基于建筑信息模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計分析

摘 要：隨著各項(xiàng)新技術(shù)不斷引入建筑設(shè)計中，使得建筑設(shè)計和施工變得更加規(guī)范和完善。文章主要基于工業(yè)基礎(chǔ)類（Industry Foundation Classes，簡稱IFC）構(gòu)架的結(jié)構(gòu)，將建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）技術(shù)引入到建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計中，對當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中所面臨的技術(shù)瓶頸問題。從BIM模型的設(shè)計和BIM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)兩個角度對BIM建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計進(jìn)行研究，開發(fā)了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析施工圖設(shè)計系統(tǒng)，并進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：IFC；BIM；智能設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)施工圖

當(dāng)前，在我國的建筑工程設(shè)計工作當(dāng)中，仍以傳統(tǒng)的二維CAD（Computer Aided Design）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計中各專業(yè)間的信息交流。但這種傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計隨著社會的不斷發(fā)展，其發(fā)展瓶頸不斷顯現(xiàn)。主要表現(xiàn)在其設(shè)計過程中信息共享率低，導(dǎo)致工程模型的建立和圖紙的修改變得異常復(fù)雜，而且耗時費(fèi)力。隨著BIM技術(shù)的出現(xiàn)，有效了解決了上述問題。文章從BIM模型的設(shè)計、BIM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)兩個方面進(jìn)行較為深入的論述，并以此為基礎(chǔ)開發(fā)了鋼筋餛飩框架結(jié)構(gòu)施工設(shè)計系統(tǒng)，并對其進(jìn)行較為細(xì)致的驗(yàn)證。

1 BIM模型的設(shè)計

BIM模型的設(shè)計以IFC的標(biāo)準(zhǔn)模型的邏輯結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，并兼顧了IFC在運(yùn)行效率和方便性的優(yōu)勢，使得BIM模型的組織結(jié)構(gòu)既保證其模型的高效性，夠能夠?qū)FC模型文件進(jìn)行導(dǎo)出。在BIM模型中的主要結(jié)構(gòu)包含四個部分：結(jié)構(gòu)構(gòu)件模型、計算結(jié)構(gòu)模型、材料信息模型、屬性定義模型。

其中結(jié)構(gòu)構(gòu)件模型，主要是通過構(gòu)建關(guān)聯(lián)來建立構(gòu)件（梁、柱、板、墻等）之間的關(guān)系；計算結(jié)果模型主要包括結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析結(jié)果與結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果兩個部分，并對建筑構(gòu)建類與計算結(jié)果類兩者進(jìn)行耦合，從而建立計算結(jié)果與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的關(guān)聯(lián)；材料信息模型，主要是針對混凝土材料和鋼筋裁量信息構(gòu)建相應(yīng)的類別模型；屬性定義模型主要通過定義關(guān)聯(lián)來對構(gòu)建動態(tài)屬性進(jìn)行定義，并為BIM模型動態(tài)擴(kuò)展提供相應(yīng)接口。

2 BIM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

以上文設(shè)計的BIM模型為基礎(chǔ)，并利用AutoCAD通過VisualStudio.Net平臺來進(jìn)行二次開發(fā)，并對BIM結(jié)構(gòu)施工設(shè)計原型系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)（BIMSD）。其系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖1。BIMSD系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖主要包括四個層次，即數(shù)據(jù)層、接口層、模型層及應(yīng)用層。

圖1 BIMSD系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)層主要為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)信息來源，其主要包括五大方面：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、BIM模型數(shù)據(jù)庫、規(guī)劃管理數(shù)據(jù)庫、圖當(dāng)管理數(shù)據(jù)庫及IFC文件信息。接口層主要是實(shí)現(xiàn)其物理存儲的數(shù)據(jù)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?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)與內(nèi)存BIM模型一一對應(yīng)。模型層是整個BIM系統(tǒng)的核心，其主要對系統(tǒng)信息進(jìn)行定義，并用以滿足施工結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計要求。應(yīng)用層主要包含出結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計外的各項(xiàng)具體應(yīng)用要求：如三維模型檢查、對設(shè)計圖結(jié)果進(jìn)行校對驗(yàn)證、對施工圖進(jìn)行更改設(shè)計、算量統(tǒng)計及圖檔管理等應(yīng)用功能。

3 應(yīng)用驗(yàn)證

以某鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為例，對所設(shè)計的BIM模型及實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。其驗(yàn)證程序如下：

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

（2）利用CSI公司的CSIxRevit插件對導(dǎo)入的模型進(jìn)行Etabs分析，同時對模型補(bǔ)償相關(guān)信息（如荷載、約束條件等），并對其進(jìn)行內(nèi)里分析及鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（3）將生成的模型到處為IFC模型文件，并形成BIMSD構(gòu)建信息模型。

（4）將Etabs軟件對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)果到處Access數(shù)據(jù)文件，此外繼續(xù)利用BIMSD結(jié)構(gòu)模型的IFC接口將內(nèi)里結(jié)構(gòu)及相應(yīng)信息進(jìn)行導(dǎo)入，最終于構(gòu)建信息模型進(jìn)行耦合，至此較為完善的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計BIM模型得以建成。

（5）最后在應(yīng)用層中，對完整的結(jié)構(gòu)施工設(shè)計圖進(jìn)行檢查、對建筑結(jié)構(gòu)施工圖進(jìn)行修改、添加設(shè)計、算量統(tǒng)計、圖檔管理及規(guī)范校驗(yàn)等。

4 結(jié)束語

文章對建筑信息模型，并對其結(jié)構(gòu)施工圖的模型設(shè)計進(jìn)行了較為深入的研究，并以設(shè)計分析的基礎(chǔ)，構(gòu)建了BIM設(shè)計模型，并以此開發(fā)出了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計系統(tǒng)，通過利用軟件對系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證，得出如下結(jié)論。

首先，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計流程與方法已無法足日益發(fā)展的工程設(shè)計要求，通過BIM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計，能夠有效的解決原有的設(shè)計缺陷問題。

其次，由于IFC構(gòu)架具有一定效率優(yōu)勢和方便性能，這就使得在IFC構(gòu)架下的BIM模型繼承了其優(yōu)勢。

最后，基于BIM的結(jié)構(gòu)施工設(shè)計需要，更好的與國內(nèi)建筑領(lǐng)域的相關(guān)設(shè)計規(guī)范及制圖要求進(jìn)行了有效的結(jié)合，使得較為復(fù)雜的施工圖構(gòu)建變得更加方便。但值得注意的是，雖然開發(fā)出了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)施工設(shè)計系統(tǒng)，而多結(jié)構(gòu)體系施工圖的設(shè)計在本系統(tǒng)中還不能有效實(shí)現(xiàn)，需各方同仁進(jìn)一步探討和研究來實(shí)現(xiàn)。

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作者簡介：嚴(yán)堅（1965，10-），男，民族：漢，籍貫：廣西桂平市，學(xué)歷：?？疲毞Q：工程師，現(xiàn)工作單位：柳州市建筑設(shè)計科學(xué)研究院，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。