基于建筑信息模型的建筑結(jié)構施工圖設計

施曉蓉

摘 要：建筑信息模型（BIM）是建筑工程領域的一項重要的新發(fā)展，它被廣泛的應用到建筑施工的各個階段，是建筑工程開發(fā)的新工具。文章主要分析了建筑信息模型技術的優(yōu)勢，為建筑信息模型在施工圖設計中的有效運用提供相關的策略分析。

關鍵詞：建筑結(jié)構；建筑信息模型；施工圖設計

引言

建筑結(jié)構施工圖的設計質(zhì)量關系到整個工程的施工質(zhì)量和效率，需要我們給予重點關注。隨著科學技術的發(fā)展，基于建筑信息模型的建筑結(jié)構施工圖設計已經(jīng)逐漸走入人們的視線，并取得了非常理想的應用效果。

1 建筑信息模型的涵義

建筑信息模型這一概念最早是由歐特克所提出的，是指在建筑的構造過程中構建和應用可以計算的數(shù)碼信息。這類數(shù)碼信息可以實現(xiàn)自動化管理，并使各項信息文件達到高度的統(tǒng)一，換言之建筑信息模型就是一種可視化的三維模型，它包含了建筑工程的所有信息屬性，并滿足使用者對于各種相關信息的計算需要，使其可以尋求最高效快捷的解決方法。

2 建筑信息模型在建筑結(jié)構施工圖設計方面的優(yōu)勢

第一，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的有效整合。在建筑結(jié)構施工圖設計中，數(shù)據(jù)信息種類繁多，而隨著社會的發(fā)展，建筑工程的構件需求量激增，同時要求也日益復雜，因此在結(jié)構施工圖設計方面的信息涌入量也大幅增加，為施工圖設計造成了極大的挑戰(zhàn)。通過建筑信息模型數(shù)字化信息處理技術，可以快速有效的將各類信息整合到一起，為設計者提供全面可靠的信息資源，增加了施工圖設計的安全性和可靠性。

第二，實現(xiàn)了立體可視化設計。傳統(tǒng)的建筑結(jié)構施工圖設計主要是基于CAD的二維技術來完成的，是平面化的設計方式，不利于設計人員實現(xiàn)對建筑結(jié)構的整體考量和多角度觀察。建筑信息模型技術將整個建筑結(jié)構三維立體的呈現(xiàn)在設計人員的面前，使其可以直觀的對建筑物進行分析和規(guī)劃，確保該設計可以符合建筑的各種要求，并可以在設計過程中進行多角度的調(diào)整觀測分析，將施工圖設計空間立體化，十分之便捷。

第三，提升了施工圖修改、調(diào)整的效率。建筑結(jié)構施工圖設計常常要經(jīng)歷多次的設計變更和圖紙修改來達到建筑施工的具體要求。對于施工圖的變更和調(diào)整可能是大幅度的調(diào)整，也有可能是某一處細節(jié)的改動，然而在傳統(tǒng)的施工圖修改的工作上，無論哪一個細節(jié)產(chǎn)生了變動，都需要人為的將細節(jié)修改帶來的變化進行手動的修正，在這個過程中很容易因為設計人員考慮欠妥或者錯誤的忽略掉某一部分的修改而對整個施工圖的準確性造成不利影響。通過建筑信息模型技術，設計人員只需要針對某一處做出修改，系統(tǒng)就會對該變化帶來的相對應的其它修改提出可供參考的文件，不僅使得修改、調(diào)整的工作效率得到提升，而且為修改的可靠性、準確性提供了保障。

第四，優(yōu)化了設計流程。建筑信息模型技術操作起來十分的簡便，一般的從業(yè)人員經(jīng)過幾次培訓就可以快速的進行掌握。通過建筑信息模型技術，可以有效地簡化設計中的各項工作，并最大限度的將信息資源集成在計算機平臺上，使設計人員可以更加方便的獲取到相關信息，并提供相應的輔助操作工具，這就使得施工圖設計進入流線化、統(tǒng)一化且可循環(huán)利用的工作方式，使整個流程得到優(yōu)化，工作進度得以加速。

3 建筑信息模型在建筑結(jié)構施工圖設計的應用策略

3.1 建筑信息模型的構建內(nèi)容

建筑信息模型的設計是基于IFC標準建立的，以現(xiàn)有的標準模型的邏輯結(jié)構為基礎而進行的模型渲染。在此情況下構建的建筑信息模型是高效的，且提升了IFC基礎上的運行效率，使得其更為簡潔和便利，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對IFC標準模型文件的導出。建筑信息模型結(jié)構由四類基礎模型構成，這其中包括計算結(jié)果模型、結(jié)構構建模型、材料信息模型和屬性定義模型。各個模型分別構建了建筑工程圖設計的各方面內(nèi)容，并通過分割又統(tǒng)一的方式實現(xiàn)對建筑結(jié)構的整體構建工作。計算結(jié)果模型是對設計中產(chǎn)生的兩種計算結(jié)果進行關聯(lián)、耦合，實現(xiàn)對結(jié)構構建的最優(yōu)化設計，這兩種計算結(jié)果分別是經(jīng)過計算機計算出來的建筑內(nèi)部力學性能分析結(jié)果和建筑結(jié)構設計分析結(jié)果；結(jié)構構建模型是對建筑基本構件的建模，是建筑的基本構成要素，這包含建筑中的墻體、立柱、房梁等，通過結(jié)構構建模型使各元素進行有機的關聯(lián)；材料信息模型，顧名思義就是建筑工程中使用的建筑材料的信息模型構建，這主要包含了建筑使用的混凝土材料和鋼筋材料的相關信息；屬性定義模型是四種模型中實現(xiàn)建筑信息模型動態(tài)構建的關鍵模型，該模型建立建筑結(jié)構的動態(tài)屬性參數(shù)，并為模型的再擴展提供接口。

在構建建筑信息模型時要確保各項信息相互之間完整且統(tǒng)一的關聯(lián)性，這種關聯(lián)是對稱與非對稱并存的，設計者要根據(jù)情況進行靈活的掌握。并且要明確建筑信息模型技術是一種輔助設計的有效工具，在整個過程中要充分發(fā)揮設計師的主觀能動性，進行實時的掌控和應急處理。

3.2 基于建筑信息模型的設計實施

基于建筑信息模型的建筑結(jié)構施工圖設計流程充分地改善了只依靠CAD技術進行設計的種種弊端，實現(xiàn)了十分簡便的設計操作流程。首先是構建一個合理的建筑信息模型，這其中要包含設計所需的構件、材料、計算關系及屬性的模型。其次，將構建完成的建筑信息模型進行IFC格式導出。再次，針對導出的文件利用建筑信息模型的信息集成、提取平臺將模型中的結(jié)構構建信息分離出來，從而建立基于建筑信息模型技術的建筑模型。另外，要通過對建筑信息模型的提取工作形成結(jié)構設計匯總的幾何模型，并且依據(jù)信息系統(tǒng)的可補充定義功能來定義相關的荷載和約束信息。在完成這部分的工作后，利用計算機對建筑的結(jié)構設計進行分析和整理，通過人為的主觀調(diào)整，并借助系統(tǒng)的輔助調(diào)整功能進一步生成新的設計方案，以最終形成一個完善的設計模型。在整個過程中，不同的設計師可以針對同一個模型進行協(xié)同作業(yè)，在完成自己設計的部分的同時實現(xiàn)設計工作的有效集成和統(tǒng)一，提升整體的工作效率和設計質(zhì)量，尤其是現(xiàn)階段的建筑設計工作經(jīng)常會遇到無法對建筑進行拆分設計的情況，這種工作方式顯然非常有效，它是實現(xiàn)建筑結(jié)構設計協(xié)同管理的重要舉措。

3.3 建筑信息模型技術的案例應用與結(jié)果分析

以某開發(fā)區(qū)實驗幼兒園項目為例，來探討基于建筑信息模型的建筑結(jié)構施工圖紙設計的流程及結(jié)果分析。

3.3.1 案例應用。幼兒園的總建筑面積為13800平方米，建筑規(guī)模為6軌18班，預留2軌。

主要單體概況如表1。

本項目作為試點，在進行施工圖設計時，直接采用全專業(yè)全BIM施工圖設計，直接應用BIM軟件替代了CAD軟件進行操作，真正意義上實現(xiàn)了三維施工圖設計。

第一，在進行施工圖設計時，首先根據(jù)建設方設計任務書要求，梳理設計參數(shù)確定施工圖設計輸入條件，根據(jù)設計條件建模，對構建過程中的各項關聯(lián)信息進行統(tǒng)一的定義輸入，形成可進行后期處理的文件。

第二，針對模型中的建筑內(nèi)部力學性能進行分析和計算，將混凝土可能會在施工過程中出現(xiàn)的收縮情況考慮進去，分析此改變會產(chǎn)生的力學結(jié)構變化，并根據(jù)建筑信息模型技術系統(tǒng)中包含的力學算法進行變量分析，從而進行相關的模型調(diào)整和再定義。

第三，在經(jīng)過力學性能計算的解析調(diào)整后，就可以形成初步的建筑信息結(jié)構施工模型，在進行標準的對照和參數(shù)對比后，就可以通過系統(tǒng)導出相應的IFC模型。

第四，在建立了IFC模型和BIM模型后，就要進行數(shù)據(jù)的關聯(lián)和耦合處理了，這時候所形成的基于建筑信息模型的結(jié)構施工圖已經(jīng)比較完善。

第五，在形成比較完善的建筑結(jié)構施工圖后，設計師要根據(jù)施工場地的實際情況及建設方提出的調(diào)整意見，進行進一步的調(diào)整和整合，并將實際的參數(shù)屬性進行關聯(lián)添加以便進一步完善施工圖的設計工作。

3.3.2 結(jié)果分析。通過實際案例操作發(fā)現(xiàn)，運用建筑信息模型這一新技術來進行建筑結(jié)構施工圖設計，不但不會增加設計工作量，反而完成后的設計能直接生成三維效果，更直接的解決設計過程中容易出現(xiàn)的碰撞、沖突問題，例如梁高與管線的碰撞，機電點位與強弱電箱位置與結(jié)構剪力墻的碰撞等等，將很多原來在施工后才發(fā)現(xiàn)的問題，提前到設計過程中核查并及時解決，提高了各方的工作效率。

4 結(jié)束語

建筑信息模型進入我國建筑工程領域的時間不長，在應用上仍存在許多的問題和不足。但據(jù)目前的情況來看，基于建筑信息模型的建筑結(jié)構施工圖設計已經(jīng)大幅度的提升了設計工作效率，并為優(yōu)化設計方案提供了更多的可能性，推動了建筑工程行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展，因此我們要保持對建筑信息模型的有效應用的持續(xù)探索。

參考文獻

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