【摘要】將BIM（建筑信息模型）技術(shù)引入到建筑結(jié)構(gòu)施工圖的設計過程中能夠提升建筑結(jié)構(gòu)施工圖設計的效率，同時能夠解決目前建筑結(jié)構(gòu)設計中存在的發(fā)展瓶頸。闡述了面向結(jié)構(gòu)施工圖設計的數(shù)據(jù)要求，并對其描述方法進行了分析；基于IFC架構(gòu)的結(jié)構(gòu)施工圖設計信息模型進行了施工圖設計原型系統(tǒng)的開發(fā)；最后通過實際案例對基于BIM的工程實際效果進行了應用測試。結(jié)論表明，基于BIM的結(jié)構(gòu)施工圖設計可以極大提升建筑結(jié)構(gòu)設計的效率與質(zhì)量，是建筑結(jié)構(gòu)施工設計領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢與技術(shù)特征。
【關(guān)鍵詞】BIM；技術(shù)特征；應用軟件
引言
目前在建筑設計領(lǐng)域，廣泛使用的依然是基于二維CAD技術(shù)的各種軟件。各個應用軟件之間的信息傳輸依賴于二維圖形與文檔進行信息的交換，同時設計的成果也是以施工圖紙作為最終的表現(xiàn)形式。基于CAD的工程設計思路有效提升建筑的效率，縮短了設計周期，但是隨著目前建筑技術(shù)的快速發(fā)展，也面臨這發(fā)展瓶頸。其主要表現(xiàn)就是在建筑施工圖設計過程中各個階段的信息共享性較差，工程模型建立、圖紙繪制、圖紙修改等都耗費了大量的時間與人力勞動。基于BIM的設計技術(shù)能夠提供在建筑設計全過程中的信息共享，解決傳統(tǒng)設計過程中存在的問題。目前BIM技術(shù)尚無統(tǒng)一的技術(shù)標準，因此相關(guān)的軟件之間的信息交換仍然存在一定的問題，建筑設計領(lǐng)域需要的成熟的BIM軟件仍然缺乏，因此進行基于BIM建筑施工圖的設計理念、設計方法、設計流程以及相關(guān)技術(shù)具有重要的理論意義與實踐應用價值。
1基于BIM的結(jié)構(gòu)施工圖設計需求
1.1設計流程
與傳統(tǒng)基于CAD技術(shù)的二維設計流程不同，基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設計具有不同的設計流程。在設計流程中，設計人員要能夠給予建筑設計圖紙進行結(jié)構(gòu)分析，并進行模型設計；在設計軟件中將結(jié)構(gòu)內(nèi)部的構(gòu)件以及構(gòu)件之間的關(guān)系進行確定，并能夠?qū)?nèi)力進行不要分析；在此基礎上將結(jié)構(gòu)設計的結(jié)果對建筑設計人員進行實時反饋，通過反饋信息進行建筑設計模型的結(jié)構(gòu)與參數(shù)的調(diào)整，直至滿足設計的相關(guān)需求，最后根據(jù)設計的結(jié)果繪制最終的結(jié)構(gòu)施工圖。這樣的設計流程能夠最大程度保證設計需求分析與設計結(jié)果的一致性，并有效提升設計的質(zhì)量與效率。目前CAD技術(shù)中也具有圖層識別技術(shù)自動導入軸網(wǎng)以及構(gòu)建定位等信息傳輸，但是需要手工構(gòu)建大量模型，同時信息不完備，關(guān)聯(lián)度也存在一定的問題，不能保證設計過程中信息的一致性。
1.2模型描述
建筑結(jié)構(gòu)施工圖設計信息模型是以結(jié)構(gòu)物理模型為核心，同時要能夠根據(jù)構(gòu)件的關(guān)系對模型的屬性、模型之間的關(guān)聯(lián)信息、管理信息進行定義。在BIM設計軟件中，結(jié)構(gòu)物理模型信息包含構(gòu)建信息、節(jié)點信息、約束信息等；屬性信息包含材料信息、內(nèi)里信息等；關(guān)聯(lián)信息則體現(xiàn)的的是構(gòu)建之間的連接關(guān)系、屬性的關(guān)聯(lián)等；管理信息則是用戶信息、版本信息以及模型文件信息等基本信息。
2基于IFC架構(gòu)的模型定義
IFC是IAI在建筑行業(yè)制定的建筑產(chǎn)品數(shù)據(jù)描述標準，目前已經(jīng)被全球主要國家的建筑行業(yè)接受，并成為模型的數(shù)據(jù)描述與信息交換標準。在模型建立過程中，采用IFC可以保證模型數(shù)據(jù)的標準性欲一致性。在本部分的描述中從構(gòu)件定義、關(guān)聯(lián)關(guān)系實現(xiàn)以及IFC數(shù)據(jù)等方面對施工圖BIM模型的構(gòu)建方案進行詳細的闡述。
2.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件定義
根據(jù)IFC的定義，一個完整的建筑結(jié)構(gòu)模型可以分為梁、柱、板、墻、梯等基本構(gòu)件，這些基本構(gòu)件都是由實際的建筑構(gòu)件實體派生出來的。如墻構(gòu)件的定義，基于IFC標準中藥首先進行建筑實體的定義，然后通過關(guān)聯(lián)建立建筑實體與樓層實體之間的對應聯(lián)系，最后進行墻體實體的構(gòu)件。最終通過墻體實體與樓層實體的關(guān)聯(lián)定義實現(xiàn)對墻體實體的定義。
2.2構(gòu)件屬性定義
根據(jù)IFC標準構(gòu)件的模型要能夠?qū)?gòu)建的幾何、材料、力學等維度的屬性進行定義。如對于墻體實體的屬性定義就包含材料屬性的定義，如墻體是否由外墻面磚、隔熱層、內(nèi)墻面、結(jié)構(gòu)層等四層材料構(gòu)成，同時還需要對各個材料層進行定義與關(guān)聯(lián)，建立墻體與墻體材料之間的有效關(guān)聯(lián)。
2.3關(guān)聯(lián)關(guān)系的定義
構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)性是BIM模型的重要特征，這樣的特征保證了整個模型信息的一致性與完整性�；贗FC標準的模型面向?qū)ο蟮倪壿嫏C構(gòu)保證了BIM模型體系的有效關(guān)聯(lián)。構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系有對稱與非對稱兩個分類。
2.4自定義
IFC數(shù)據(jù)實現(xiàn)目前建筑工程技術(shù)快速發(fā)展，建筑對象呈現(xiàn)多樣性、復雜性、分散性的特征，因此目前現(xiàn)有的IFC模型架構(gòu)無法實現(xiàn)對現(xiàn)有建筑實體的對應關(guān)系。作為開放的標準體系，IFC標準下的建筑結(jié)構(gòu)設計模型支持實體擴展、屬性集擴展以及基于IFC-Proxy實體擴展。在目前的應用過程中具有運行效率高、擴展模型軟件識別難等特點，基于IFC-Proxy實體方式可以滿足用于對少量模型信息進行按照需求的擴展，具有顯著的靈活性但是運行運行效率較低。屬性集擴展結(jié)合了以上兩種優(yōu)勢，具有靈活性高與模型信息的擴展。
3BIM模型設計與實現(xiàn)
3.1BIM模型設計
根據(jù)IFC標準模型邏輯機構(gòu)，同時適當考慮到模型的運行效率與修改的便捷性，采在項目設計中采用了簡化的IFC標準進行模型的設計，在保證模型有效的前提下，降低了軟件的計算量。所設計的模型包含有結(jié)構(gòu)模型、計算模型、屬性模型以及材料模型四個方面。結(jié)構(gòu)件模型包含結(jié)構(gòu)件的類別以及構(gòu)件的耦合關(guān)系；材料信息模型包含材料屬性以及與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)；屬性定義模型可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的動態(tài)屬性定義。
3.2系統(tǒng)實現(xiàn)
根據(jù)所涉及的BIM模型，在CAD技術(shù)二次開發(fā)下實現(xiàn)了基于BIM的結(jié)構(gòu)施工圖設計原型。設計的系統(tǒng)的邏輯機構(gòu)圖主要包含數(shù)據(jù)層、結(jié)構(gòu)層、模型層以及應用層四個層次。作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的來源數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)的核心，并具有系統(tǒng)信息、模型信息、設計規(guī)則信息等組成部分；接口層是實現(xiàn)物理存儲數(shù)據(jù)與模型之間數(shù)據(jù)通信的接口。應用層則包含了BIM的各項應用，主要有三維模型檢驗、圖形文檔的設計管理等方面的功能。
4結(jié)論
本文主要對基于BIM模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖的設計方法、流程以及模型建立于實現(xiàn)進行了研究分析。通過案例分析可以得出以下幾個方面的結(jié)論。首先是目前基于CAD技術(shù)的二維建筑施工圖已經(jīng)不能完全滿足日益復雜的建筑工程需求，需要在設計方法方面有所創(chuàng)新；同時目前IFC標準下的BIM模型可以滿足設計要求，但是在實際應用過程中要能夠?qū)崿F(xiàn)實體之間的邏輯對應，并通過適量簡化提高模型的運算效率；最后模型的運用要能夠與國內(nèi)的建筑規(guī)范以及技術(shù)進行有效的結(jié)合，復雜的構(gòu)件模型的建立以及運用在今后的實踐應用過程中還需要進一步優(yōu)化。
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