前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇三维设计范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
人们之所以对三维设计喜欢,不仅因为其能够呈现立体的动态效果,并且,当观看者的位置发生移动时,三维设计的形状也会发生改变,呈现一种动态的变化,更符合实际生活中看到的事物。而这些在二维形态中就不能够实现,观看者在变换观察角度时,只能够看到视点的简单运动,没有立体动态的效果。三维形态较二维形态在材料和加工工艺上都存在着很大的区别,二维平面设计中只需要将这些与视觉效果进行简单的对应,既能够达到二维平面设计的标准,而三维设计中除了需要做到部分对应,更应该对材料有深入的了解,并且在不同材料商采用不同的工艺手法,从而才能够产生三维的效果。二维形态是三维形态的基础,在二维形态的基础上,三维形态通过对二维形态的处理创造出了一个虚拟的空间形态,这种形态能够更真实的反应事物的真实面貌,从而更能满足人们的审美需求。
三维形态在平面设计中的应用方式
可以说,在平面设计中二维设计都在平面设计的范围之内,而反过来,这样的说法则不成立,因为并不是所有的平面都在二维的范围之内。这主要因为:一、平面设计是一个具有空间性的事物,属于三维的范畴之中,二维只是其中的一小部分。因此,在平面设计中用三维取代二维是一个必然的过程,随着人们对平面设计的逐渐深入,三维势必会取代二维成为平面设计中的主要形式。
(1)突破二维画面的表达方式。在平面设计中对三维设计的运用是对二维设计的一种超越,在三维的形态设计中,突破了二维的表达形式,让人们不再局限于平面,而能够看到更加立体的作品。在日常生活中,事物都是立体的,因此,三维的设计作品更符合人们的日常习惯,让人们对作品有更深刻的印象,给人以更大的想象和发挥的空间。现如今的平面设计中更多的是追求一种“平面不平”的效果,平面设计师希望通过对三维设计的运用让平面表达更立体的一种形态,这样的形态给人以真实感,让人们感觉更真实,更容易为人们所接受。
(2)突破画面图形意境。一则平面设计作品的成功与否主要是由其是否能够吸引人们注意来评价的,一个能够吸引人们注意的平面设计作品就是一个好的作品。而吸引人们关注的重要一点要做到画面的吸引力,只有具有吸引力的画面才能够吸引人们的关注,从而达到最初的效果。这就需要设计者在色彩、材料和图形的运用上下文章,只有将这些因素完美的综合在一起,才能够创作出成功的作品。二维设计通过与环境空间的结合,能够在二维的基础上增加空间维度,让人们看到立体空间的效果。因此,在人们日常生活中的很多事物都能够通过三维的形式表现出来,而对于二维的平面设计,通过对其在空间维度上的增加能够让其呈现出三维立体的效果,而这些空间维度的应用就是二维和三维之间转换的关键地方。
(3)突破静态图像信息。传统的二维模式是在设计平面上展示静态的画面,而三维模式是将这些静态的元素通过进一步的改进从而达到动态立体的效果。所以我们说二维设计模式是三维设计模式的基础,因此设计者在进行三维设计之前需要对二维设计有较深入的研究和造诣。对于二维设计作品,其只能给人们呈现出一个静态的画面,这样的画面缺乏活力,很难吸引人们的眼球,而一旦将二维的画面转化为三维画面后,就给了设计画面以动态之感,这样的形式更能够吸引人们的注意,从而达到宣传的效果。这也就是为什么球场上翻滚的广告牌比马路上固定的广告牌更能吸引人们眼球的原因。
(4)利用材质的特殊性,突破传统制作工艺。随着人们生活水平的迅速提高,人们接触广告的地点越来越多,方式也越来越丰富。曾经人们只能通过一些报刊、杂志、广告牌等看到广告,而随着电视、电脑走进千家万户,人们接触广告的方式也越来越多。而随着广告设计技术的不断提高,使得广告设计种类更加的丰富。如今,一些刻画在石头、金属上的创意广告层出不穷,这些广告由于形式新颖,都取得了不错的效果。
三维形态在平面设计应用的劣势
三维设计的成功与否直接决定了平面设计作品的成败。随着社会的不断发展,人们的认知水平较往常有了大幅度的提高,人们已经厌倦了二维设计,并且对三维设计作品有了更高的要求。对于一些特点不鲜明、效果不理想的三维设计作品,就很少有人会产生兴趣。但是,虽然人们的认识水平提高了,可当作品超出了人们的接受范围之后,如三维设计过于追求创新,这样也得不到大众的肯定。这两种形式的作品都没有从大众的实际需要出发,因此都不会取得理想的效果。所以,在三维设计中一定要从大众的角度出发,设计出符合大众口味的设计作品,既不保守也不张扬,这样三维设计作品才能够被更多的人所认可。下文通过实际的例子对一些不恰当的三维设计作品进行了评价。从上文中我们能够看到,在广告设计中运用三位平面设计技术需要对消费者的情况有深入的了解,要明白消费者的类型、特点、接受能力等,只有经过细致的工作之后才能进一步的进行设计,这样才能够取得最理想的效果。
实际上,瑞林并非个例,“三维协同设计”的理念已经从石油、化工等行业向冶金行业渗透,越来越多的冶金厂矿开始要求设计院以三维的形式交付设计规划和设计图。在经历手工设计到计算机辅助设计之后,冶金行业的工程设计走到二次飞跃的关口。
三维设计的诱惑
随着计算机技术的普及,传统的面向几何元素为主的二维设计正在逐步被面向设计对象为主的三维设计所取代。在石油、化工等行业三维设计已经普遍使用,其优势也已经在很多项目设计中得到充分展示。
Bentley大中华区总裁刘德盛在日前举办的“冶金行业三维协同设计研讨会”上表示,“与二维设计相比,三维设计具有明显的优势,代表了设计领域的大趋势。”
刘德盛介绍说,三维设计的结果不仅仅有图纸和材料表,还有三维模型,所有人都可以直观地看到这个结果。透过三维模型,设计方案是否合理、是否存在碰撞可以马上看到。而且,三维设计可以提高设计效率,比如,三维设计的施工材料计算可以实现计算机自动提取,这要比二维设计时的人工计算准确。
由于三维设计优势明显,所以在欧美发达国家,三维设计已经得到普及,比如,在三维设计已经占到芬兰设计项目中的93%,美国 60人以上的设计院中,三维设计已经占到项目数的 50%以上。
“推进三维设计还有一个重要原因是走出国门的需要。今天,我们很多大型设计企业开始走出国门,如果不采用三维设计,我们连参与竞标的资格都没有。”瑞林项目管理部部长吴润华说。
循序渐进促落地
然而,三维设计毕竟不同于二维设计,要在设计单位全面推进三维设计也并不是一件非常容易的事情。其中,最为困难的就是要改变原有的设计习惯和设计流程。
“二维设计时代,对设计人员之间的协同要求不高,他基本上只要做好自己的工作就可以,而在三维设计的过程中,如果其他设计人员没有跟上,他的工作就无法往下进行。”吴润华表示。
另外,三维设计需要上下游的跟进,也就是说要把三维模型贯穿到项目的全生命周期,包括设计、采购、施工和后续维护都要利用三维模型,从而提高三维模型的附加值,如果只有设计单位采用三维设计,那就是一种浪费,也会降低设计单位的积极性。
“三维设计不仅仅是部署一个设计软件,它是要和企业的工作流程集成到一起,要和企业‘生长’在一起,因此,对企业的设计人员要求高,不仅要对企业设计流程很了解,还要对软件了解。”吴润华表示,这也是他们专门成立一个部门来推进这项工作的原因。
本文简要分析了BIM技术在隧道工程中的应用现状,同时简要介绍了BIM技术在隧道建设中的应用。并以某隧道工程为例,从复杂段设计以及结构计算两方面分析了如何在隧道三维设计中应用BIM技术,以期使BIM技术的应用更为普遍,使得我国隧道工程的施工更为便利。
关键词:
隧道工程;三维设计;BIM技术;公路桥梁
BIM,也称建筑信息模型,其模型建立基础是与建筑工程项目有关的各个类型数据,从而形成建筑人员需要的建筑模型,同时利用数字信息进行建筑物的仿真模拟,使之体现较为真实的信息。BIM技术在土木工程中的应用十分广泛,隧道工程便是其中之一。BIM技术可以有效提高设计人员的设计质量与工作效率,从而保证整体工程的实施质量,也缩短了施工周期。
1.BIM技术的应用现状
BIM技术的普及范围较大,建筑、电子以及机械等行业均需借助BIM技术,而BIM技术的应用也日益成熟,带动各个领域也发生了巨大的变化。如今,我国社会经济逐渐稳定,对隧道工程的要求也有所提高,要求隧道工程的建设发展方向以环保、低碳以及可持续为主,所以BIM技术应用于隧道工程是大势所趋。
2.隧道工程项目中BIM技术的应用特点
2.1包含内容特殊
不同于建筑领域,隧道工程项目中BIM的概念还包含有GIS,三维模型建立还包含有三维地质信息模型、三维地理信息模型以及隧道结果三维模型。这便导致施工阶段需要接收大量信息,同时也需建立相应的规范,从而令专业与阶段之间所形成的信息壁垒逐渐消失。
2.2对设计模型兼容性增强
隧道工程项目分为线上以及线下两部分,按照工程特点之间的差异,设计人员也需要使用相应的应用平台,应用平台之间存在差异,则对模型的兼容性有更高要求。不仅如此,设计环节以及施工环节都需兼容各种类型的设计模型,这也代表平台之间能够协同工作,同时还可以完成格式转换。
2.3可视化管理
隧道工程项目当中含有多个系统:超前地质预报以及监控量测等数个系统,这也证明了隧道工程项目建设对施工安全以及质量的要求极为严格。施工企业在利用BIM技术的过程中,需充分集成不同种类的安全质量管理平台,对各项信息数据实施集中可视化管理。
3.BIM技术在隧道工程三维设计中的设计运用
3.1工程概况
某工程隧道预计隧道总长度为8199m,隧道进口位于某村镇东侧,同该村镇之间的距离达到400m,进口处里程为DK5+095,隧道在DK5+205,DK5+230下穿某环线以及机场高速。市政公路同隧道线位所形成的交叉角度为49o,隧道交叉部分长度为140m左右,复杂段所处位置以进口为起点,重点则为DK5+310,复杂段整体长度为215m。隧址区进口部分分布有厚度值较高的第四系底层,且下伏有燕山晚期第一次侵入花岗闪长岩,形式为F1断层,同时与侏罗系凝灰熔岩相接。进口部分区域分布有人工填土作为道路的路基,路基高度达到0~3m。填土的以冲洪积卵石土为主,粒径范围为60mm~180mm,最大厚度不低于11m。丘坡表面土质为残积粉质黏土,厚度范围为0.5m~4m。穿越段隧道顶部覆土厚度为4.1m~4.9m,全部为Ⅴ级围岩,属于全风化状态下花岗闪长岩。孔隙潜水以及基岩裂隙水分布较广,下穿段埋深不深,难以通过。
3.2复杂段设计
按照该隧道进口部分的实际地质条件以及该部分地形,根据开挖边仰坡所具有的稳定性以及洞口对排水的需求,设计人员应按照早进晚出的原则确认隧道进口所在位置,同时使用科学的隧道洞门形式。隧道进口处应使用斜切式洞门,与长为55m的下穿公路段相接。明洞段长度为75m,同时在DK5+300至DK5+310部分安设管棚工作井,并通过该工作井达到向小里程以及大里程施工方向施工的目的。上述内容的设计都可利用BIM技术进行设计。不仅如此,设计人员往往在三维设计时运用BIM技术建立开挖模型,该模型的建立实质是对土方进行计算。故而,工作人员可直接利用BIM模型计算土方量。设计人员在传统设计环节中,对施工的模拟都是运用绘制施工工序图这一方式进行。该方式针对较为简单的结构,可以满足设计以及施工需求,能够清晰表达设计人员的意图,也可达到预期设计目的。但如果隧道工程项目施工区域的结构较为复杂,设计需涉及的内容增多,含有基坑、维护结构、导向墙等工作。若设计人员依旧使用绘制施工序图这一方式,往往无法将设计意图准确传达至施工人员,导致施工进度受到影响,施工质量也难以保证。就该项目而言,施工人员可使用BIM技术进行设计,利用动态施工模型以及模型自动剖分两项功能制作施工工序图。通过BIM技术制成的图纸能够更为清晰地显示出构件在施工过程中所处时间以及空间状态,从而便于施工人员理解。不仅如此,施工人员还可通过漫游BIM模型,对工程各个构建有更为清晰地了解,并根据实际情况对其进行调节。
3.3BIM隧道结构模型计算
隧道中有许多暗埋段以及敞开段,设计人员可利用BIM建立模型所用的软件,如Revit,利用其楼板、圆柱体以及墙体等建立该隧道的整体物理结构模型。除了建立三维立体物理模型之外,BIM技术还可帮助设计人员建立结构分析模型,设计人员利用RevitStructure可以将建立构件边界条件、梁体分析模型以及柱体分析模型等,含有上述数据信息的模型便是结构分析模型。事实上,RevitStructure软件本身并不具备结构分析的功能,需要设计人员结合Robot实现结构分析。结构分析模型是Revit软件传输数据的主要载体,Revit不仅建立了实体模型,同时也会建立同实体模型完全一致的结构分析模型,利用一定可见性设置,施工人员便能够对分析模型进行检测以及完善。从而便于检测人员隧道工程的位置等进行确认。BIM技术不仅可以建立模型及分析模型,还可以对所建立的模型进行计算。隧道结构计算模型多种多样,其中应用较为广泛的两种模型为地基反力模型和弹性地基模型。地基反力模型认为,结构自身重量以及外部向结构施加竖向荷载相加,同时对地基表面单位面积之上的基底形成基底压力,该压力同地基土施加于底板底面的地基反力形成了作用力与反作用力的关系。弹性地基模型认为,因为底板放置于地基之上,使底板上的作用存在荷载。结构底板由于受到荷载的作用,会同地基土层同时产生形成变形,底板底同地基土层形成的相互作用的反力,反力的大小同土层变形值有一定关系。设计人员利用该模型进行计算,避免了大量计算,且由于概念清晰不会出现失误。设计人员可使用该模型对部分软土地区的结构进行计算。
4.结束语
通过实际应用可以发现,设计人员在三维设计工作中应用BIM技术进行设计,能为设计人员的工作提供较多便利,而且使设计人员的设计质量也有了较大提升,图纸更为准确,从而提升了企业施工水平,保证了隧道施工质量。
作者:向功兴 单位:长江勘测规划设计研究有限责任公司
参考文献:
[1]李俊松,董凤翔,叶明珠.基于达索平台的铁路隧道工程全生命周期BIM技术应用探讨[J].铁路技术创新,2014,02:53-56.
[2]李君君,李俊松,王海彦.基于BIM理念的铁路隧道三维设计技术研究[J].现代隧道技术,2016,01:6-10+51.
2、Cinema4D。德国公司MaxonComputer开发的3D绘图软件,CINEMA4D字面意思是4D电影,不过其本身还是3D的表现软件,是德国MaxonComputer研发的3D绘图软件,以其高的运算速度和强大的渲染插件著称,并且在用其描绘的各类电影中表现突出。
3、3DSMAX。3DStudioMax,常简称为3dsMax或MAX,是Discreet公司开发的(后被Autodesk公司合并)基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。
4、Softimage。SOFTIMAGE公司曾经是加拿大Avid公司旗下的子公司。SOFTIMAGE3D曾经是专业动画设计师的重要工具。它对动画影视特效都具有很强的针对性,但不合于新手学。
5、solidworks。达索系统(DassaultSystemesS.A)下的子公司,专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。著名的CATIAV5就出自该公司之手,目前达索的CAD产品市场占有率居世界前列。
[关键词]发电厂 三维设计技术 建筑设计计技术应用
中图分类号:TM62 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)45-0271-01
随着IT技术的不断发展和用户在项目寿命期中更多需求的提出,三维技术也在不停地发展。如何将工程数据留在企业,三维设计技术在国外已成功应用于以工艺过程为核心的行业设计中。随着国内电力体制改革的加快推进,三维设计技术作为一种有效的设计手段开始受到国内电力设计企业的普遍关注。
1 发电厂设计应用三维设计技术的意义
1.1把三维设计技术应用到发电厂设计中,通过在计算机上构建管道、设备、电气、结构等多专业的三维实体模型,并通过对所构建的实体模型进行碰撞检查、优化设计,最终可以从模型中提取出各种施工图及相应的材料报表。
1.2三维设计技术的应用打破了传统的平面二维图设计模式,使现有的设计思想、设计方法、设计程序及设计管理等设计全过程都发生了一系列的变革, 为工程设计人员提供了一种崭新的设计方法和手段。
1.3利用先进的计算机技术使工程设计信息集成系统高效运转是改变传统设计手段、提高设计效率和设计质量的关键之一。三维设计技术是整个设计信息系统构建的重要基础。如果把三维设计技术和其它专业数据库及专业软件集成起来,几乎可以涵盖所有的工程设计信息,真正实现数据资源工程全过程的共享,也就是所谓的数字化电厂的概念,实现电厂全周期数字化管理。
1.4三维技术的数据库唯一性可以做到在设计阶段就消除碰撞甚至达到零误差率。模型中所包含的工程信息,直观、准确、详实,可直接指导订货、加工和安装,使设计和施工的联系更加紧密,更加符合工程要求。
1.5在传统设计中,因为没有应用先进的设计流程,所以岗位的职责不具体,容易造成数据资源的重复和数据传递的堵塞。协调的工作量较大。若能将工程师从繁琐的纸面处理工作中解脱出来,将更多的精力花在方案设计和优化工作中,则项目组织的结构实际上十分精简。大部分工作只需要经过基本培训的较低学历的技术人员就可完成,少数具备较高专业素质的人员担当高级技术职务,负责诸如投标、系统设计、计算和研发等工作,从而合理安排人力资源,腾出人力和物力发展企业的核心技术。
2 三维设计技术在发电厂设计中的应用要求
2.1三维设计分工明确,严格工作范围。在设计过程中,工程设计人员一定要严格按照工程设计要求开展工作。设备或管道工程师根据经审核的系统流程图在模型中进行布置,管道通过接口生成“应力计算原始数据表”,连同自动生成的管道走向图交管道应力分析工程师进行应力校验,管道设计人员根据计算结果调整管道。与此同时,土建专业通过专业软件进行独立设计并通过接口将布置信息动态传入模型中或由专人搭建结构模型做为工艺设计的环境。电控专业的电缆桥架设计在模型中完成,电控设备由专人搭建完成。
2.2实行区域协作设计和模型检查,严格校核和中间评审。PDMS可以采用区域设计的方式实现各专业的协作设计,每隔一段时间由系统管理员进行一次碰撞检查,发现问题后由设计经理提交各专业详查,及时沟通解决。模型完成后,需进行模型校核和一次中间评审。校核人在模型中进行校验,并通过系统提供的工具对模型进行一致性检查,包括对照系统图进行的一致性检查。查看是否满足合同要求,设计输入的原始资料是否准确,是否满足设计进度,接口资料是否封闭,碰撞是否消除,设计深度是否满足要求,布置是否合理等等。各专业设计人员根据结果调整模型。
2.3生成管道轴测图和布置图,完善建设结构设计。由专门的轴测图(ISO)和材料表(BOM)提取人采用计算机批处理的方法提取所有管道的轴测图和材料表,二维布置图及尺寸标注人完成二维布置图供施工参考。支吊架设计由专人完成或对外委托,在模型中包含了各支吊逻辑点的所有信息和布置环境,设计人员根据这些信息做支吊架的详细组装设计,并建立实体模型用于三维碰撞检查。将钢结构和平台模型转换成二维图后标注尺寸出图。
2.4严格设计最终评审,强化施工阶段的材料控制。评审组对整个项目,整个设计过程和设计结果进行评审总结。并要严格根据管道模型完成配管设计或提供管道模型对外委托。可以自动生成配管图和焊接统计报告。模型可通过接口与材料控制软件包实现数据共享,把所需材料的规格、数量等数据直接用于定货、供货。在设计阶段的模型基础上完成小口径管道设计,可以合理布置,节省材料,并满足材料定货方面的需要。
3 应用三维设计技术需要注意的事项
3.1在竞争日趋激烈的电力建设市场中,电力设计企业的生存要求企业在设计组织管理、设计流程和设计手段上有新的突破,和国际接轨是必然。因为设计阶段是控制整个项目建设成本的关键阶段,设计质量、设计成本控制将直接决定业主和承建商的利益。
3.2三维设计技术的应用不仅是工厂设计手段的重大变革,同时也将引起一系列设计管理、施工组织的重大变革,也是电力设计企业走向国际工程市场的基本条件之一。目前,设计过程中存在的大量重复工作是困扰大多数电力设计企业设计效率的现实问题,关键是未对设计数据进行有效的管理和有效的共享。
3.3三维模型设计技术的应用不仅对设计人员提出了新的要求,还需要一个更科学、更高效的组织管理结构和流水线的工作程序。流水线的工作程序要求设计人员更加专业化,只需少数人对整个工程项目深刻理解,由他们处理技术性较高的问题,大部分人只要精通自己负责的环节,保证设计产品在自己这道工序中高质量完成,则最终的产品也将是高质量的产品。
3.4三维设计技术是以欧美发达国家工程公司的项目技术管理和设计流程为基础的,所以在深入应用过程中最先碰到的问题便是项目技术管理和设计流程方面的差异对应用带来的限制性。关键是三维模型设计技术的应用需要有一个更科学、更高效的组织管理结构和流水线的工作程序与之相适应。
3.5建筑专业作为电力工程设计中承担建筑物功能设计的主体专业,在火力发电厂主厂房设计中建筑三维内容繁多、过程较复杂,为了保证主厂房内各专业协同设计、有关数据的统一性和唯一性,就必须使主厂房建筑三维模型建模程序标准化、规范化,明确建模内容和有关分类,解决好数据传递的接口和方式,也使主厂房建筑设计文件与主厂房三维模型同步更新。
4 结束语
电力工程采用三维技术进行工程设计是国际型工程公司发展的趋势,利用三维技术进行协同设计、数据共享、三维模型碰撞检查、优化设计,对提高设计质量和设计效率将起到非常重要的作用。也为工程后续的采购、设备安装和施工提供了高水平的工作平台。也利于将来信息集成应用系统的实施。只有这样才能从本质上保证三维设计技术最大效益的发挥,这也是三维设计技术在国内电站设计深入应用中急需解决的问题
参考文献:
[1] Q/DG1-A002-2005,火力发电厂三维设计导则[S].
[2] DLGJ135-1997,火力发电厂主厂房三维模型设计规定[S].
[3] 刘雪峰;关于三维模型技术在电厂设计中应用的探讨[J];国际电力;2012年04期.