建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

廣西中盛建筑設(shè)計(jì)有限公司 530022

摘要：建筑信息模型智能化程度高，可以容納的信息量大，協(xié)調(diào)能力強(qiáng)，能顯著提高建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，提高經(jīng)濟(jì)效益。本文結(jié)合建筑信息模型的相關(guān)理論和技術(shù)特點(diǎn)，分析了建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

前言

在建筑設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)成了建筑師主要設(shè)計(jì)工具，提高工作效率。在這種新興的設(shè)計(jì)方式中，設(shè)計(jì)人員逐漸發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)并不只是一個設(shè)計(jì)工具，還具有強(qiáng)大的功能幫助建筑師更出色地做好設(shè)計(jì)。在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的信息技術(shù)也從最初的計(jì)算機(jī)輔助繪圖發(fā)展到協(xié)同設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)等多個方面。

1.建筑信息模型基本理論

1.1建筑信息模型概述

建筑信息模型，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對該工程項(xiàng)目相關(guān)信息詳盡的數(shù)字化表達(dá)。建筑信息模型是數(shù)字技術(shù)在建筑工程中的直接應(yīng)用，以解決建筑工程在軟件中的描述問題，使設(shè)計(jì)人員和工程技術(shù)人員能夠?qū)Ω鞣N建筑信息做出正確的應(yīng)對，并為協(xié)同工作提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

應(yīng)用建筑信息模型，可以支持項(xiàng)目各種信息的連續(xù)應(yīng)用及實(shí)時應(yīng)用，這些信息由數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理，質(zhì)量高、可靠性強(qiáng)、集成程度高而且完全協(xié)調(diào)，大大提高設(shè)計(jì)乃至整個工程的質(zhì)量和效率，顯著降低成本。同時從設(shè)計(jì)階段開始，也可以使建筑工程更快、更省、更精確地進(jìn)行，同時使各工種配合得更好，減少了圖紙的出錯風(fēng)險.從而實(shí)現(xiàn)在低成本下產(chǎn)生出一個更好的設(shè)計(jì)。而長遠(yuǎn)得到的好處已經(jīng)超越了設(shè)計(jì)和施工的階段，惠及將來的建筑物的運(yùn)作、維護(hù)和設(shè)施管理，并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)地節(jié)省費(fèi)用。

1.2建筑信息模型的技術(shù)特點(diǎn)

總的來說，基于建筑信息模型的建筑設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)融合了以下兩種主要思想：

1）在三維空間建立起單一的、數(shù)字化的建筑信息模型，建筑物的所有信息均出自于該模型，并將設(shè)計(jì)信息以數(shù)字形式保存在數(shù)據(jù)庫中，以便于更新和共享；

2）在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)之間創(chuàng)建實(shí)時的、一致性的關(guān)聯(lián)，對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的任何更改，都馬上可以在其他關(guān)聯(lián)的地方反映出來.這樣可以提高項(xiàng)目的工作效率和質(zhì)量。

2.建筑信息模型的應(yīng)用

2.1參數(shù)化設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，基于BIM的參數(shù)化設(shè)計(jì)具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）參數(shù)化建模

參數(shù)化建模已經(jīng)成為BIM的核心特征。由于現(xiàn)代審美觀念的轉(zhuǎn)變，建筑多采用復(fù)雜的自由曲面，或者與地形結(jié)合，起伏復(fù)雜，空間定位關(guān)系較難處理。通過BIM的參數(shù)化建?？梢越鉀Q這類問題，工程師可以通過定義參數(shù)值及參數(shù)關(guān)系，在不同的參數(shù)化間施加一定的能夠被系統(tǒng)自動維護(hù)的約束，從而創(chuàng)建結(jié)構(gòu)形體，形成關(guān)聯(lián)或連接，以此來處理空間關(guān)系。

（2）創(chuàng)建結(jié)構(gòu)分析模型

BIM模型除包含建筑結(jié)構(gòu)物理信息和幾何信息，還包含結(jié)構(gòu)分析信息。在創(chuàng)建結(jié)構(gòu)實(shí)體構(gòu)件時，BIM將自動生成分析模型。建立包含桿件拓?fù)湫畔?、剛度?shù)據(jù)、節(jié)點(diǎn)信息、材料特性、荷載分布、邊界支撐條件等信息豐富的有限元結(jié)構(gòu)信息模型[1]。

BIM的分析檢查功能可保證結(jié)構(gòu)分析模型的正確合理，再通過軟件接口導(dǎo)人到專門的結(jié)構(gòu)分析軟件中，經(jīng)過計(jì)算分析調(diào)整構(gòu)件材料、尺寸以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，然后鏈接BIM模型，及時更新。

（3）多方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著項(xiàng)目的不斷推進(jìn)，在處理建筑模型的過程中，一般會探索多個設(shè)計(jì)方案。這些方案可以是概念上的工程設(shè)計(jì)，也可以是詳細(xì)的工程設(shè)計(jì)；基于BIM的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)使用設(shè)計(jì)選項(xiàng)，允許設(shè)計(jì)師利用一個模型并發(fā)研究多個設(shè)計(jì)方案。在進(jìn)行量化、可視化和假設(shè)分析時，可以在模型中關(guān)閉或開啟設(shè)計(jì)選項(xiàng)功能，使其提供給客戶不同的選擇方案。在達(dá)成協(xié)議后，便可指定其中一個作為主設(shè)計(jì)方案。

2.2協(xié)同設(shè)計(jì)

協(xié)同設(shè)計(jì)與BIM技術(shù)的完美融合提高了建筑設(shè)計(jì)效率，并使得設(shè)計(jì)質(zhì)量更高。盡管協(xié)同設(shè)計(jì)的理念已經(jīng)深入到建筑師和工程師的腦海中了，然而對于協(xié)同設(shè)計(jì)的涵義及內(nèi)容，以及它的未來發(fā)展，人們的認(rèn)識卻并不統(tǒng)一。協(xié)同設(shè)計(jì)可以使分布在不同地理位置的不同專業(yè)設(shè)計(jì)人員通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同展開設(shè)計(jì)工作。協(xié)同設(shè)計(jì)是在建筑行業(yè)環(huán)境已經(jīng)發(fā)生深刻變化、建筑的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式必須改變的背景下出現(xiàn)的，它也是數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)技術(shù)與快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

目前我們所說的協(xié)同設(shè)計(jì)，很大程度上是指基于網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)計(jì)溝通交流手段，以及設(shè)計(jì)流程的組織管理形式，它包括：通過視頻會議、網(wǎng)絡(luò)消息等手段，使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員之間跨部門、地域進(jìn)行成果交流、開展方案評審或討論設(shè)計(jì)變更；通過CAD、Revit文件之間的外部參照，使得工種之間的數(shù)據(jù)獲得可視化共享；通過網(wǎng)絡(luò)管理軟件，項(xiàng)目組成員以特定角色登錄，可保證成果的實(shí)時性及唯一性，實(shí)現(xiàn)正確的設(shè)計(jì)流程管理；通過建立網(wǎng)絡(luò)資源庫，使設(shè)計(jì)者能夠獲得統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；針對設(shè)計(jì)行業(yè)，開發(fā)出基于CAD平臺的協(xié)同工作軟件等。

BIM的出現(xiàn)，從另一角度帶來了設(shè)計(jì)方法的革命，主要體現(xiàn)在以下幾方面：從二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維設(shè)計(jì)；從單純幾何表現(xiàn)轉(zhuǎn)向全信息模型集成；從線條繪圖轉(zhuǎn)向構(gòu)件布置；從離散的分步設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向基于同一模型的全過程整體設(shè)計(jì)；從各專業(yè)單獨(dú)完成項(xiàng)目轉(zhuǎn)向各專業(yè)協(xié)同完成項(xiàng)目；從單一設(shè)計(jì)交付轉(zhuǎn)向建筑全生命周期的支持[2]。

BIM技術(shù)與協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)將成為互相依賴且密不可分的整體。協(xié)同是BIM的核心概念，只需輸入一次構(gòu)件元素，各專業(yè)共享元素數(shù)據(jù)并可用不同專業(yè)角度操作該構(gòu)件元素。從某種意義上說，協(xié)同已不再是簡單的文件參照，BIM技術(shù)為未來協(xié)同設(shè)計(jì)提供了底層支撐，大幅提升了協(xié)同設(shè)計(jì)的技術(shù)含量，BIM帶來的不僅是技術(shù)，也是新的工作流程及行業(yè)慣例。

未來的協(xié)同設(shè)計(jì)，將不再是單純意義的設(shè)計(jì)交流、組織及管理手段，它將與BIM融合，成為設(shè)計(jì)手段本身的一部分。借助于BIM的技術(shù)優(yōu)勢，協(xié)同的范疇具備了更廣泛的意義，從單純的設(shè)計(jì)階段擴(kuò)展到建筑全生命周期，需要設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、維護(hù)等各方的集體參與，從而帶來綜合效率的大幅提升。

2.3建筑信息模型在協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用時應(yīng)注意的問題

（1）設(shè)計(jì)人員按照協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)授權(quán)分工進(jìn)行工作。

在項(xiàng)目中每個設(shè)計(jì)人員的工作重點(diǎn)不同，關(guān)注的內(nèi)容也不相同。因而在系統(tǒng)中各自的權(quán)限也不相同，彼此需要通過分工合作共同完成一個項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作。每一個設(shè)計(jì)人員側(cè)重于對某一局部負(fù)責(zé)，根據(jù)總體安排來設(shè)計(jì)圖紙、修改圖紙。由于大家都是在網(wǎng)絡(luò)上工作。所有的設(shè)計(jì)圖紙都需要上傳到系統(tǒng)的服務(wù)器，系統(tǒng)也會將你的設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)變更內(nèi)容自動告知團(tuán)隊(duì)中相關(guān)成員，供他們在設(shè)計(jì)時對照參考，避免發(fā)生沖突。團(tuán)隊(duì)內(nèi)部每個人需要彼此尊重，互相配合，推動設(shè)計(jì)整體協(xié)調(diào)發(fā)展。

（2）協(xié)同設(shè)計(jì)要求在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下進(jìn)行

建筑設(shè)計(jì)信息對建筑設(shè)計(jì)有重要作用。特別是參與到協(xié)同設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)人員、相關(guān)專業(yè)、各參與企業(yè)掌握的信息資源各不相同，如何將這些信息整合。實(shí)現(xiàn)信息資源組合的優(yōu)勢以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量很有必要。在這種整合過程中，該如何將信息分類、轉(zhuǎn)換、交流。必須要在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下進(jìn)行，否則這些資源優(yōu)勢發(fā)揮不出來[3]。

在沒有實(shí)行協(xié)同設(shè)計(jì)前，由于各人的設(shè)計(jì)習(xí)慣不同，對實(shí)行協(xié)同設(shè)計(jì)帶來了一定的阻力。因此，進(jìn)行建筑協(xié)同設(shè)計(jì)必須事先制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)不僅包括制圖標(biāo)準(zhǔn)，而且應(yīng)該包括整個工作流程的規(guī)范。正是由于標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，各種優(yōu)勢資源才能通過協(xié)同設(shè)計(jì)平臺聯(lián)系起來，共同工作。

3.結(jié)語

BIM是一個在計(jì)算機(jī)上建立起的信息化三維建筑模型，因此BIM十分適合于協(xié)同工作的模式。BIM可以使各個專業(yè)在同一個模型上進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的協(xié)同設(shè)計(jì)。需要注意的是，BIM不只是給設(shè)計(jì)人員提供一個三維實(shí)體模型。同時還提供了一個包含材料信息、物理性能信息、工藝設(shè)備信息、進(jìn)度及成本信息等信息豐富的數(shù)據(jù)庫，正是這些信息，為各個專業(yè)利用這些信息進(jìn)行各種計(jì)算分析提供了方便，使設(shè)計(jì)做得更為深入，更為優(yōu)化，從而提高了建筑協(xié)同設(shè)計(jì)的水平，為控制整個工程的成本、提高工程的經(jīng)濟(jì)效益提供了有力的保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫澄，邢凱，韓昀松.數(shù)字語境下的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)模式初探[J].動感（生態(tài)城市與綠色建筑）.2012（01）.

[2]劉照球，李云貴，呂西林，張漢義.基于BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型集成框架應(yīng)用開發(fā)[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2013（07）.

[3]麻曼，吳瓊.創(chuàng)建自由形體建筑的建筑信息模型[J].土木建筑工程信息技術(shù).2013（02）.

作者簡介：

李海燕，女，廣西博白人，助理工程師，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。