基于建筑信息模型的建筑结构施工图设计问题分析

张文灏

（贵阳建筑勘察设计有限公司贵州贵阳　550000）

基于建筑信息模型的建筑结构施工图设计问题分析

张文灏

（贵阳建筑勘察设计有限公司贵州贵阳550000）

为了将建筑结构设计工作面临的问题控制在最小的范围内，可以将BIM技术加入到建筑结构施工图的设计中。对结构施工图设计基础上的BIM数据需求进行研究，构建IFC框架模型，解决建筑结构面临的问题。首先对基于结构施工图设计的BIM数据需求以及描述方式进行研究，之后构建IFC框架下的结构施工个图设计信息模型，最后通过对某工程施工具体实例进行分析，明确其应用方式及系统的可行性。结果表明将BIM融入到结构施工图设计中，不仅可以提升结构设计效率，同时也可以保证结构设计的质量，未来必然会成为建筑结构设计主流发展趋势。

建筑信息模型；建筑结构；结构设计；BIM；IFC

引言

随着经济与科学技术的不断发展，传统的施工工艺以及建筑结构施工图设计方式已经不能满足时代发展的需求，必须要对其进行完善。虽然部分经济发展较快的地区已经将BIM模型引入到建筑结构施工图设计中，但是绝大部分地区依旧在沿用CAD技术进行信息交流。CAD技术影响下的建筑结构施工图设计会因为瓶颈太多而逐渐被淘汰。目前已经表现出的问题集中在信息共享效率低、工程模型构建于图纸修改难度增加，浪费时间与精力。而BIM技术作为新兴技术，可以有效解决这些问题。但是从当前我国该方面的实际发展情况来看，因为缺少统一性的BIM应用标准以及BIM设计方式、软件配套性差等原因，软件信息交换瓶颈还是存在的。该问题在建筑结构设计过程中表现的比较明显。因为没有可行的BIM软件设计，导致许多地区依旧在使用CAD结构施工图设计方式，不能保证信息高效共享。下文将主要从BIM模型设计以及BIM系统双方面对问题进行阐述，研究钢筋馄饨框架结构设计。

1　BIM模型设计

BIM模型设计需要以IFC模型作为基础，利用IFC运行效率与便捷性方面存在的优势，提升BIM模型组织结构的实用性，并且可以通过BIM来导出IFC模型文件。BIM模型包含四个模块，分别为结构构件模型、计算结构模型、材料信息模型、属性定义模型[1]。四个模块在系统中产生担当不同的责任，负责不同区域，但是四种模型需要通过关联的方式建立构建关系。其中计算结果模型的主要作用就是对结构内力的结果进行分析，提升结构设计结果精确性，并且可以对建筑结构类以及计算结构二者进行耦合，成立计算结果和构件之间的关联关系，为建筑结构设计图提供参考数据。材料信息模型的主要工作目标是混凝土材料以及钢筋裁量信息别类模型。而属性定义模型的主要作用是利用定义关联的方式来定义动态属性，结合BIM模型动态来扩展接口[2]。

2　BIM系统设计及实现

以BIM模型为基础，结合CAD与Visual-Studio.Net对平台进行二次开发，开发BIM结构施工设计原型系统。系统逻辑示意图如图1所示。

图1　系统逻辑示意图

其中数据层需要给我系统提供数据，包含了系统数据库、BIM模型数据库、管理规划数据库以及图档管理与IFC文件信息。而接口层的存在意义是实现物理储存，将数据传输到BIM模型，FIC访问接口可以对BIM模型进行提取。BIM接口层访问可以保证数据层中的数据和内存BIM模型相互对应，模型层为系统核心部分，可以定义系统中的信息，使其更加适合施工结构图设计的基本需求。应用层中囊括了结构施工图设计之外的所有应用需求[3]。

3　自定义FIC数据实现

因为建筑工程对象具有多样性的特点，并且产业结构也具有一定的分散性，所以很难通过IFC模型构架来描述BIM数据模型中的信息。从目前发展情况及科学技术掌握情况来看在开放性标准体系IFC中，主要包含了实体扩展、属性集扩展以及IfcProxy实体扩展着三种工作方式。三种扩展方式中，实体扩展的运行效率比较高，超越IFC本体，但是该扩展类型如果需要新扩展软件，在识别方面可能会存在较大的困难，所以一般IFC标准版本升级会采用该扩展方式。而IfeProxy实体扩展可以满足系统用户在模型信息扩展方面的要求，灵活性比较强，但是整体运行效率过低。在高速发展的社会背景下，运行效率在一定程序上决定了系统的实际使用效率及系统使用商的经济利益，所以该模式在实际工作中很少应用，使用范围狭窄[4]。而属性集扩展模式具有上述两点扩展模式的优点，不仅灵活性比较强，同时也可以对大梁的模型信息进行扩展，所以本次研究也主要研究属性集扩展，对IFC模型当中尚未实现定义的BIM模型数据进行详细阐述，以墙体属性集为基本实例，对属性集扩展方式进行分析。首先要对墙体属性集进行定义，该墙体属性集包含了混凝土标号、钢筋登记以及钢筋信息等多方面的内容，之后通过IfeR-eLDefinesByType构建墙体的实体以及墙体类实体关联，最终通过HasProperlySeles属性实现墙体结构设计属性集合前体之间的关联[5]。

4　应用

将某一钢筋混凝土框架结构施工作为实例，对BIM模型以及BIM模型实现系统的实用性进行分析。在Revit Architcture系统中构建建筑BIM模型，使用CSIxRebit插件对模型进行分析，在分析的过程中对模型的补偿信息进行研究，明确内里分析和钢筋结构设计方式，提升设计质量。可以将生成模型转换为IFC模型的文件，掌握IFC模型文件之后构建BIMSD信息模型，提升研究项目后期工作研究效率，便于后续处理。将Etabs软件对建筑结构设计的最终结果发送到Access文件中，通过BIMSD模型中IFC接口，导入内里结构以及与其相关的信息，最终构成耦合信息模型，完成上述步骤之后，建筑结构施工图设计BIM模型便已经成型。在对应用层进行分析与应用时，可以先检查完整结构施工设计图，修改建筑结构施工图并添加一些与之相应的规范校验，通过多种方式提升建筑结构施工图设计质量，使其可以更好的迎合时代发展步伐[6～7]。

5　结束语

建筑行业作为我国经济发展的支柱性产业之一，其施工质量及施工技术会直接影响国家经济发展。上文首先对建筑信息模型进行了分析，对传统CAD施工图模型设计以及新型施工图设计方式进行了比较研究，以分析的结果为基础，构建BIM模型，研发钢筋混凝土框架结构施工图设计系统，联合软件系统与工程实例对系统的可行性进行分析。从整体情况上看，传统的结构施工图设计方式以及设计流程都和当今社会发展相违背，已经不能满足工程设计工作的需求，所以要通过BIM系统对结构施工图设计进行玩完善，解决传统CAD模式存在的问题。因为IFC结构不仅工作效率更高而且操作起来也更加便捷，所以IFC下BIM也具备这些优势。从BIM施工设计基本需求方面入手，使其可以与国内建筑领域设计规范以及建筑领域的制图要求相互结合，使施工图构建更加简洁。但是从目前的实际使用情况来看，虽然研究人员已经研发出钢筋混凝土框架结构设计系统，但是该系统与多结构体系施工图不能相互结合，所以尚需工作人员对其进行更加深入的研究。上文从BIM模型设计、BIM系统设计及实现、自定义FIC数据实现、应用四个方面入手，阐述了施工图设计的完善措施，旨在提升设计质量，促进经济更好更快的发展。

[1]王勇，张建平.基于建筑信息模型的建筑结构施工图设计[J].华南理工大学学报（自然科学版），2013，03：76～82.

[2]严坚.基于建筑信息模型的建筑结构施工图设计分析[J].科技创新与应用，2014，17：229.

[3]王勇，张建平，李久林.基于IFC的建筑结构施工图设计信息模型描述[J].土木建筑工程信息技术，2014，04：30～35.

[4]杨新聪.建筑信息模型（BIM）在配筋砌块砌体建筑结构中的应用[D].哈尔滨工业大学，2014.

[5]王勇，张建平，王鹏翊，张旭磊.建筑结构设计中的模型自动转化方法[J].建筑科学与工程学报，2012，04：53～58.

[6]赵海琼.建筑信息模型在建筑结构一体化协同设计中的应用[J].电子测试，2015，02：81～83.

[7]娄喆.基于BIM技术的建筑成本预算软件系统模型研究[D].清华大学，2011.

TU201.4

A

1673-0038（2015）26-0015-02

2015-6-12