基于建筑信息模型的建筑結構施工圖設計分析

摘 要：隨著各項新技術不斷引入建筑設計中，使得建筑設計和施工變得更加規范和完善。文章主要基于工業基礎類（Industry Foundation Classes，簡稱IFC）構架的結構，將建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）技術引入到建筑結構施工圖設計中，對當前建筑結構設計中所面臨的技術瓶頸問題。從BIM模型的設計和BIM系統的實現兩個角度對BIM建筑結構施工圖設計進行研究，開發了鋼筋混凝土框架結構進行了分析施工圖設計系統，并進行了應用驗證。

關鍵詞：IFC；BIM；智能設計；建筑結構施工圖

當前，在我國的建筑工程設計工作當中，仍以傳統的二維CAD（Computer Aided Design）技術來實現建筑設計中各專業間的信息交流。但這種傳統的建筑結構施工圖設計隨著社會的不斷發展，其發展瓶頸不斷顯現。主要表現在其設計過程中信息共享率低，導致工程模型的建立和圖紙的修改變得異常復雜，而且耗時費力。隨著BIM技術的出現，有效了解決了上述問題。文章從BIM模型的設計、BIM系統的實現兩個方面進行較為深入的論述，并以此為基礎開發了鋼筋餛飩框架結構施工設計系統，并對其進行較為細致的驗證。

1 BIM模型的設計

BIM模型的設計以IFC的標準模型的邏輯結構為基礎，并兼顧了IFC在運行效率和方便性的優勢，使得BIM模型的組織結構既保證其模型的高效性，夠能夠對IFC模型文件進行導出。在BIM模型中的主要結構包含四個部分：結構構件模型、計算結構模型、材料信息模型、屬性定義模型。

其中結構構件模型，主要是通過構建關聯來建立構件（梁、柱、板、墻等）之間的關系；計算結果模型主要包括結構內力分析結果與結構設計結果兩個部分，并對建筑構建類與計算結果類兩者進行耦合，從而建立計算結果與結構構件的關聯；材料信息模型，主要是針對混凝土材料和鋼筋裁量信息構建相應的類別模型；屬性定義模型主要通過定義關聯來對構建動態屬性進行定義，并為BIM模型動態擴展提供相應接口。

2 BIM系統的實現

以上文設計的BIM模型為基礎，并利用AutoCAD通過VisualStudio.Net平臺來進行二次開發，并對BIM結構施工設計原型系統進行了開發（BIMSD）。其系統邏輯結構圖如圖1。BIMSD系統邏輯結構圖主要包括四個層次，即數據層、接口層、模型層及應用層。

圖1 BIMSD系統邏輯結構圖

數據層主要為系統提供數據信息來源，其主要包括五大方面：系統數據庫、BIM模型數據庫、規劃管理數據庫、圖當管理數據庫及IFC文件信息。接口層主要是實現其物理存儲的數據到BIM模型的接口，其IFC訪問接口能夠提取建筑BIM模型。此外，BIM接口層的訪問接口能夠實現數據層數據與內存BIM模型一一對應。模型層是整個BIM系統的核心，其主要對系統信息進行定義，并用以滿足施工結構圖的設計要求。應用層主要包含出結構施工圖設計外的各項具體應用要求：如三維模型檢查、對設計圖結果進行校對驗證、對施工圖進行更改設計、算量統計及圖檔管理等應用功能。

3 應用驗證

以某鋼筋混凝土框架結構為例，對所設計的BIM模型及實現的系統進行驗證。其驗證程序如下：

（1）在軟件Revit Architcture 2009中構建用于驗證的建筑BIM模型。

（2）利用CSI公司的CSIxRevit插件對導入的模型進行Etabs分析，同時對模型補償相關信息（如荷載、約束條件等），并對其進行內里分析及鋼筋結構設計。

（3）將生成的模型到處為IFC模型文件，并形成BIMSD構建信息模型。

（4）將Etabs軟件對建筑結構設計的結果到處Access數據文件，此外繼續利用BIMSD結構模型的IFC接口將內里結構及相應信息進行導入，最終于構建信息模型進行耦合，至此較為完善的建筑結構施工圖設計BIM模型得以建成。

（5）最后在應用層中，對完整的結構施工設計圖進行檢查、對建筑結構施工圖進行修改、添加設計、算量統計、圖檔管理及規范校驗等。

4 結束語

文章對建筑信息模型，并對其結構施工圖的模型設計進行了較為深入的研究，并以設計分析的基礎，構建了BIM設計模型，并以此開發出了鋼筋混凝土框架結構施工圖設計系統，通過利用軟件對系統進行了應用驗證，得出如下結論。

首先，傳統的結構結構施工圖設計流程與方法已無法足日益發展的工程設計要求，通過BIM系統結構施工圖設計，能夠有效的解決原有的設計缺陷問題。

其次，由于IFC構架具有一定效率優勢和方便性能，這就使得在IFC構架下的BIM模型繼承了其優勢。

最后，基于BIM的結構施工設計需要，更好的與國內建筑領域的相關設計規范及制圖要求進行了有效的結合，使得較為復雜的施工圖構建變得更加方便。但值得注意的是，雖然開發出了鋼筋混凝土框架結構施工設計系統，而多結構體系施工圖的設計在本系統中還不能有效實現，需各方同仁進一步探討和研究來實現。

參考文獻

[1]吳鎖柱，屈洪波.建筑結構施工圖設計審查常見若干問題[J].建筑設計管理，2013（03）.

[2]王勇，張建平.基于建筑信息模型的建筑結構施工圖設計[J].華南理工大學學報（自然科學版），2013（03）.

[3]李瑤.探討房建結構施工圖設計方法[J].科技傳播，2013（09）.

[4]吳江燕，馬小軍.基于建筑信息模型的建筑信息優化[J].現代建筑電氣，2012（02）.

[5]胡效坤.分析建筑給排水系統的施工圖設計中存在的問題[J].城市建筑，2014（04）.

作者簡介：嚴堅（1965，10-），男，民族：漢，籍貫：廣西桂平市，學歷：專科，職稱：工程師，現工作單位：柳州市建筑設計科學研究院，研究方向：建筑結構設計。