建筑信息模型與建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計

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摘要：一體化協(xié)同設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展的主要趨勢，加強了各專業(yè)之間的銜接，使各方信息交流更暢通，能減少建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和理性與經(jīng)濟性。本文從一體化協(xié)同設(shè)計的重要性入手，基于建筑信息模型及其特點，對建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用進行了分析。

關(guān)鍵詞：協(xié)同設(shè)計;建筑結(jié)構(gòu);建筑信息模型;特點;應(yīng)用

所謂的一體化協(xié)同設(shè)計，就是建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等各個專業(yè)在同一個平臺上工作，設(shè)定項目中心文件集體共享。這種設(shè)計方法將各專業(yè)緊密的聯(lián)系起來，通過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。傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，各專業(yè)一般是分開進行的，易發(fā)生沖突，設(shè)計變更情況較多。建筑結(jié)構(gòu)采用一體化協(xié)同設(shè)計后，不僅能解決傳統(tǒng)設(shè)計方法的缺陷，還能提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性，而建筑信息模型為建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計實現(xiàn)提供了技術(shù)支持。

一、建筑信息模型及其特點

（一）概念

建筑信息模型，英文簡稱BIM，是一種利用數(shù)字模型進行設(shè)計、施工與管理的一種新工具[1]，在建筑、工程、土木工程等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

（二）特點

1、信息具有集成性

建筑信息模型核心是數(shù)據(jù)庫，這一數(shù)據(jù)庫由計算機三維模型所構(gòu)成，囊括建筑建材、建筑構(gòu)件性質(zhì)等物理信息，建筑結(jié)構(gòu)空間關(guān)系、建筑構(gòu)件尺寸等幾何信息，建筑構(gòu)件荷載、連接方式等分析信息，供應(yīng)商等制造信息等[2]，與建筑相關(guān)的所有信息基本都包含在內(nèi)，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供強大的信息支持。

2、工作具有可傳遞性

建筑信息模型應(yīng)用程序支持工程數(shù)據(jù)之間創(chuàng)建實時的、一致性的關(guān)聯(lián)，使工具具有了可傳遞性。在工作可傳遞性下，設(shè)計者可利用建筑信息模型進行自動設(shè)計與調(diào)整，如果設(shè)計師修改了某項內(nèi)容，建筑信息模型立即將修改反映至與之關(guān)聯(lián)的圖元中，自動完成各專業(yè)設(shè)計修改。

3、設(shè)計具有協(xié)同性

建筑信息模型作為一個以幾何學(xué)、建筑學(xué)、空間關(guān)系、地理咨詢等信息為基礎(chǔ)的新設(shè)計平臺，為設(shè)計、施工、管理等各方建立了一個溝通平臺，實時處理建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計所需要的信息，優(yōu)化電氣照明系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)等各專業(yè)設(shè)計[3]。特別是建筑信息模型有碰撞檢測功能，能根據(jù)各專業(yè)不同設(shè)計原則自動進檢測建筑構(gòu)件間的影響，極大縮短了設(shè)計周期。而且，也可以建設(shè)設(shè)計缺陷，提高設(shè)計質(zhì)量。

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

建筑信息模型作為全新的設(shè)計平臺，為建筑工程一體化協(xié)同設(shè)計提供了工具，使建筑協(xié)同設(shè)計成為了現(xiàn)實。建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計要求各專業(yè)設(shè)計人員相互溝通、相互配合，協(xié)同完成設(shè)計任務(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)計中應(yīng)用的具體流程，順利進行建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同合計，提出建筑信息模型的優(yōu)勢與作用。

（一）前期準備工作

建筑工程結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計的關(guān)鍵是各專業(yè)設(shè)計師一起利用自個專業(yè)知識協(xié)同進行設(shè)計，達到并行設(shè)計效果。為做到這一點，正式開始設(shè)計工作前，各專業(yè)設(shè)計師必須全程參與項目信息收集、整理，對建筑工程項目信息進行整合分析，做出條理化整理，實現(xiàn)信息共享，支持協(xié)同設(shè)計。建筑工程信息包括地理信息、設(shè)計條件、組織策略、建設(shè)規(guī)劃等，做出科學(xué)合理的設(shè)計決策。

（二）設(shè)計初步的施工圖紙

基于計算機三維模型所構(gòu)成的建筑信息數(shù)據(jù)庫，設(shè)計者根據(jù)業(yè)主要求、各專業(yè)設(shè)計目標和原則、約束條件等設(shè)計初步的施工圖紙[4]。在初步設(shè)計階段使用建筑信息模型，幫助設(shè)計師利用一個數(shù)據(jù)模型建立多套設(shè)計方案，并進行多方面評估，優(yōu)選出一個最經(jīng)濟、最合理的設(shè)計方案，滿足業(yè)主和建筑工程設(shè)計要求。如，從建筑信息數(shù)據(jù)庫中抽調(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行建筑工程結(jié)構(gòu)模型設(shè)計，確定設(shè)計意圖，找到最佳的設(shè)計方案。

（三）施工圖紙細化

初步設(shè)計圖紙創(chuàng)建出來后，總設(shè)計師通過建筑信息模型將初步設(shè)計傳遞給各專業(yè)設(shè)計者，實現(xiàn)設(shè)計圖紙共享。讓各專業(yè)設(shè)計者從各自專業(yè)角度入手，按照各自專業(yè)的設(shè)計要求、設(shè)計原則、約束條件等進行本專業(yè)設(shè)計，對建筑結(jié)構(gòu)的各部分設(shè)計進行深入的考量分析，細化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。初步設(shè)計共享，可以采用圖紙鏈接方式，各專業(yè)設(shè)計者基于鏈接的圖紙進行各自專業(yè)設(shè)計，即并行設(shè)計，協(xié)同完成設(shè)計任務(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)計者完成各自工作，達到協(xié)同設(shè)計木目的。如，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，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)計軟件自動進行信息分析，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功能進行對結(jié)構(gòu)模型進行檢查，分析結(jié)構(gòu)模型正確與否、合理與否、經(jīng)濟與否。然后，根據(jù)碰撞檢測結(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)圖紙傳遞到整個項目模型中去，進行協(xié)調(diào)檢查與設(shè)計。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，特別是細節(jié)部位，如結(jié)構(gòu)梁、結(jié)構(gòu)柱等。進行協(xié)同檢查與設(shè)計時，各專業(yè)設(shè)計者都要參與進來，從各自專業(yè)角度提出建議，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保設(shè)計科學(xué)合理。在建筑信息模型技術(shù)條件下，對建筑結(jié)構(gòu)各部分進行協(xié)同設(shè)計與碰撞檢測，保持整個設(shè)計團隊與結(jié)構(gòu)模型更新同步，能減少主觀的人為錯誤，提高設(shè)計質(zhì)量。

（五）自動出圖

建筑信息模型具備可視化、可出圖等功能，細化后的建筑工程結(jié)構(gòu)模型可以可視化的展示在平臺上，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)過以上幾個步驟，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，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)計軟件出圖時，一旦圖紙中的細節(jié)有改動，就要按照程序人工方式的調(diào)整設(shè)計圖，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)計軟件可根據(jù)設(shè)計者的修改對相應(yīng)的圖元做出調(diào)整，不需要一項項的修改，不僅節(jié)省了工作時間，縮短設(shè)計周期，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)計軟件出圖的形式完全不同。以往設(shè)計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，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)計意圖，查看設(shè)計是否符合要求。

三、結(jié)論

綜上所述，建筑信息模型在建筑工程一體化協(xié)同設(shè)計中應(yīng)用，實現(xiàn)了建筑工程結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計，促使建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計從分化設(shè)計向協(xié)同設(shè)計轉(zhuǎn)變，縮短了設(shè)計周期，提高了設(shè)計質(zhì)量，進一步提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。鑒于建筑信息模型技術(shù)的重要性，未來工作中應(yīng)當加強該技術(shù)應(yīng)用實踐研究，不斷積累應(yīng)用經(jīng)驗和成果，改進應(yīng)用方法和程序，使之在建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計得到更好的運用，充分發(fā)揮建筑信息模型的價值，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。

參考文獻

[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[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013，（03）：76-82.

[2]趙海瓊.建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用[J].電子測試，2015，（02）：81-83.

[3]熊殿華.建筑信息模型在建筑一體協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2015，（03）：120+122.

作者:沈洪峰 單位:太和縣建筑勘察設(shè)計院