建筑信息模型應(yīng)用中建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)

胡偉

現(xiàn)階段，建筑信息模式技術(shù)水平的不斷提高，使其被積極推廣應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。利用此技術(shù)，使得設(shè)計(jì)人員能夠從繁瑣傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中解脫，深度挖掘設(shè)計(jì)人員的潛能以及才華。計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)單位逐漸嘗試以及探索應(yīng)用BIM技術(shù)，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，逐漸成為建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域新潮流。

1 建筑信息模型的應(yīng)用必要性

現(xiàn)代化建筑工程快速發(fā)展，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求不斷提升，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，已經(jīng)難以和市場(chǎng)相適應(yīng)，因此建筑信息模型技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。以BIM技術(shù)為例，其為建筑信息模型的一種，在建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)中，發(fā)揮著重要的作用。在實(shí)際應(yīng)用中，其能夠解決傳統(tǒng)技術(shù)遇到的瓶頸問(wèn)題。通過(guò)構(gòu)建建筑3D模型，發(fā)揮模型的各類(lèi)功能，包括可視化功能和自動(dòng)碰撞檢測(cè)功能等，能夠優(yōu)化結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)，模擬工程施工作業(yè)，預(yù)測(cè)施工環(huán)節(jié)可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)而在設(shè)計(jì)階段加以控制，保證建筑工程施工作業(yè)的進(jìn)度和質(zhì)量，促使工程項(xiàng)目建設(shè)效益的實(shí)現(xiàn)。

2 建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)中建筑信息模型的具體應(yīng)用

結(jié)合實(shí)際案例，分析建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，做如下論述：

2.1 工程案例

以某建筑工程項(xiàng)目為例，總建筑面積約為13800m2，為幼兒園建筑，規(guī)模為6軌18班，預(yù)留2軌。此項(xiàng)目結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)中，選擇了BIM建筑信息模型技術(shù)，開(kāi)展施工圖設(shè)計(jì)，取代了CAD軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了建筑三維施工圖設(shè)計(jì)。

2.2 梳理工程設(shè)計(jì)參數(shù)

開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，要依據(jù)建設(shè)方設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的具體要求，通過(guò)梳理工程設(shè)計(jì)參數(shù)，最終確定建筑工程施工圖設(shè)計(jì)輸入條件，按照工程設(shè)計(jì)條件開(kāi)展建模。對(duì)建筑模型構(gòu)建期間的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，開(kāi)展統(tǒng)一定義并且輸入，生成后期處理相關(guān)文件。

2.3 分析和計(jì)算力學(xué)性能

利用BIM模型功能，開(kāi)展建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的分析以及計(jì)算。在進(jìn)行分析時(shí)，考慮混凝土在建筑施工作業(yè)期間極易出現(xiàn)收縮，會(huì)影響力學(xué)結(jié)構(gòu)性能，因此將此因素考慮進(jìn)去，開(kāi)展結(jié)構(gòu)變化分析。利用BIM模型中的各類(lèi)力學(xué)算法，開(kāi)展變量分析，調(diào)整相關(guān)模型，進(jìn)行模型再定義。

2.4 導(dǎo)出IFC模型

完成建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析和計(jì)算后，形成建筑結(jié)構(gòu)施工模型架構(gòu)。按照建筑工程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行對(duì)照分析和參數(shù)對(duì)比分析，利用建筑信息模型系統(tǒng)，導(dǎo)出IFC模型。完成在IFC模型以及BIM模型構(gòu)建后，開(kāi)展數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)以及耦合處理，完成此項(xiàng)工作，此時(shí)的建筑結(jié)構(gòu)施工圖基本詳細(xì)。獲得相對(duì)完善的建筑結(jié)構(gòu)施工圖后，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，結(jié)合建設(shè)方的調(diào)整意見(jiàn)，對(duì)施工圖進(jìn)行深度優(yōu)化和調(diào)整，并且將實(shí)際的參數(shù)屬性進(jìn)行關(guān)聯(lián)添加，完善施工圖設(shè)計(jì)[1]。

2.5 結(jié)果分析

從此項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)，開(kāi)展各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作，不會(huì)增加工作量，能夠直接生成三維施工效果圖。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)模擬施工和碰撞檢測(cè)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)碰撞和沖突問(wèn)題，比如梁高和管線碰撞問(wèn)題等。將施工環(huán)節(jié)常見(jiàn)的問(wèn)題，提前到工程設(shè)計(jì)階段，做好問(wèn)題核查，提出具體的解決措施，提高施工圖設(shè)計(jì)的效率，增強(qiáng)工程設(shè)計(jì)效果。

3 建筑信息模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)總結(jié)

3.1 明確設(shè)計(jì)流程

不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)技術(shù)，建筑信息模型結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，需要設(shè)計(jì)人員能夠從實(shí)際出發(fā)，了解不同階段中兩種方式的差異性。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式下，主要是利用CAD軟件，生成的是二維施工圖紙[2]。在具體操作中，設(shè)計(jì)人員依據(jù)建筑設(shè)計(jì)指標(biāo)相關(guān)要求，開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)分析以及利用。利用建筑信息模型，比如BIM設(shè)計(jì)技術(shù)，在具體操作時(shí)，需要提前進(jìn)行建模，依據(jù)建筑設(shè)計(jì)相關(guān)要求，處理文檔以及文件。基于BIM模型，對(duì)平臺(tái)信息進(jìn)行全面分析，提取三維模型中建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相關(guān)信息，進(jìn)而達(dá)到建筑工程結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)流程要求。

3.2 明確模型描述要求

開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)，利用建筑信息模型，主要是物理模型。除此之外，還包括關(guān)聯(lián)信息以及管理信息等。按照各類(lèi)信息指標(biāo)的具體要求，分析節(jié)點(diǎn)信息形式以及截面設(shè)計(jì)形式等，各類(lèi)信息之間具有屬性關(guān)系，因?yàn)槟Ｐ秃鸵晥D是不斷變化大，因此要結(jié)合建筑模型版本信息以及用戶(hù)權(quán)限等，做好對(duì)比分析，選擇最佳的形式。現(xiàn)行的IFC標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，有著相應(yīng)的要求。在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要從模型指標(biāo)要求出發(fā)，根據(jù)柱、梁等的要求，開(kāi)展施工圖設(shè)計(jì)。構(gòu)建信息的來(lái)源，都為構(gòu)件實(shí)體。在IFC模型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行實(shí)體分析，按照關(guān)聯(lián)實(shí)體和建筑實(shí)體等的要求，明確建筑樓層之間的關(guān)聯(lián)性，再結(jié)合實(shí)體要求最終確定。通過(guò)構(gòu)建建筑實(shí)體和樓層之間的有效關(guān)聯(lián)后，實(shí)現(xiàn)對(duì)墻體模型的定義[3]。具體定義情況如下：①關(guān)聯(lián)性定義。在BIM模型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，對(duì)關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)指標(biāo)，有著具體的要求，出于關(guān)聯(lián)特性的具體要求考慮，要做好模型信息的概括以及分析。在IFC模型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，因?yàn)椴煌瑯?gòu)件的關(guān)聯(lián)程度不同，出于關(guān)聯(lián)性變化考慮，在設(shè)計(jì)時(shí)，要依據(jù)模型體系的指標(biāo)要求最終確定。②非關(guān)聯(lián)性定義。其為兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系以及差異，主實(shí)體的修改，會(huì)帶動(dòng)著相關(guān)參數(shù)的變化。

3.3 BIM模型設(shè)計(jì)

因?yàn)锽IM模型相對(duì)特殊，要做好邏輯結(jié)構(gòu)的全面分析，根據(jù)設(shè)計(jì)流程具體操作。導(dǎo)入IFC模型文件，有著重要的意義。因?yàn)槠渖婕暗蕉鄠€(gè)專(zhuān)業(yè)，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件模型對(duì)比分析時(shí)，要明確構(gòu)件之間存在的屬性關(guān)系，比如墻體和梁柱之間的關(guān)系[4]。因?yàn)椴煌年P(guān)聯(lián)體系，有著明確的聯(lián)系，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合信息模型要求，比如混凝土材料，對(duì)BIM模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，使其具有較強(qiáng)的操作性。考慮到工程對(duì)象具有多樣化特點(diǎn)，建筑產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對(duì)分散，對(duì)建筑工程信息，有著相應(yīng)的要求，要利用當(dāng)前的框架結(jié)構(gòu)，對(duì)比分析數(shù)據(jù)信息。在IFC標(biāo)準(zhǔn)下，對(duì)三種模型擴(kuò)展方式，有著具體的要求。具體包括實(shí)體擴(kuò)展模式、屬性擴(kuò)展模式、ifc-Proz-y模式。其中，實(shí)體擴(kuò)展模式超出原有架構(gòu)形式，具有運(yùn)行效率高的優(yōu)勢(shì)，能夠有效識(shí)別軟件。ifc-Proz-y模式靈活性較好，能夠支持創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)大量模型信息擴(kuò)展。

3.4 BIM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

作為建筑信息模型的基礎(chǔ)系統(tǒng)，BIM系統(tǒng)可以利用有效平臺(tái)構(gòu)建，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)以及利用。依據(jù)BIM結(jié)構(gòu)原型開(kāi)發(fā)的具體要求，在具體操作的過(guò)程中，為保證數(shù)據(jù)層合理利用，提供充足的資源以及數(shù)據(jù)信息，要嚴(yán)格遵守?cái)?shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的指標(biāo)要求，合理利用信息資源。利用接口層，能夠?qū)崿F(xiàn)物理存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)和模型接口的規(guī)范銜接。BIM系統(tǒng)中，模型層是核心部分，能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行綜合定義，滿(mǎn)足工程施工設(shè)計(jì)圖各類(lèi)要求。數(shù)據(jù)層中集成了各類(lèi)信息，包括系統(tǒng)信息和模型信息等。做好訪問(wèn)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)BIM系統(tǒng)的合理操作，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果規(guī)范化檢查以及算量統(tǒng)計(jì)分析等[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)中，應(yīng)用建筑信息模型，能夠提高設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量和效率。為保證建筑信息模型的作用充分發(fā)揮，在具體實(shí)踐的過(guò)程中，要明確設(shè)計(jì)流程、明確模型描述要求、設(shè)計(jì)BIM模型、構(gòu)建BIM系統(tǒng)。

[1]蔣洪洋.基于建筑信息模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)[J].建筑知識(shí)，2016（3）.

[2]凌小萍.基于建筑信息模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2016（37）.

[3]時(shí)光，崔冬霞.基于建筑信息模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（14）.

[4]張海燕.建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)中的建筑信息模型運(yùn)用探討[J].建筑技術(shù)，2017，48（8）：876～878.

[5]徐濤.建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)中的建筑信息模型構(gòu)建[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2017，44（7）：29～30.