胡川

摘要：針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程中BIM的介入和應(yīng)用，首先將IFC標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)建立BIM設(shè)計(jì)模型，并對(duì)模型的具體設(shè)計(jì)方法和系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行深入分析，最后得出以BIM為基礎(chǔ)的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)可在設(shè)計(jì)效率及質(zhì)量雙方面取得突破的結(jié)論，為建筑設(shè)計(jì)提供可靠的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：BIM；IFC標(biāo)準(zhǔn)；建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)

如今，隨著建筑業(yè)快速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，這使得結(jié)構(gòu)施工圖的設(shè)計(jì)面臨巨大挑戰(zhàn)，采用傳統(tǒng)方法、遵循以往流程不僅設(shè)計(jì)質(zhì)量難以保證，而且質(zhì)量低下，造成一系列影響。而B(niǎo)IM技術(shù)的出現(xiàn)，可以從本質(zhì)上解決這一問(wèn)題，成為首選的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)解決方案。

一、以IFC架構(gòu)為基礎(chǔ)的BIM設(shè)計(jì)模型

（一）定義結(jié)構(gòu)構(gòu)件

在IFC標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，構(gòu)建了相對(duì)健全的建筑結(jié)構(gòu)模型表達(dá)機(jī)制，可對(duì)不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行表達(dá)。此類建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件都源于構(gòu)件實(shí)體。以墻為例進(jìn)行說(shuō)明：IFC模型當(dāng)中，先對(duì)建筑實(shí)體進(jìn)行定義；其次，借助集合關(guān)聯(lián)實(shí)體構(gòu)件樓層和實(shí)體之間的相互關(guān)聯(lián)；最后，對(duì)墻實(shí)體進(jìn)行定義，根據(jù)空間結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)實(shí)體，構(gòu)建樓層實(shí)體和墻實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)，以此完成對(duì)墻這一構(gòu)件的定義。

（二）定義構(gòu)件屬性

BIM模型中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件往往有很多種屬性。當(dāng)前的IFC模型可支持BIM模型結(jié)構(gòu)構(gòu)件的絕大部分屬性。仍以墻為例進(jìn)行說(shuō)明：IFC模型當(dāng)中，可對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件實(shí)施多層材料的定義，如墻的內(nèi)外墻面磚、結(jié)構(gòu)層和隔熱層。首先，根據(jù)材料實(shí)體對(duì)其屬性進(jìn)行定義；其次，根據(jù)材料的分層實(shí)體、集合實(shí)體與集合使用實(shí)體，對(duì)層材料模型進(jìn)行定義；最后，根據(jù)材料的關(guān)聯(lián)實(shí)體，構(gòu)建墻和材料之間的相互關(guān)聯(lián)[1]。

（三）定義關(guān)聯(lián)關(guān)系

對(duì)BIM模型而言，關(guān)聯(lián)性是一個(gè)重要的特性，它能保證修改信息的一致性，以及模型信息全面性。而IFC模型直接面向?qū)ο笏⒌倪壿嫿Y(jié)構(gòu)能保證BIM自身具有關(guān)聯(lián)性。IFC模型當(dāng)中，不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間所保持的關(guān)聯(lián)關(guān)系大致分為以下兩種：

（1）非對(duì)稱性

指有關(guān)聯(lián)性的實(shí)體具有主從關(guān)系，當(dāng)主實(shí)體被修改后，相應(yīng)的從實(shí)體也會(huì)發(fā)生改變。以墻與洞口為例進(jìn)行說(shuō)明：洞口和墻就是主從關(guān)系，當(dāng)刪除墻實(shí)體時(shí)，洞口實(shí)體也被刪除；而刪除洞口實(shí)體時(shí)，墻實(shí)體并不刪除，僅切斷與洞口實(shí)體保持的關(guān)聯(lián)關(guān)系。借助洞口關(guān)聯(lián)實(shí)體，能構(gòu)建墻和洞口的相互關(guān)聯(lián)。一段墻能與很多洞口實(shí)體構(gòu)建關(guān)聯(lián)關(guān)系，而一個(gè)洞口僅能關(guān)聯(lián)一段墻實(shí)體。

（2）對(duì)稱性

指有關(guān)聯(lián)性的實(shí)體具有對(duì)等關(guān)系，當(dāng)其中一個(gè)實(shí)體被修改時(shí)，另外一個(gè)實(shí)體也會(huì)發(fā)生改變。以梁、柱為例進(jìn)行說(shuō)明：IFC模型當(dāng)中，梁、柱兩實(shí)體借助節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)實(shí)體構(gòu)建相互關(guān)聯(lián)。當(dāng)調(diào)整梁實(shí)體時(shí)，經(jīng)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)實(shí)體，對(duì)應(yīng)的柱實(shí)體也會(huì)發(fā)生實(shí)體更新，完成關(guān)聯(lián)修改。相反，柱實(shí)體調(diào)整也會(huì)引起對(duì)應(yīng)梁實(shí)體的更新改動(dòng)。

（四）自定義IFC數(shù)據(jù)

因建筑業(yè)存在工程對(duì)象多種多樣、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分散、信息復(fù)雜多變等特點(diǎn)，所以當(dāng)前的IFC架構(gòu)并不能滿足BIM模型對(duì)信息描述提出的要求。作為具有開(kāi)放式特征的標(biāo)準(zhǔn)體系，IFC可為下列三類模式拓展提供支持：以IfcProxy為基礎(chǔ)的實(shí)體擴(kuò)展、實(shí)體擴(kuò)展及屬性集擴(kuò)展。其中，由于實(shí)體擴(kuò)展超出架構(gòu)，所以在軟件識(shí)別方面存在很大困難；以IfcProxy為基礎(chǔ)的實(shí)體擴(kuò)展，能滿足用戶提出的僅對(duì)部分信息實(shí)施擴(kuò)展的現(xiàn)實(shí)需求，靈活性較強(qiáng)，但是運(yùn)行效率有待提升；而屬性集擴(kuò)展實(shí)際上就是以上兩類的結(jié)合，不僅靈活性強(qiáng)，而且效率快，能對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展。

因此，以屬性集擴(kuò)展為主，描述模型中沒(méi)有進(jìn)行定義的數(shù)據(jù)。以墻屬性為例進(jìn)行說(shuō)明：首先，對(duì)墻設(shè)計(jì)屬性集進(jìn)行定義，形成包含混凝土等級(jí)標(biāo)號(hào)、鋼筋等級(jí)、規(guī)模、縱筋和箍筋等信息的屬性集；其次，借助類型關(guān)聯(lián)實(shí)體，構(gòu)建墻實(shí)體和墻類型實(shí)體間的相互關(guān)聯(lián)；最后，利用墻類型實(shí)體所具有的屬性，構(gòu)建墻設(shè)計(jì)屬性集和墻之間的相互關(guān)聯(lián)[2]。

二、模型設(shè)計(jì)及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（一）模型設(shè)計(jì)

將IFC邏輯結(jié)構(gòu)作為參考，同時(shí)考慮模型實(shí)際運(yùn)行的便利性及效率，利用簡(jiǎn)化以后的IFC模型建立BIM模型。通過(guò)這樣的處理，不僅能提高模型運(yùn)行效率，還能更加容易的得到模型文件。在邏輯結(jié)構(gòu)當(dāng)中，包含以下四大部分：構(gòu)件模型、計(jì)算模型、材料模型與屬性模型。其中，構(gòu)件模型結(jié)構(gòu)直接面向于對(duì)象，每一個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件類都源于建筑的構(gòu)件類，借助構(gòu)件關(guān)聯(lián)類能構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相關(guān)關(guān)聯(lián)；計(jì)算模型包含內(nèi)力與設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果，基于建筑構(gòu)件類，借助計(jì)算結(jié)果類保持的耦合關(guān)系，可以構(gòu)建結(jié)構(gòu)構(gòu)件和計(jì)算結(jié)果之間的相互關(guān)聯(lián)；材料模型包含鋼筋與混凝土等材料的信息，借助材料關(guān)聯(lián)類能構(gòu)建結(jié)構(gòu)構(gòu)件和材料屬性之間的相互關(guān)聯(lián)；而屬性模型的作用在于為模型提供接口，支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，借助屬性關(guān)聯(lián)類，能對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件所具有的動(dòng)態(tài)屬性進(jìn)行定義。

（二）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

以之前設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)BIM模型為依據(jù)，基于Visual Studio.NET平臺(tái)，采用AutoCAD通過(guò)二次開(kāi)發(fā)建立以BIM為基礎(chǔ)的原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)層、接口層、模型層與應(yīng)用層構(gòu)成。其中，數(shù)據(jù)層為數(shù)據(jù)主要來(lái)源；接口層可為系統(tǒng)提供模型到物理存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的接口，而訪問(wèn)接口能對(duì)BIM模型進(jìn)行提?。荒Ｐ蛯觿t是整個(gè)系統(tǒng)的核心所在，通過(guò)定義信息來(lái)滿足所有實(shí)際應(yīng)用要求；應(yīng)用層主要為與BIM模型有關(guān)的所有應(yīng)用。除了建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)還具有檢查現(xiàn)有三維模型、校核設(shè)計(jì)成果、統(tǒng)計(jì)計(jì)算量、管理模型和圖檔等使用功能[3]。

三、結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)無(wú)論是方法還是流程，都難以滿足日趨復(fù)雜的設(shè)計(jì)需求，而以BIM為基礎(chǔ)的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)則可在設(shè)計(jì)效率及質(zhì)量雙方面取得突破。然而，雖然采用IFC架構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)BIM模型能很好的滿足數(shù)據(jù)描述等方面的需求，但是在對(duì)邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)IFC模型施以適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，以此達(dá)到提高運(yùn)行效率的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)堅(jiān).基于建筑信息模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（17）：229.

[2]凌小萍.基于建筑信息模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2016（37）：88-89.

[3]陽(yáng)舒華.BIM在結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用及案例分析[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2013（02）：64-69.endprint