基于建筑信息模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)問題分析

張文灝

（貴陽建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司貴州貴陽　550000）

基于建筑信息模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)問題分析

張文灝

（貴陽建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司貴州貴陽550000）

為了將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作面臨的問題控制在最小的范圍內(nèi)，可以將BIM技術(shù)加入到建筑結(jié)構(gòu)施工圖的設(shè)計(jì)中。對結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的BIM數(shù)據(jù)需求進(jìn)行研究，構(gòu)建IFC框架模型，解決建筑結(jié)構(gòu)面臨的問題。首先對基于結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)的BIM數(shù)據(jù)需求以及描述方式進(jìn)行研究，之后構(gòu)建IFC框架下的結(jié)構(gòu)施工個圖設(shè)計(jì)信息模型，最后通過對某工程施工具體實(shí)例進(jìn)行分析，明確其應(yīng)用方式及系統(tǒng)的可行性。結(jié)果表明將BIM融入到結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)中，不僅可以提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率，同時也可以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，未來必然會成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主流發(fā)展趨勢。

建筑信息模型；建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；BIM；IFC

引言

隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的施工工藝以及建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)方式已經(jīng)不能滿足時代發(fā)展的需求，必須要對其進(jìn)行完善。雖然部分經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的地區(qū)已經(jīng)將BIM模型引入到建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)中，但是絕大部分地區(qū)依舊在沿用CAD技術(shù)進(jìn)行信息交流。CAD技術(shù)影響下的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)會因?yàn)槠款i太多而逐漸被淘汰。目前已經(jīng)表現(xiàn)出的問題集中在信息共享效率低、工程模型構(gòu)建于圖紙修改難度增加，浪費(fèi)時間與精力。而BIM技術(shù)作為新興技術(shù)，可以有效解決這些問題。但是從當(dāng)前我國該方面的實(shí)際發(fā)展情況來看，因?yàn)槿鄙俳y(tǒng)一性的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)以及BIM設(shè)計(jì)方式、軟件配套性差等原因，軟件信息交換瓶頸還是存在的。該問題在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中表現(xiàn)的比較明顯。因?yàn)闆]有可行的BIM軟件設(shè)計(jì)，導(dǎo)致許多地區(qū)依舊在使用CAD結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)方式，不能保證信息高效共享。下文將主要從BIM模型設(shè)計(jì)以及BIM系統(tǒng)雙方面對問題進(jìn)行闡述，研究鋼筋餛飩框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1　BIM模型設(shè)計(jì)

BIM模型設(shè)計(jì)需要以IFC模型作為基礎(chǔ)，利用IFC運(yùn)行效率與便捷性方面存在的優(yōu)勢，提升BIM模型組織結(jié)構(gòu)的實(shí)用性，并且可以通過BIM來導(dǎo)出IFC模型文件。BIM模型包含四個模塊，分別為結(jié)構(gòu)構(gòu)件模型、計(jì)算結(jié)構(gòu)模型、材料信息模型、屬性定義模型[1]。四個模塊在系統(tǒng)中產(chǎn)生擔(dān)當(dāng)不同的責(zé)任，負(fù)責(zé)不同區(qū)域，但是四種模型需要通過關(guān)聯(lián)的方式建立構(gòu)建關(guān)系。其中計(jì)算結(jié)果模型的主要作用就是對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的結(jié)果進(jìn)行分析，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果精確性，并且可以對建筑結(jié)構(gòu)類以及計(jì)算結(jié)構(gòu)二者進(jìn)行耦合，成立計(jì)算結(jié)果和構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖提供參考數(shù)據(jù)。材料信息模型的主要工作目標(biāo)是混凝土材料以及鋼筋裁量信息別類模型。而屬性定義模型的主要作用是利用定義關(guān)聯(lián)的方式來定義動態(tài)屬性，結(jié)合BIM模型動態(tài)來擴(kuò)展接口[2]。

2　BIM系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

以BIM模型為基礎(chǔ)，結(jié)合CAD與Visual-Studio.Net對平臺進(jìn)行二次開發(fā)，開發(fā)BIM結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)原型系統(tǒng)。系統(tǒng)邏輯示意圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)邏輯示意圖

其中數(shù)據(jù)層需要給我系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，包含了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、BIM模型數(shù)據(jù)庫、管理規(guī)劃數(shù)據(jù)庫以及圖檔管理與IFC文件信息。而接口層的存在意義是實(shí)現(xiàn)物理儲存，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹IM模型，F(xiàn)IC訪問接口可以對BIM模型進(jìn)行提取。BIM接口層訪問可以保證數(shù)據(jù)層中的數(shù)據(jù)和內(nèi)存BIM模型相互對應(yīng)，模型層為系統(tǒng)核心部分，可以定義系統(tǒng)中的信息，使其更加適合施工結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)的基本需求。應(yīng)用層中囊括了結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)之外的所有應(yīng)用需求[3]。

3　自定義FIC數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)

因?yàn)榻ㄖこ虒ο缶哂卸鄻有缘奶攸c(diǎn)，并且產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也具有一定的分散性，所以很難通過IFC模型構(gòu)架來描述BIM數(shù)據(jù)模型中的信息。從目前發(fā)展情況及科學(xué)技術(shù)掌握情況來看在開放性標(biāo)準(zhǔn)體系IFC中，主要包含了實(shí)體擴(kuò)展、屬性集擴(kuò)展以及IfcProxy實(shí)體擴(kuò)展著三種工作方式。三種擴(kuò)展方式中，實(shí)體擴(kuò)展的運(yùn)行效率比較高，超越IFC本體，但是該擴(kuò)展類型如果需要新擴(kuò)展軟件，在識別方面可能會存在較大的困難，所以一般IFC標(biāo)準(zhǔn)版本升級會采用該擴(kuò)展方式。而IfeProxy實(shí)體擴(kuò)展可以滿足系統(tǒng)用戶在模型信息擴(kuò)展方面的要求，靈活性比較強(qiáng)，但是整體運(yùn)行效率過低。在高速發(fā)展的社會背景下，運(yùn)行效率在一定程序上決定了系統(tǒng)的實(shí)際使用效率及系統(tǒng)使用商的經(jīng)濟(jì)利益，所以該模式在實(shí)際工作中很少應(yīng)用，使用范圍狹窄[4]。而屬性集擴(kuò)展模式具有上述兩點(diǎn)擴(kuò)展模式的優(yōu)點(diǎn)，不僅靈活性比較強(qiáng)，同時也可以對大梁的模型信息進(jìn)行擴(kuò)展，所以本次研究也主要研究屬性集擴(kuò)展，對IFC模型當(dāng)中尚未實(shí)現(xiàn)定義的BIM模型數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)闡述，以墻體屬性集為基本實(shí)例，對屬性集擴(kuò)展方式進(jìn)行分析。首先要對墻體屬性集進(jìn)行定義，該墻體屬性集包含了混凝土標(biāo)號、鋼筋登記以及鋼筋信息等多方面的內(nèi)容，之后通過IfeR-eLDefinesByType構(gòu)建墻體的實(shí)體以及墻體類實(shí)體關(guān)聯(lián)，最終通過HasProperlySeles屬性實(shí)現(xiàn)墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬性集合前體之間的關(guān)聯(lián)[5]。

4　應(yīng)用

將某一鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)施工作為實(shí)例，對BIM模型以及BIM模型實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)用性進(jìn)行分析。在Revit Architcture系統(tǒng)中構(gòu)建建筑BIM模型，使用CSIxRebit插件對模型進(jìn)行分析，在分析的過程中對模型的補(bǔ)償信息進(jìn)行研究，明確內(nèi)里分析和鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量?？梢詫⑸赡Ｐ娃D(zhuǎn)換為IFC模型的文件，掌握IFC模型文件之后構(gòu)建BIMSD信息模型，提升研究項(xiàng)目后期工作研究效率，便于后續(xù)處理。將Etabs軟件對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終結(jié)果發(fā)送到Access文件中，通過BIMSD模型中IFC接口，導(dǎo)入內(nèi)里結(jié)構(gòu)以及與其相關(guān)的信息，最終構(gòu)成耦合信息模型，完成上述步驟之后，建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)BIM模型便已經(jīng)成型。在對應(yīng)用層進(jìn)行分析與應(yīng)用時，可以先檢查完整結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)圖，修改建筑結(jié)構(gòu)施工圖并添加一些與之相應(yīng)的規(guī)范校驗(yàn)，通過多種方式提升建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)質(zhì)量，使其可以更好的迎合時代發(fā)展步伐[6～7]。

5　結(jié)束語

建筑行業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)之一，其施工質(zhì)量及施工技術(shù)會直接影響國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。上文首先對建筑信息模型進(jìn)行了分析，對傳統(tǒng)CAD施工圖模型設(shè)計(jì)以及新型施工圖設(shè)計(jì)方式進(jìn)行了比較研究，以分析的結(jié)果為基礎(chǔ)，構(gòu)建BIM模型，研發(fā)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)，聯(lián)合軟件系統(tǒng)與工程實(shí)例對系統(tǒng)的可行性進(jìn)行分析。從整體情況上看，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)方式以及設(shè)計(jì)流程都和當(dāng)今社會發(fā)展相違背，已經(jīng)不能滿足工程設(shè)計(jì)工作的需求，所以要通過BIM系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)進(jìn)行玩完善，解決傳統(tǒng)CAD模式存在的問題。因?yàn)镮FC結(jié)構(gòu)不僅工作效率更高而且操作起來也更加便捷，所以IFC下BIM也具備這些優(yōu)勢。從BIM施工設(shè)計(jì)基本需求方面入手，使其可以與國內(nèi)建筑領(lǐng)域設(shè)計(jì)規(guī)范以及建筑領(lǐng)域的制圖要求相互結(jié)合，使施工圖構(gòu)建更加簡潔。但是從目前的實(shí)際使用情況來看，雖然研究人員已經(jīng)研發(fā)出鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)與多結(jié)構(gòu)體系施工圖不能相互結(jié)合，所以尚需工作人員對其進(jìn)行更加深入的研究。上文從BIM模型設(shè)計(jì)、BIM系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)、自定義FIC數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用四個方面入手，闡述了施工圖設(shè)計(jì)的完善措施，旨在提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)更好更快的發(fā)展。

[1]王勇，張建平.基于建筑信息模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)[J].華南理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，03：76～82.

[2]嚴(yán)堅(jiān).基于建筑信息模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，17：229.

[3]王勇，張建平，李久林.基于IFC的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)信息模型描述[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2014，04：30～35.

[4]楊新聰.建筑信息模型（BIM）在配筋砌塊砌體建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.

[5]王勇，張建平，王鵬翊，張旭磊.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的模型自動轉(zhuǎn)化方法[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報，2012，04：53～58.

[6]趙海瓊.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[J].電子測試，2015，02：81～83.

[7]婁喆.基于BIM技術(shù)的建筑成本預(yù)算軟件系統(tǒng)模型研究[D].清華大學(xué)，2011.

TU201.4

A

1673-0038（2015）26-0015-02

2015-6-12