機械設計軟件Solidworks在建筑工程中的應用研究

崔路苗 （長治職業(yè)技術學院，山西 長治 046000）

機械設計軟件Solidworks在建筑工程中的應用研究

崔路苗 （長治職業(yè)技術學院，山西 長治 046000）

針對目前建筑設計施工中存在的由于溝通不暢造成的各種施工問題，結合SolidWorks軟件在建筑工程中的應用實例，簡要介紹了該軟件實體建模及在建筑工程設計施工一體化中的應用優(yōu)勢，提出了SolidWorks在建筑設計施工中推廣使用的建議。

SolidWorks軟件；三維實體模型；建筑設計施工；應用研究

1 研究背景

建筑工程施工是把建筑設計師對建筑的整體構思轉化為真實實體的過程，目前多數(shù)工程項目從規(guī)劃立項到設計到實施建造，依然主要是利用CAD繪制的二維圖紙以及相關文字說明等資料的傳遞來實現(xiàn)，而這一切得靠技術員的空間想象力和工作經驗來實現(xiàn)。而對于復雜工程，各專業(yè)設計圖紙錯綜復雜，設計結果矛盾沖突在所難免，而設計者與施工者又各自獨立，圖紙中的矛盾沖突常在實際施工時才被發(fā)現(xiàn)，導致出現(xiàn)大量的設計、施工變更和返工現(xiàn)象，也因此造成施工周期延長和工程預算增加，同時也增加了建筑結構安全的不確定性。SolidWorks軟件在建筑工程行業(yè)的應用則可以使這些問題得到合理的解決，通過建立三維實體模型，充分利用信息化技術強化設計目標，達到精細施工、縮短工期、節(jié)約成本等目的。

2 SolidWorks軟件在建筑工程設計施工中的應用優(yōu)勢分析

SolidWorks是基于Windows平臺且以自身為核心的CAD/CAE/CAM/PDM桌面應用集成系統(tǒng)，包括結構優(yōu)化分析、工程數(shù)據(jù)管理等，亦可實現(xiàn)全動態(tài)模擬裝配過程，它采用基于特征的實體建模，可實現(xiàn)全參數(shù)化設計和全相關修改性，功能強大，易學易用，一般多用于工程機械設計。

2.1 建筑方案設計設計應用

SolidWorks軟件在建筑工程中的應用優(yōu)勢主要表現(xiàn)在它的仿真功能[1]，SolidWorks區(qū)別于傳統(tǒng)的CAD軟件，可以直接繪制三維草圖，并通過定義標注形成函數(shù)關系或智能標注命令，快速實現(xiàn)復雜的三維實體造型、復雜裝配和生成工程圖，更利于設計師的整體建筑構思表達，早在建筑設計的規(guī)劃方案設計階段，就可以利用該軟件實現(xiàn)三維實體建模，并在其中直接進行修改和分析，形象直觀，更有利于參與各方溝通交流，提高分析效率和加快設計方案確定時間；在設計方案環(huán)節(jié)，可以利用SolidWorks軟件進行詳細設計并進行管線及管道系統(tǒng)的布置，模擬分析等操作，還可以對不同專業(yè)相關信息模型進行沖突碰撞檢查，以便及時調整深化設計；出圖階段可以利用SolidWorks軟件建立的三維模型直接生成二維設計圖且采用GB標注，且保持二維圖與三維模型同步變化，大大減少了設計人員重復修改施工圖的時間；設計評審時，可以輕松實現(xiàn)二維圖紙三維看，由于該軟件提供了生成交替位置視圖的功能，可以以三維動畫方式展現(xiàn)建筑模型各個角度和剖面的細節(jié)，可以直觀的觀察設計結果。另外，生成的電子文件體積較小，傳遞方便。

2.2 施工組織設計方案設計應用

SolidWorks軟件生成的實體模型形象直觀、施工模擬性強為施工相關人員提供了客觀的標準交付和管理手段[2]。該軟件應用對建筑工程施工價值主要體現(xiàn)在:在投標階段，使用SolidWorks軟件可以進行快速的工程量估算和計價，有利于項目管理人員制定較完善的施工組織設計方案；另外，該軟件還支持三維模型的綜合信息查詢，有利于項目管理人員對項目進行全方面管控；在建造工程實施階段，還可以通過SolidWorks相關軟件對己經完成的信息模型提前進行施工模擬[3]和分析，不但便于設計師對施工人員進行技術交底，使他們在工程開始前就能夠充分的了解施工內容和施工順序，而且能夠檢查建筑設計和施工情況的一致性、可完成性，從而制定有針對性的施工方案，從而避免施工中由于設計不當而造成的返工，以可視化視角來指導施工過程。

2.3 SolidWorks軟件在復雜項目設計施工中的應用[4]

SolidWorks軟件建立的信息化模型所提供的相關數(shù)據(jù)，能被項目的各參與方（包括設計、監(jiān)理、施工、以及項目業(yè)主和相關領導）共享，可以隨便調用、修改和存儲，使各方對施工項目的綜合信息和面臨的問題有個清晰的認識和判斷，使他們能更好的協(xié)調配合。該軟件可以進行施工過程的實時模擬并輸出動畫執(zhí)行結果，對現(xiàn)場施工人員進行培訓和指導；對施工過程中的重點難點以及施工過程交底；對復雜技術問題或難以控制的施工流程進行合理的規(guī)劃，同時也讓相關人員根據(jù)項目的實際情況對相關方案進行調整優(yōu)化，有效改變由于技術會審內容陳舊形式枯燥，導致施工人員難理解和難識記的缺點，降低因施工經驗不足而引起的重新返工，避免因工藝因素造成的建筑材料浪費現(xiàn)象。

3 SolidWorks軟件在建筑工程施工中的應用

利用SolidWorks軟件進行建筑物的三維實體模型設計，對建筑物的形成過程要思路清晰，先整體，后細節(jié)；明確先主體，后圍護，再后設備的設計流程；下面就介紹一個簡單案例說明。

3.1 關于Solidworks軟件的建筑主體實體建模

以農村二層半小樓和影壁及大門為例，如下圖1所示：利用SolidWorks2000對其進行實體建模[5]的順序為：主體結構的三維草圖建模——門窗洞口設計——室外造型設計——參數(shù)調整——建模定型——室內專業(yè)線管布設，同時輔以具體節(jié)點的繪制來對整體建筑表現(xiàn)做補充。在整個建筑設計過程中從方案設計建模到初步設計再到施工圖設計出圖，其中進行了方案的反復修改和復核確定，運用到了Solid-Works軟件的很多功能和插件，整個設計過程采用了同一個三維實體模型來最終完成設計構思和確定，確保了設計的準確性。整個設計過程沒有采用傳統(tǒng)的AutoCAD二維出圖辦法，而是采用了三維模型直接轉為二維圖的辦法，而軟件特有的參數(shù)化功能也使得設計修改過程變得比較簡單，提高了建筑設計的效率和質量，順利完成了設計任務。另外，Solidworks軟件可以實現(xiàn)清楚展示建筑主體的任意位置剖面，如下圖2所示。

圖1 SolidWorks三維主體結構模型

圖2 SolidWorks三維陽臺剖面實體模型

3.2 關于Solidworks軟件對關鍵節(jié)點做法的輔助設計

通常在會審圖紙時，設計師和施工技術員在有些細節(jié)溝通不能做到準確和形象，尤其是在施工過程中或施工技術員在向施工人員技術交底的時候需要對施工具體做法加以明確，而Solidworks軟件能夠演示表現(xiàn)出完成的直接效果，并在圖上表述做法及標注尺寸，直觀形象，溝通透徹，可以完全體現(xiàn)設計者意圖。

3.3 Solidworks在施工過程的實際應用

本工程難點是屋頂坡面造型[6]，是由26°雙坡屋面和兩個45°雙坡屋面相垂直生成的三維空間，為了觀察主坡屋頂與2個大小老虎窗之間是否相互統(tǒng)一和諧。通過使用SolidWorks軟件模擬出坡屋頂三維圖形(見圖1)且利用該軟件直接得出各個屋面相交點的坐標和相互位置，同時保證每組屋面數(shù)據(jù)的相對一致性，這為后來施工中正確支模奠定了重要的基礎。

4 總結

結合SolidWorks軟件在建筑工程中的實際案例，簡要介紹了該軟件在建筑設計施工技術中的應用優(yōu)勢，利用solidworks三維輔助技術較好地解決了空間曲線、曲面的定位和形體的生成、空間構件的調整等技術難點，與二維平面圖相比，表達清晰準確，并可以多角度觀察對象，并及時修改調整不合理的情況。熟練掌握此軟件，可以縮短建筑設計周期與降低施工成本，雖然SolidWorks軟件應用在建筑設計施工領域尚處于探索階段，但是其給施工方所帶來的方便確是可期待的，從建筑整個行業(yè)角度來看，它的跨行業(yè)研究都將是特別有意義的。

[1]江萬有.基于SolidWorks的建筑模型仿真系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].成都：電子科技大學，2014.

[2]孫曉霞.綠色施工在建筑工程中的應用研究[D].濟南：山東大學，2015.

[3]黃波，韋彬，等.基于SolidWorks的選煤廠車間三維設計[J].煤炭工程，2014,46(3)：23-25.

[4]徐伶薈.BIM技術在復雜項目施工中的應用研究[D].南昌：南昌大學，2015.

[5]曹桂霞，馮長建.Solidworks軟件在工業(yè)設計中的應用[J].大連民族學院學報，2005，7(1)：50-52.

[6]李綱，婁秋陽，等.利用CAD三維技術輔助解決異形屋頂施工[J].施工技術,2010,39(3):106-109.

TU17

A

1007-7359（2016）06-0066-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.06.025

崔路苗（1978-），女，山西長治人，畢業(yè)于太原理工大學，碩士，國家注冊一級結構工程師；講師，主要從事建筑結構與抗震防災方面的教學與研究工作。