，深化设计人员即可上手。

　　执笔人:

　　上海同磊土木工程技术有限公司(章亚申、满延磊)

　　审核专家:

　　魏来(中国建筑标准设计研究院，副总建筑师)

　　陈顺清(奥格科技股份有限公司，董事长、教授级高工)