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用户介绍/第132回
株式会社建设技术研究所
东京总部结构部/北海道分公司北海道水工室
株式会社建设技术研究所
URL http://www.ctie.co.jp/
公司地址 :东京都中央区/札幌市中央区
业务内容 :
(东京总部结构部)东日本的各种桥梁设计
(北海道分公司北海道水工室)北海道内的河流结构设计

在桥梁(东京总部结构部)和河川结构(北海道水工室)的
设计中有丰富的成就
码头和桥台设计、软结构闸门设计、ES等
充分利用各种软件且期待今后的3D参数化工具

此次介绍的用户是株式会社建筑技术研究所,东京总部结构部从事以东日本为中心的各种桥梁的设计工作,北海道分公司北海道水工室则以札幌为据点,负责北海道内河流结构的设计工作。两个据点多年来,都使用与UC-1系列相关的各种设计软件。大约 10 年前,开始使用三维板单元动力非线性分析软件「Engineer’s Studio®」(ES)。该公司还对我们目前正在开发的3D参数化工具表现出浓厚的兴趣。

「由于部门内年轻员工较多,在充分利用信息通信技术(ICT)这一环节,我们不是直接轻易地委托给其他公司,而是亲自实际接触和运用这些技术。」

当中,例如需要用高性能电脑来运行新的软件和扩展内容时会立即向上级申请并做好准备。株式会社建设技术研究所东京总部结构部主任鹈饲表示,FORUM8地产品能完全应对多样化的需求,以至于现在几乎持有所有桥梁设计相关软件(UC-1系列软件)的授权认证以并且能应对任何桥梁形式的设计需求。 目前,公司正将RPA(Robotic Process Automation)和AI(人工智能)引入设计中,并在推动3D测量技术和BIM/CIM环境的维护和使用。在引进这些最新技术的同时,他们也在努力满足客户的需求。

此外,近年来在绘图制作方面,从以往主流的2DCAD向3DCAD转型中取得了进展。并且,北海道分公司北海道水工室负责人田中健太表示,在详细设计步骤中采用CIM的模式非常普遍。相比之下,该公司致力于开始在业务的准备设计或基本设计等早期阶段即开始使用CIM模式,以提高运营效率和设计的高级化。田中称,鉴于使用工具(包括 CIM)的个人技术能力非常重要,因此我们也致力于为此进行技术钻研。

【东京总部结构部】左起,三谷昂大氏、吉田太辉氏、雷晓宇氏、鹈饲隼氏、薄井正幸氏


 基于综合建筑顾问的组织能力,在桥梁和河流结构设计方面采用独特的方法

1945年,日本首位建筑顾问,财团法人建设技术研究所成立。1963年,建设技研株式会社成立,并于次年更名为沿用至今的株式会社建筑技术研究所。自成立以来,公司一直专注于河流和水力工程领域的业务,并逐渐发展到以道路为首的广泛的基础设施建设上。向在日本国土交通大臣的建筑顾问登记的所有21个部门均派遣了工程师。目前,该公司在总部(东京中央区)下设有东京和大阪2个总部,在北海道、东北、北陆、中部、中国、四国、九州和冲绳设有8个分公司,在总部和分公司的管辖内共设立了42个办事处,此外还设置了国土文化研究所。该集团在国内外共拥有12家集团公司,约3500名专业技术人员。

本次探访的东京总部构造部负责从桥梁的规划到设计的阶段。东京总部以东日本为中心,从事对应各种结构形式的新建桥梁设计、现有桥梁的抗震加固设计和维护设计。该公司主要承接来自交通部和地方政府的工作。近年来与高速公路公司的长大桥和JCT桥梁等大型项目相关的业务也有所增加。随着设计条件的日益复杂,与多个部门合作建立了一个能提出最佳的桥梁形式方案的体系。此外,年轻工程师的比重也很高,因此伴随着新冠病毒肆虐,远程办公的机会逐渐增加,每个人都在各展身手努力维持与前辈的沟通环境。

另一方面,北海道水工室由三名工程师和助理组成。参与了以北海道内为中心的如筑堤、护岸、闸门或游水区等河流结构的设计。作为主要业务之一,我们不断响应闸门的详细设计,在 2019 年,我们通过此业务获得了北海道开发局优秀工程奖(局长表彰)。



 码头和桥架设计软件的评价与要求

东京总部结构部很早就使用了本公司的各种软件。鹈饲表示,新进员工一进公司就首先学习如何使用FORUM8的产品是理所当然的。

作为其中的一环,该部工程师吉田太辉先生举例介绍了自己常用于设计且实用的UC-1系列的"码头设计・3D钢筋"和"桥台设计・3D钢筋"软件。两者在最新版本中都是3D规范,根据输入的数值在3D空间中以简单易懂的方式显示结构形状和钢筋信息。此外,软件支持日本的<部分系数法和H29道示>规范。吉田先生还积极评价了新增的部分系数等概念带来的详细帮助队以便于更好的理解。在此基础外,一些在现实中难以实现的功能目前只能妥协,从输入、计算到结果的过程属于黑匣子部分,期待能追加确认计算的功能机制。此外,除去新建桥梁的项目之外,在现有桥梁的抗震加固设计的众多项目中,会存在设计工序与现场的施工顺序存在些许差异的情况。例如,计划在增加桩后再对码头上侧进行绕组加固,但在现场施工顺序颠倒,导致设计结果发生变化的情况也时有发生。吉田先生称,非常期待能有一个机制可以把这些情况简易地反映在计算中。

使用Engineer's Studio®制作斜张桥的分析模型。复杂的结构分析和结构形状的可视化,有助于达成共识


 通过软结构闸门设计软件改进节能和预防错误的优势

自2010年加入公司以来,佐佐木洋人先生一直在使用我公司的各种设计软件来设计各种河流结构。然而在闸门方面,最初分别在门柱、胸壁、翼壁、函体和水厂设计中使用不同的软件、Excel或自行开发的程序。换句话说,由于计算是分开的,每次有任何修改时,必须对这些内容全部进行修改。佐佐木表示当时这些任务既费时又费力。

然而在他被转到目前的水工室之后,从大约五年前起,使用"软结构闸门设计和3D钢筋"的机会越来越多,也加深了对软件的理解。在一个软件中输入上述所有附加结构条件,充分感受到了一体化计算的优势。例如在闸门设计中,主壁与函体侧面接触时,以往都需要将其他结构计算的结果反映到该结构的计算中并手动处理。而该软件具有一键导入此类计算结果的功能,不仅省力还防止了过帐过程中可能出现的人为错误。此外,通过基于该软件的2D绘图创建功能进行一些修改,还可以在设计计算的后续步骤(如钢筋图的创建)使用。虽然在刚引进时,我们反反复复验证了使用方法,但如今它已成为帮助提高设计效率强有力的工具。



 Engineer's Studio®在各部门得到有效运用

2007年,制定了《抗震性能评估指南(草案)》,以规范河流结构物对2级地震强度的抗震性。以水门为首的闸门、排水泵站等河流结构物有各种各样的结构形式。在寻找3D形式分析和表现的通用FEM软件时,接触到Engineer's Studio®(ES)。 考虑其1)可对河流结构物的各种形状进行建模的自定义性;2)符合道路桥梁指示方书,可以进行符合河川构造标准的设计;3)从视觉上也能够确认分析结果和条件设定等方面决定引进此软件。目前,该软件被认为是北海道水工室河流结构抗震设计中不可或缺的工具。

另一方面,由于公司希望在公司内部进行分析设计工作,因此自然而然使用ES的机会也更多了。七年前,担任东京总部结构部主任的三谷昂大在混凝土拱桥的抗震加固设计中首次使用ES。加入公司三年不懂的地方还有很多,仍然要从零开始创建分析模型。通过直观了解模型的创建过程以及利用视频确认动态分析,并在该过程中体验到了工作的乐趣。此外,在最近进行的斜拉桥设计工作中,在考虑景观配置的同时结构也要合理,因此我们使用ES创建分析模型。在进行复杂的结构分析的同时,我们研究了包括主塔和桥梁的形状等细节的改造以及景观配置,在建立与订货商的协议方面发挥了作用。

在北海道分公司北海道水工室,运用Engineer's Studio®对特殊的水门形状进行建模(左),以及数据分析(右)。


 今后设计业务中的工具运用,对3D参数分析工具的关注

北海道水工室室长古野贵史对我们畅谈关于使用软件的想法,“为了实现效率和预防错误(即质量保证)这两个目标,我们希望深入了解如何使用这些工具。”

建筑行业对CIM的需求日益增加,设计业务也在逐渐向基于3D模型的研究转变。鹈饲先生提到,如何将设计计算和2D图纸,以及相关联的3D模型以一致的方式协同工作是一个课题。从这个意义上来说,鹈饲先生对FORUM8本月即将发布的"3D参数化工具"能够为3D设计场景带来的可能性寄予厚望。

此外,由于FORUM8的设计软件易于输入,并且其默认值接近正确答案,因此即使没有专业知识,也可以一定程度上创建正确的计算数据。然而,佐佐木先生指出,这只是正确答案之一,即"计算上正确",而不能用来判断设计是否合理。

"因此,认识到结构计算等其他软件(包括 CIM)只是帮助我们的工具这一点是十分重要的。我们希望利用工具来更有效率地完成工作,但如果一味的依靠工具,哪天技术能力就会丧失。我认为首先以自己的技术钻研为基础,在此基础上再利用ICT,这一点非常重要。”

【北海道分公司水工室】左起,佐佐木洋人氏、古野贵史氏、田中健太氏
编辑:池野隆
(Up&Coming '21 新年刊)



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