面向信息模型的建筑結構施工圖設計分析

李旭

摘 要：在面向信息模型的基礎上進行建筑結構施工圖設計，是建筑設計行業的主流應用前景，能將施工過程中的建筑構件更立體地展現在設計圖紙中。該文就面向信息模型進行建筑結構施工圖紙設計的應用優勢進行闡述，并深入分析BIM模型結構施工圖紙的設計流程。同時，結合實際案例，對建筑信息模型在施工圖設計中的應用優勢進行進一步說明，以期為相關施工設計人員提供可靠的理論參考依據。

關鍵詞：BIM 建筑結構 施工圖紙設計

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0031-01

現階段，傳統二維CAD技術仍是我國各項建筑設計施工中的常用交流方式，但隨著社會的不斷發展，CAD技術的應用弊端不斷呈現出來。已有多項實踐表明，CAD設計技術在建筑結構施工圖的設計工作中難以實現有效的信息共享，嚴重阻礙了各項施工工作的順利實施。因此，應用建筑信息模型（BIM）進行施工結構圖紙設計，已成為建筑結構設計行業的必然發展趨勢。

1 應用BIM進行建筑結構施工圖設計的優勢

建筑信息模型是在建筑過程中，通過數字方式展示建筑結構施工中的多種信息，從而有效實現各項建筑信息資源共享的新型技術。利用BIM進行建筑結構施工圖設計的主要優勢表現在：第一，具有較大的集成信息量。它不僅能較全面地將建筑材料、建筑物性質、建筑結構的空間關系等信息進行綜合處理，還利用計算機技術使各項建筑施工的相關信息數字化、模型化，為建筑設計人員及施工人員在調用相關信息時提供便利。第二，能更好地實現設計圖紙的可視化。相較于傳統的二維CAD軟件，BIM模型能夠更精確地將相關建筑構件數字化，通過設計圖紙將建筑結構更立體地展現出來，從而有效提高施工的準確率。第三，可為后期修改工作提供便利。BIM模型能夠直觀地通過圖例，將后期修改對其它建筑結構的影響反映出來，并利用模型中的相關模塊進行利弊分析，進一步促進工作效率的提高。第四，使參數化設計得到良好體現。使用BIM進行建筑結構施工圖紙設計的基礎，是各項建筑構件及其結構的有關數據信息。BIM模型能夠將數據信息進行轉化，從而實現對建筑及其周邊空間的有效利用，優化施工設計方案。

2 BIM結構施工圖的設計流程分析

2.1 設計流程概述

設計人員首先根據建筑設計的初步圖紙進行結構和模型的分析，在相關操作軟件中進行結構力分析和建筑構件的初步設計；隨后將設計結果進行交流反饋，并對不足之處進行調整，使其滿足建筑的結構施工要求；最后繪制出結構施工圖紙，完成基于BIM模型的圖紙設計。

2.2 案例設計流程剖析

按照某鋼筋混凝土框架結構建筑為例，對在BIM模型基礎上進行結構施工圖紙設計的流程進行深刻剖析。

第一，在相關操作軟件中，根據建筑信息進行BIM模型構建，并將構建完成的模型導入后期處理軟件。

第二，對模型中的不足進行補充和完善，同時進行內部力學結構分析，例如在施工過程中往往會出現混凝土收縮或微小變形而導致的內力分布變化，此時就需要根據BIM分析模型中包含的有限元逐步分析方法，對施工過程及其建筑結構進行詳細分析，分析過程如下。

由于施工操作或其它因素引起的應變增量（cm）和應力變化量（kN）；為時刻的應力變化量，kN；表示時刻鋼筋混凝土的彈性模量，Pa；是指到的應變增量，cm；為鋼筋混凝土的松弛系數，可通過查閱得到；為混凝土的徐變系數。

根據式①，可較精確地計算出鋼筋混凝土框架結構建筑的內部應力隨應變增量的變化情況，并利用相關操作軟件對變化過程及預期變化結果進行模擬分析，從而為建筑結構施工圖設計提供有利參考條件。

第三，按照上式進行計算后，可初步生成BIM結構施工模型，并將模型中的構件信息與建筑產品數據描述標準（IFC）進行比對，得到IFC信息模型。第四，利用Etabs軟件，將IFC模型文件及BIM初步模型中的有關數據導出為Access數據庫文件，并進行結構信息的耦合，得到較為完備的BIM建筑結構施工設計圖。第五，在圖紙的應用過程中，根據實際情況對設計圖紙進行調整和添加，使其得到進一步完善。

3 案例分析

某建筑施工項目屬公園游客服務中心的主體建筑，屬鋼筋混凝土框架結構，縱向長度為150 m，橫斷面最大寬度為28 m，整體建筑面積約為2700 ㎡，按照上述流程，在設計初期二維CAD設計過程中由于考慮到施工的便利性，決定采取臺階式屋面施工方法。但在應用BIM模型的結構設計工作中，對臺階式屋面施工進行模擬后發現，按照上述施工方案需使用覆土填充臺階間的高差，由于屋面跨度和單位荷載較大，容易產生較嚴重的后果，建議使用折板屋面施工，并確保覆土均勻。后期的各項施工設計流程均按照上述的設計流程進行。結構施工圖的完成時間為6個月，而二維CAD的結構施工圖設計時間一般為10月，大大提高了設計效率。且經建筑結構專業人士檢查后，圖紙的設計結果與建筑施工需求有較高符合率，面向信息模型進行建筑結構施工圖設計的優勢得到充分體現。

4 結語

綜上所述，應用建筑信息模型進行結構施工圖紙設計，不僅能實現三維立體化、參數化和數字化，有效促進設計效率的提高，還能確保各項施工工作的高效、準確進行，從而更有效地促進我國建筑設計行業的變革。建筑設計人員只有按照基于BIM的建筑結構施工圖設計流程，開展相關設計工作，才能真正與建筑行業的發展速度達成一致，進一步促進我國設計工作的變革。

參考文獻

[1] 李宜璠.基于建筑信息模型的建筑結構施工圖設計研究[J].城市建設理論研究（電子版），2014，13（8）.

[2] 嚴堅.基于建筑信息模型的建筑結構施工圖設計分析[J].科技創新與應用，2014，10（17）：229.

[3] 李寧，任青青.基于建筑信息模型的結構施工圖設計探討與工程實例[J].建筑工程技術與設計，2014，26（10）.endprint