關(guān)于一體化協(xié)同設(shè)計(jì)的點(diǎn)滴思考

常宏杰

摘要：未來(lái)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(shì)，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(yíng)、維護(hù)等各方的集體參與，從而帶來(lái)綜合效率的大幅提升。

關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)；協(xié)同設(shè)計(jì)

所謂的一體化協(xié)同設(shè)計(jì)，就是建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等各個(gè)專業(yè)在同一個(gè)平臺(tái)上工作，設(shè)定項(xiàng)目中心文件集體共享。這種設(shè)計(jì)方法將各專業(yè)緊密的聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)信息共享消除各專業(yè)間的沖突，能優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，各專業(yè)一般是分開(kāi)進(jìn)行的，易發(fā)生沖突，設(shè)計(jì)變更情況較多。建筑結(jié)構(gòu)采用一體化協(xié)同設(shè)計(jì)后，不僅能解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的缺陷，還能提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，而建筑信息模型為建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支持。

建筑信息模型作為全新的設(shè)計(jì)平臺(tái)，為建筑工程一體化協(xié)同設(shè)計(jì)提供了工具，使建筑協(xié)同設(shè)計(jì)成為了現(xiàn)實(shí)。建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)要求各專業(yè)設(shè)計(jì)人員相互溝通、相互配合，協(xié)同完成設(shè)計(jì)任務(wù)。由于參與者多、專業(yè)復(fù)雜，應(yīng)理順建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)中應(yīng)用的具體流程，順利進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同合計(jì)，提出建筑信息模型的優(yōu)勢(shì)與作用。

一、前期準(zhǔn)備工作

建筑工程結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是各專業(yè)設(shè)計(jì)師一起利用自個(gè)專業(yè)知識(shí)協(xié)同進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到并行設(shè)計(jì)效果。為做到這一點(diǎn)，正式開(kāi)始設(shè)計(jì)工作前，各專業(yè)設(shè)計(jì)師必須全程參與項(xiàng)目信息收集、整理，對(duì)建筑工程項(xiàng)目信息進(jìn)行整合分析，做出條理化整理，實(shí)現(xiàn)信息共享，支持協(xié)同設(shè)計(jì)。建筑工程信息包括地理信息、設(shè)計(jì)條件、組織策略、建設(shè)規(guī)劃等，做出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)決策。

二、設(shè)計(jì)初步的施工圖紙

基于計(jì)算機(jī)三維模型所構(gòu)成的建筑信息數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)者根據(jù)業(yè)主要求、各專業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則、約束條件等設(shè)計(jì)初步的施工圖紙[4]。在初步設(shè)計(jì)階段使用建筑信息模型，幫助設(shè)計(jì)師利用一個(gè)數(shù)據(jù)模型建立多套設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行多方面評(píng)估，優(yōu)選出一個(gè)最經(jīng)濟(jì)、最合理的設(shè)計(jì)方案，滿足業(yè)主和建筑工程設(shè)計(jì)要求。如，從建筑信息數(shù)據(jù)庫(kù)中抽調(diào)相關(guān)信息，包括可建空間、可建范圍、基地約束條件等，結(jié)合具體的約束條件進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)，確定設(shè)計(jì)意圖，找到最佳的設(shè)計(jì)方案。

三、施工圖紙細(xì)化

初步設(shè)計(jì)圖紙創(chuàng)建出來(lái)后，總設(shè)計(jì)師通過(guò)建筑信息模型將初步設(shè)計(jì)傳遞給各專業(yè)設(shè)計(jì)者，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙共享。讓各專業(yè)設(shè)計(jì)者從各自專業(yè)角度入手，按照各自專業(yè)的設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)原則、約束條件等進(jìn)行本專業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的各部分設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的考量分析，細(xì)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)共享，可以采用圖紙鏈接方式，各專業(yè)設(shè)計(jì)者基于鏈接的圖紙進(jìn)行各自專業(yè)設(shè)計(jì)，即并行設(shè)計(jì)，協(xié)同完成設(shè)計(jì)任務(wù)。建筑信息模型的很多軟件都具備這樣的功能，如AutodeskRecit軟件，可利用這些軟件輔助各專業(yè)設(shè)計(jì)者完成各自工作，達(dá)到協(xié)同設(shè)計(jì)木目的。如，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)工程師基于鏈接的圖紙，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)空間關(guān)系、建筑構(gòu)件的幾何尺寸等幾何信息，以及建筑材料等物理信息，利用建筑信息模型中的設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)進(jìn)行信息分析，創(chuàng)設(shè)建筑結(jié)構(gòu)模型。然后，利用建筑信息模型中的碰撞檢測(cè)功能進(jìn)行對(duì)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行檢查，分析結(jié)構(gòu)模型正確與否、合理與否、經(jīng)濟(jì)與否。然后，根據(jù)碰撞檢測(cè)結(jié)果調(diào)整結(jié)構(gòu)模型。

四、協(xié)同檢查

各專業(yè)完成各自設(shè)計(jì)任務(wù)后，利用建筑信息模型中的鏈接功能將本專業(yè)圖紙傳遞到整個(gè)項(xiàng)目模型中去，進(jìn)行協(xié)調(diào)檢查與設(shè)計(jì)。在這一環(huán)節(jié)，主要目的是檢查各專業(yè)之間是否有碰撞情況，特別是細(xì)節(jié)部位，如結(jié)構(gòu)梁、結(jié)構(gòu)柱等。進(jìn)行協(xié)同檢查與設(shè)計(jì)時(shí)，各專業(yè)設(shè)計(jì)者都要參與進(jìn)來(lái)，從各自專業(yè)角度提出建議，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)科學(xué)合理。在建筑信息模型技術(shù)條件下，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)各部分進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)與碰撞檢測(cè)，保持整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與結(jié)構(gòu)模型更新同步，能減少主觀的人為錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

五、自動(dòng)出圖

建筑信息模型具備可視化、可出圖等功能，細(xì)化后的建筑工程結(jié)構(gòu)模型可以可視化的展示在平臺(tái)上，如綜合結(jié)構(gòu)構(gòu)件圖、綜合管線圖、綜合結(jié)構(gòu)留洞圖等，方便業(yè)主查看。經(jīng)過(guò)以上幾個(gè)步驟，得到建筑結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型，然后利用建筑信息模型將結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型可視化的展示出來(lái)，即出圖。建筑結(jié)構(gòu)圖紙包括平面圖、刨面圖、立面圖、三維視圖等。利用以往設(shè)計(jì)軟件出圖時(shí)，一旦圖紙中的細(xì)節(jié)有改動(dòng)，就要按照程序人工方式的調(diào)整設(shè)計(jì)圖，不僅程序復(fù)雜，工作量也很大。但是采用建筑信息模型后，在工作可傳遞性功能支持下，設(shè)計(jì)軟件可根據(jù)設(shè)計(jì)者的修改對(duì)相應(yīng)的圖元做出調(diào)整，不需要一項(xiàng)項(xiàng)的修改，不僅節(jié)省了工作時(shí)間，縮短設(shè)計(jì)周期，也提高了工作效率。此外，建筑信息模型可以出三維可視化圖紙，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件出圖的形式完全不同。以往設(shè)計(jì)軟件出圖形式主要是二維圖，如CAD，立體感不足，一定程度上影響圖紙查看。三維視圖的立體感強(qiáng)，可以直觀的看到建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造及各構(gòu)件布設(shè)，使業(yè)主更清楚了解設(shè)計(jì)意圖，查看設(shè)計(jì)是否符合要求。

綜上所述，建筑信息模型在建筑工程一體化協(xié)同設(shè)計(jì)中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了建筑工程結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)，促使建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從分化設(shè)計(jì)向協(xié)同設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，進(jìn)一步提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。鑒于建筑信息模型技術(shù)的重要性，未來(lái)工作中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)該技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐研究，不斷積累應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和成果，改進(jìn)應(yīng)用方法和程序，使之在建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)得到更好的運(yùn)用，充分發(fā)揮建筑信息模型的價(jià)值，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。