樓梯間詳圖設計中BIM與CAD軟件的協(xié)同應用研究

張 培

(甘肅省慶陽林業(yè)學校，甘肅 慶陽 745000)

0 引言

當前，在建筑方面通常是用CAD、3d MAX、天正等軟件進行繪制圖紙，但是隨著BIM 的逐漸興起，越來越多的人開始使用BIM進行土建設計。本文為解決應用CAD 軟件對樓梯間詳圖進行設計時存在的諸多問題，充分發(fā)揮BIM 軟件的優(yōu)點，構建基于樓梯間平面圖與剖面圖所形成的立體圖，從而判斷樓梯間設計圖各項指標的正確性，以此提高樓梯間詳圖設計的繪圖質量。

1 BIM與CAD軟件概述

BIM技術是以建筑工程的各類信息數(shù)據(jù)為依據(jù)，來構建模型的一種方式。運用該技術一般會建立起直觀性好、可視性強、協(xié)調性佳、可出圖率高的多維度模型，在建模過程中，BIM技術充分體現(xiàn)了利用數(shù)字信息來仿真模擬建筑物的技術優(yōu)勢。

CAD技術是一種計算機輔助圖形設計類軟件，其能夠設計二維和三維圖形，并且能夠標注圖形中各條線段的尺寸和各個轉角的度數(shù)。同時，CAD軟件還可以渲染圖形的色彩以及打印輸出相應的圖紙。這類軟件作為傳統(tǒng)建筑繪圖的經(jīng)典軟件，采用二維平面圖作為基本的表現(xiàn)形式；對于使用三維模型的情況，主要是針對一些尺寸信息已經(jīng)全面掌握的圖形，與二維圖形建立起對應關系。

近年來，行業(yè)內的專業(yè)人士對CAD軟件逐漸改善，推出了許多新產(chǎn)品，其在運行速度、圖形處理和網(wǎng)絡功能上都達到了嶄新的高度。與此同時，BIM軟件同樣有了許多新的突破，開始重視對交叉學科信息的整合，逐漸構建起跨專業(yè)的多維立體實物模型圖?；诖?，在理論上協(xié)同應用BIM和CAD軟件，可以綜合體現(xiàn)出二維模型的平面要素，三維模型的立體格局，以及跨專業(yè)多維模型的協(xié)調關系。

2 BIM與CAD軟件的特點

2.1 建模對象

BIM軟件以基本工程為對象，通過參數(shù)構建模型，包括幾何信息，長寬高、曲率坐標等，而非幾何信息，主要包括能耗量的大小、運營時間的長短、造價成本的高低等。因此，BIM的建模方式是跨專業(yè)的組裝。

CAD 軟件以點、線和面等幾何元素為對象，搭配基本的模型單元，由此可知，CAD軟件的建模方式是繪圖。CAD軟件雖然能夠建立3d模型，但是僅僅能構建專業(yè)屬性單一的獨立3d模型。

2.2 表現(xiàn)形式

BIM軟件以三維建模為表現(xiàn)形式，降低了模型從二維轉化到三維的難度，從而使設計方案思路清楚，并且識圖也變得簡單明了，各個圖形要素一目了然，為從業(yè)人員繪圖和讀圖提供了方便。

CAD軟件成圖的表現(xiàn)形式，以二維平面圖為主，在圖紙中以點、線、面的組合，呈現(xiàn)出項目的各個特征，這些圖形信息復雜，讀繪人員都需要具備豐富的專業(yè)知識，因此，對非專業(yè)人士，既不能快速的繪圖，也很難理解圖中包含的信息。

2.3 信息交流

CAD軟件采用創(chuàng)建圖形和表格相結合信息交流方式，其專業(yè)性強、信息量大，圖中涵蓋的多種信息，需要具備專業(yè)知識的人員才能讀懂，該軟件平臺在信息保存時，通常直接保存在，該軟件所在的電腦平臺硬盤內存中，并且存儲量要求大。

BIM軟件的信息交流，以構建3d模型為基礎，該模型可視為大型的數(shù)據(jù)庫，用戶直接從模型中讀取所需要的信息即可，如體現(xiàn)門窗的數(shù)量，通常的呈現(xiàn)方式，以類似Excel表格化的方式為主，同時制定出材料明細表，以記事本格式提供給使用者。該類軟件還可以與云端技術相結合，大量的數(shù)據(jù)信息存儲于云端，大大減輕了對硬盤需要擴容的壓力，并且可以長期保存，隨時隨意調取。

2.4 專業(yè)統(tǒng)籌

CAD軟件只能針對不同專業(yè)分別建立模型，缺乏各類專業(yè)之間高度的統(tǒng)籌性，其中對于設計結構形式特別復雜，體積十分龐大的工程項目，如果發(fā)現(xiàn)設計上的不合理，將需要不同專業(yè)的人員一起協(xié)商，修改與之相關的問題，不僅會降低影響工程進度的要素，還會提高工程的成本問題。

BIM軟件可以針對不同專業(yè)統(tǒng)一建立模型，具有高度的專業(yè)統(tǒng)籌性，建立模型的方法是通過參數(shù)改動影響整個項目的功能，對于局部出現(xiàn)功能不完善和功能的優(yōu)勢發(fā)揮不突出的問題，可以通過屬性參數(shù)范圍的調整來完善，每次調整之后要對模型在實際環(huán)境中的性能進行測試，使其在實際環(huán)境中得到體現(xiàn)。

BIM軟件的功能優(yōu)勢在于，具有自動適配整體的特性。即一項指標發(fā)生變化之后，其他的指標都會發(fā)生相應的自動適應調整，比如刪除某房間的墻體，使房間變?yōu)橐环N非閉合空間，此時其他的房屋布局就會重新的調整分配，對于有錯誤的房屋布局立馬會有錯誤提示。比如某樓層調整了天花板的高度，那么以天花板高度為基準構件，其尺寸大小、形態(tài)特征和坐標位置，也會隨之變化。BIM的這種統(tǒng)籌性，大大提高了工作效率和質量，疏通了各專業(yè)相互協(xié)作的效率。

2.5 專業(yè)協(xié)同

CAD軟件可以展示出二維平面圖的效果，不同專業(yè)之間溝通往往比較困難，從而導致圖紙設計中，各專業(yè)協(xié)調出現(xiàn)問題；而BIM軟件通過時漫游觀察，發(fā)現(xiàn)問題并及時進行了處理，極大地減少了各專業(yè)相互碰撞的問題，有效地提高了工作效率。研發(fā)BIM軟件的初心，就是為了實現(xiàn)各種專業(yè)軟件之間的信息互通，解決各類不同專業(yè)獨立的信息孤島問題，讓信息孤島成為共享的島嶼群落。

為了發(fā)揮兩類軟件在建筑行業(yè)內的協(xié)同優(yōu)勢，對CAD 軟件而言，在相同的專業(yè)內，重視研發(fā)數(shù)據(jù)信息的共享與轉換的能力，對BIM軟件而言，在不同的專業(yè)之間，重視研發(fā)數(shù)據(jù)信息的共享與轉換能力，最后形成CAD與 BIM軟件技術優(yōu)勢互補與協(xié)同應用。

3 工程案例分析

樓梯間詳圖的設計內容，包括樓梯間平面圖和剖面圖。其中建筑樓梯平面圖通常要有首層、標準層和頂層樓梯平面圖。建筑剖面圖通常包括整層樓梯間的剖面圖。其中對于復雜的樓梯平面圖和剖面圖而言，在繪制過程中的對應關系不容易處理好，出錯率較高，對工程的進度和質量有很大地影響。

應用CAD軟件設計樓梯間詳圖，需要分2步進行。

1)完成平面圖的繪制，首先分析樓梯間所在縱橫軸線的范圍，在此范圍內對齊各層的平面圖，接著按照先整體、后局部的順序，確定每層樓梯間詳細的開間和進深尺寸，然后結合縱橫軸線，繪制出墻身的厚度，同時設計出樓梯井的尺寸和樓梯間寬度，另外，根據(jù)樓梯間平臺的實際寬度，設計出符合規(guī)范要求的平臺線，以此為基準設計出包括踏步的起步線在內的一系列樓梯間的細部尺寸，特別是要注明樓梯段水平投影的長度。最后添加門窗洞口，上下行方向箭頭和欄桿等要素。

2)進行剖面圖的繪制，首先以墻身軸線為基礎，結合休息平臺與樓梯段的相對位置，設計出每層的樓梯平臺，然后根據(jù)樓梯間各層的平面尺寸，設計起步線與平臺線的相應位置。接著設計每層樓梯平臺的踏步的級數(shù)，踏步的寬高，踏步的輪廓線，以及每層相應的窗、梁和板。

基于BIM軟件的樓梯間詳圖設計，對于住宅建筑中的樓梯實現(xiàn)來說，可以通過功能命令，達到直觀選擇樓梯或者坡道形式。首先是創(chuàng)建室外樓梯，然后創(chuàng)建室內樓梯，接著是編輯室內樓梯，同時對多層樓梯進行修改，最后，對于室內樓梯用剖面框進行查看。

在創(chuàng)建室外和室內樓梯時，可選“構建”和“草圖”2種方式之一繪制，通常選擇草圖繪制方式，在具體繪制時以“梯段”“邊界”和“踢面”為基本修改的要素。依次對樓梯的踢面數(shù)、踏步數(shù)、踢面高度和深度等進行設置，同時對于圖形中的標簽和箭頭進行相應的選擇，然后將第一梯段在圖形中定位，其他的梯段方法類似。在編輯室內外樓梯時，可以得到曲線和折線等具有藝術特色的樓梯。其中剪切樓板目的是為了讓梯段與樓板很好的搭接起來，剖面框的應用為了獲得更加有視覺效果的樓梯三維圖，方便識別各個細節(jié)部分。

4 結語

協(xié)同應用BIM和CAD技術，為建筑設計開辟了新的方法，不僅拓寬了應用設計軟件的思路，而且還能降低工程成本，減少工期和提高工程質量，值得在實踐中推廣應用。

應用BIM技術使CAD軟件繪制的圖形，抽象難理解的問題得到了解決。同時，在解決專業(yè)交叉問題上，提高了不同行業(yè)人員溝通的效率，使圖紙作為理工科人員公共語言的理念成為共識。應用CAD軟件，突出體現(xiàn)了各個細節(jié)部分的尺寸大小和布局關系。在很大程度上聯(lián)通了整體與局部的關系，做好了二維與三維的轉換，溝通了虛擬模型與實際成品的對應性，其情景式的體驗，進一步提升了BIM的應用效果。

總之，基于樓梯間詳圖設計BIM與CAD軟件的協(xié)同應用研究，可以體現(xiàn)出協(xié)同應用兩類軟件技術，在優(yōu)化設計方法，降低工程成本，提高工程質量和減少工期等方面的優(yōu)勢，對建筑設計軟件的研發(fā)，開辟了新方向。