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建筑結構施工圖設計研究

發表于:2019-05-14 來源:中國鋼結構網   瀏覽次數:

  引言

  目前在建筑設計領域,廣泛使用的依然是基于二維CAD技術的各種軟件。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的快速發展,也面臨這發展瓶頸。其主要表現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的設計技術能夠提供在建筑設計全過程中的信息共享,解決傳統設計過程中存在的問題。目前BIM技術尚無統一的技術標準,因此相關的軟件之間的信息交換仍然存在一定的問題,建筑設計領域需要的成熟的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、設計流程以及相關技術具有重要的理論意義與實踐應用價值。

  1基于BIM的結構施工圖設計需求

  1.1設計流程

  與傳統基于CAD技術的二維設計流程不同,基于BIM的建筑結構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構分析,并進行模型設計;在設計軟件中將結構內部的構件以及構件之間的關系進行確定,并能夠對內力進行不要分析;在此基礎上將結構設計的結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構與參數的調整,直至滿足設計的相關需求,最后根據設計的結果繪制最終的結構施工圖。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果的一致性,并有效提升設計的質量與效率。目前CAD技術中也具有圖層識別技術自動導入軸網以及構建定位等信息傳輸,但是需要手工構建大量模型,同時信息不完備,關聯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

  建筑結構施工圖設計信息模型是以結構物理模型為核心,同時要能夠根據構件的關系對模型的屬性、模型之間的關聯信息、管理信息進行定義。在BIM設計軟件中,結構物理模型信息包含構建信息、節點信息、約束信息等;屬性信息包含材料信息、內里信息等;關聯信息則體現的的是構建之間的連接關系、屬性的關聯等;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架構的模型定義

  IFC是IAI在建筑行業制定的建筑產品數據描述標準,目前已經被全球主要國家的建筑行業接受,并成為模型的數據描述與信息交換標準。在模型建立過程中,采用IFC可以保證模型數據的標準性欲一致性。在本部分的描述中從構件定義、關聯關系實現以及IFC數據等方面對施工圖BIM模型的構建方案進行詳細的闡述。

  2.1結構構件定義

  根據IFC的定義,一個完整的建筑結構模型可以分為梁、柱、板、墻、梯等基本構件,這些基本構件都是由實際的建筑構件實體派生出來的。如墻構件的定義,基于IFC標準中藥首先進行建筑實體的定義,然后通過關聯建立建筑實體與樓層實體之間的對應聯系,最后進行墻體實體的構件。最終通過墻體實體與樓層實體的關聯定義實現對墻體實體的定義。

  2.2構件屬性定義

  根據IFC標準構件的模型要能夠對構建的幾何、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、內墻面、結構層等四層材料構成,同時還需要對各個材料層進行定義與關聯,建立墻體與墻體材料之間的有效關聯。

  2.3關聯關系的定義

  構件之間的關聯性是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。基于IFC標準的模型面向對象的邏輯機構保證了BIM模型體系的有效關聯。構件之間的關聯關系有對稱與非對稱兩個分類。

  2.4自定義

  IFC數據實現目前建筑工程技術快速發展,建筑對象呈現多樣性、復雜性、分散性的特征,因此目前現有的IFC模型架構無法實現對現有建筑實體的對應關系。作為開放的標準體系,IFC標準下的建筑結構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。屬性集擴展結合了以上兩種優勢,具有靈活性高與模型信息的擴展。

  3BIM模型設計與實現

  3.1BIM模型設計

  根據IFC標準模型邏輯機構,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構模型、計算模型、屬性模型以及材料模型四個方面。結構件模型包含結構件的類別以及構件的耦合關系;材料信息模型包含材料屬性以及與結構構件之間的關聯;屬性定義模型可以實現結構構件的動態屬性定義。

  3.2系統實現

  根據所涉及的BIM模型,在CAD技術二次開發下實現了基于BIM的結構施工圖設計原型。設計的系統的邏輯機構圖主要包含數據層、結構層、模型層以及應用層四個層次。作為系統數據的來源數據層是系統的核心,并具有系統信息、模型信息、設計規則信息等組成部分;接口層是實現物理存儲數據與模型之間數據通信的接口。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結論

  本文主要對基于BIM模型的建筑結構施工圖的設計方法、流程以及模型建立于實現進行了研究分析。通過案例分析可以得出以下幾個方面的結論。首先是目前基于CAD技術的二維建筑施工圖已經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實現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的建筑規范以及技術進行有效的結合,復雜的構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化。

  【參考文獻】

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