建筑信息模型與建筑結構協同設計

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摘要：一體化協同設計是建筑結構設計發展的主要趨勢，加強了各專業之間的銜接，使各方信息交流更暢通，能減少建筑結構設計缺陷，提高建筑結構設計和理性與經濟性。本文從一體化協同設計的重要性入手，基于建筑信息模型及其特點，對建筑信息模型在建筑結構一體化協同設計中的應用進行了分析。

關鍵詞：協同設計;建筑結構;建筑信息模型;特點;應用

所謂的一體化協同設計，就是建筑、結構、設備等各個專業在同一個平臺上工作，設定項目中心文件集體共享。這種設計方法將各專業緊密的聯系起來，通過信息共享消除各專業間的沖突，能優化建筑結構設計。傳統建筑結構設計中，各專業一般是分開進行的，易發生沖突，設計變更情況較多。建筑結構采用一體化協同設計后，不僅能解決傳統設計方法的缺陷，還能提高結構設計的科學性，而建筑信息模型為建筑結構一體化協同設計實現提供了技術支持。

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，是一種利用數字模型進行設計、施工與管理的一種新工具[1]，在建筑、工程、土木工程等領域應用廣泛。

（二）特點

1、信息具有集成性

建筑信息模型核心是數據庫，這一數據庫由計算機三維模型所構成，囊括建筑建材、建筑構件性質等物理信息，建筑結構空間關系、建筑構件尺寸等幾何信息，建筑構件荷載、連接方式等分析信息，供應商等制造信息等[2]，與建筑相關的所有信息基本都包含在內，為建筑結構設計提供強大的信息支持。

2、工作具有可傳遞性

建筑信息模型應用程序支持工程數據之間創建實時的、一致性的關聯，使工具具有了可傳遞性。在工作可傳遞性下，設計者可利用建筑信息模型進行自動設計與調整，如果設計師修改了某項內容，建筑信息模型立即將修改反映至與之關聯的圖元中，自動完成各專業設計修改。

3、設計具有協同性

建筑信息模型作為一個以幾何學、建筑學、空間關系、地理咨詢等信息為基礎的新設計平臺，為設計、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構設計所需要的信息，優化電氣照明系統、供排水系統等各專業設計[3]。特別是建筑信息模型有碰撞檢測功能，能根據各專業不同設計原則自動進檢測建筑構件間的影響，極大縮短了設計周期。而且，也可以建設設計缺陷，提高設計質量。

二、建筑信息模型在建筑結構一體化協同設計中的應用

建筑信息模型作為全新的設計平臺，為建筑工程一體化協同設計提供了工具，使建筑協同設計成為了現實。建筑結構一體化協同設計要求各專業設計人員相互溝通、相互配合，協同完成設計任務。由于參與者多、專業復雜，應理順建筑信息模型在建筑結構一體化協同設計中應用的具體流程，順利進行建筑結構協同合計，提出建筑信息模型的優勢與作用。

（一）前期準備工作

建筑工程結構一體化協同設計的關鍵是各專業設計師一起利用自個專業知識協同進行設計，達到并行設計效果。為做到這一點，正式開始設計工作前，各專業設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，實現信息共享，支持協同設計。建筑工程信息包括地理信息、設計條件、組織策略、建設規劃等，做出科學合理的設計決策。

（二）設計初步的施工圖紙

基于計算機三維模型所構成的建筑信息數據庫，設計者根據業主要求、各專業設計目標和原則、約束條件等設計初步的施工圖紙[4]。在初步設計階段使用建筑信息模型，幫助設計師利用一個數據模型建立多套設計方案，并進行多方面評估，優選出一個最經濟、最合理的設計方案，滿足業主和建筑工程設計要求。如，從建筑信息數據庫中抽調相關信息，包括可建空間、可建范圍、基地約束條件等，結合具體的約束條件進行建筑工程結構模型設計，確定設計意圖，找到最佳的設計方案。

（三）施工圖紙細化

初步設計圖紙創建出來后，總設計師通過建筑信息模型將初步設計傳遞給各專業設計者，實現設計圖紙共享。讓各專業設計者從各自專業角度入手，按照各自專業的設計要求、設計原則、約束條件等進行本專業設計，對建筑結構的各部分設計進行深入的考量分析，細化建筑結構設計。初步設計共享，可以采用圖紙鏈接方式，各專業設計者基于鏈接的圖紙進行各自專業設計，即并行設計，協同完成設計任務。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設計者完成各自工作，達到協同設計木目的。如，結構設計時，結構工程師基于鏈接的圖紙，根據建筑結構空間關系、建筑構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計軟件自動進行信息分析，創設建筑結構模型。然后，利用建筑信息模型中的碰撞檢測功能進行對結構模型進行檢查，分析結構模型正確與否、合理與否、經濟與否。然后，根據碰撞檢測結果調整結構模型。

（四）協同檢查

各專業完成各自設計任務后，利用建筑信息模型中的鏈接功能將本專業圖紙傳遞到整個項目模型中去，進行協調檢查與設計。在這一環節，主要目的是檢查各專業之間是否有碰撞情況，特別是細節部位，如結構梁、結構柱等。進行協同檢查與設計時，各專業設計者都要參與進來，從各自專業角度提出建議，優化結構設計，確保設計科學合理。在建筑信息模型技術條件下，對建筑結構各部分進行協同設計與碰撞檢測，保持整個設計團隊與結構模型更新同步，能減少主觀的人為錯誤，提高設計質量。

（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構模型可以可視化的展示在平臺上，如綜合結構構件圖、綜合管線圖、綜合結構留洞圖等，方便業主查看。經過以上幾個步驟，得到建筑結構數學模型，然后利用建筑信息模型將結構數學模型可視化的展示出來，即出圖。建筑結構圖紙包括平面圖、刨面圖、立面圖、三維視圖等。利用以往設計軟件出圖時，一旦圖紙中的細節有改動，就要按照程序人工方式的調整設計圖，不僅程序復雜，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，設計軟件可根據設計者的修改對相應的圖元做出調整，不需要一項項的修改，不僅節省了工作時間，縮短設計周期，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，與傳統設計軟件出圖的形式完全不同。以往設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構構造及各構件布設，使業主更清楚了解設計意圖，查看設計是否符合要求。

三、結論

綜上所述，建筑信息模型在建筑工程一體化協同設計中應用，實現了建筑工程結構協同設計，促使建筑工程結構設計從分化設計向協同設計轉變，縮短了設計周期，提高了設計質量，進一步提高了建筑結構設計水平。鑒于建筑信息模型技術的重要性，未來工作中應當加強該技術應用實踐研究，不斷積累應用經驗和成果，改進應用方法和程序，使之在建筑結構協同設計得到更好的運用，充分發揮建筑信息模型的價值，保證建筑結構設計合理。

參考文獻

[1]王勇，張建平.基于建筑信息模型的建筑結構施工圖設計[J].華南理工大學學報(自然科學版)，2013，（03）：76-82.

[2]趙海瓊.建筑信息模型在建筑結構一體化協同設計中的應用[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同設計中的應用分析[J].計算機光盤軟件與應用，2015，（03）：120+122.

作者:沈洪峰 單位:太和縣建筑勘察設計院