面向信息模型的建筑结构施工图设计分析

李旭

摘 要：在面向信息模型的基础上进行建筑结构施工图设计，是建筑设计行业的主流应用前景，能将施工过程中的建筑构件更立体地展现在设计图纸中。该文就面向信息模型进行建筑结构施工图纸设计的应用优势进行阐述，并深入分析BIM模型结构施工图纸的设计流程。同时，结合实际案例，对建筑信息模型在施工图设计中的应用优势进行进一步说明，以期为相关施工设计人员提供可靠的理论参考依据。

关键词：BIM 建筑结构 施工图纸设计

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（a）-0031-01

现阶段，传统二维CAD技术仍是我国各项建筑设计施工中的常用交流方式，但随着社会的不断发展，CAD技术的应用弊端不断呈现出来。已有多项实践表明，CAD设计技术在建筑结构施工图的设计工作中难以实现有效的信息共享，严重阻碍了各项施工工作的顺利实施。因此，应用建筑信息模型（BIM）进行施工结构图纸设计，已成为建筑结构设计行业的必然发展趋势。

1 应用BIM进行建筑结构施工图设计的优势

建筑信息模型是在建筑过程中，通过数字方式展示建筑结构施工中的多种信息，从而有效实现各项建筑信息资源共享的新型技术。利用BIM进行建筑结构施工图设计的主要优势表现在：第一，具有较大的集成信息量。它不仅能较全面地将建筑材料、建筑物性质、建筑结构的空间关系等信息进行综合处理，还利用计算机技术使各项建筑施工的相关信息数字化、模型化，为建筑设计人员及施工人员在调用相关信息时提供便利。第二，能更好地实现设计图纸的可视化。相较于传统的二维CAD软件，BIM模型能够更精确地将相关建筑构件数字化，通过设计图纸将建筑结构更立体地展现出来，从而有效提高施工的准确率。第三，可为后期修改工作提供便利。BIM模型能够直观地通过图例，将后期修改对其它建筑结构的影响反映出来，并利用模型中的相关模块进行利弊分析，进一步促进工作效率的提高。第四，使参数化设计得到良好体现。使用BIM进行建筑结构施工图纸设计的基础，是各项建筑构件及其结构的有关数据信息。BIM模型能够将数据信息进行转化，从而实现对建筑及其周边空间的有效利用，优化施工设计方案。

2 BIM结构施工图的设计流程分析

2.1 设计流程概述

设计人员首先根据建筑设计的初步图纸进行结构和模型的分析，在相关操作软件中进行结构力分析和建筑构件的初步设计；随后将设计结果进行交流反馈，并对不足之处进行调整，使其满足建筑的结构施工要求；最后绘制出结构施工图纸，完成基于BIM模型的图纸设计。

2.2 案例设计流程剖析

按照某钢筋混凝土框架结构建筑为例，对在BIM模型基础上进行结构施工图纸设计的流程进行深刻剖析。

第一，在相关操作软件中，根据建筑信息进行BIM模型构建，并将构建完成的模型导入后期处理软件。

第二，对模型中的不足进行补充和完善，同时进行内部力学结构分析，例如在施工过程中往往会出现混凝土收缩或微小变形而导致的内力分布变化，此时就需要根据BIM分析模型中包含的有限元逐步分析方法，对施工过程及其建筑结构进行详细分析，分析过程如下。

由于施工操作或其它因素引起的应变增量（cm）和应力变化量（kN）；为时刻的应力变化量，kN；表示时刻钢筋混凝土的弹性模量，Pa；是指到的应变增量，cm；为钢筋混凝土的松弛系数，可通过查阅得到；为混凝土的徐变系数。

根据式①，可较精确地计算出钢筋混凝土框架结构建筑的内部应力随应变增量的变化情况，并利用相关操作软件对变化过程及预期变化结果进行模拟分析，从而为建筑结构施工图设计提供有利参考条件。

第三，按照上式进行计算后，可初步生成BIM结构施工模型，并将模型中的构件信息与建筑产品数据描述标准（IFC）进行比对，得到IFC信息模型。第四，利用Etabs软件，将IFC模型文件及BIM初步模型中的有关数据导出为Access数据库文件，并进行结构信息的耦合，得到较为完备的BIM建筑结构施工设计图。第五，在图纸的应用过程中，根据实际情况对设计图纸进行调整和添加，使其得到进一步完善。

3 案例分析

某建筑施工项目属公园游客服务中心的主体建筑，属钢筋混凝土框架结构，纵向长度为150 m，横断面最大宽度为28 m，整体建筑面积约为2700 ㎡，按照上述流程，在设计初期二维CAD设计过程中由于考虑到施工的便利性，决定采取台阶式屋面施工方法。但在应用BIM模型的结构设计工作中，对台阶式屋面施工进行模拟后发现，按照上述施工方案需使用覆土填充台阶间的高差，由于屋面跨度和单位荷载较大，容易产生较严重的后果，建议使用折板屋面施工，并确保覆土均匀。后期的各项施工设计流程均按照上述的设计流程进行。结构施工图的完成时间为6个月，而二维CAD的结构施工图设计时间一般为10月，大大提高了设计效率。且经建筑结构专业人士检查后，图纸的设计结果与建筑施工需求有较高符合率，面向信息模型进行建筑结构施工图设计的优势得到充分体现。

4 结语

综上所述，应用建筑信息模型进行结构施工图纸设计，不仅能实现三维立体化、参数化和数字化，有效促进设计效率的提高，还能确保各项施工工作的高效、准确进行，从而更有效地促进我国建筑设计行业的变革。建筑设计人员只有按照基于BIM的建筑结构施工图设计流程，开展相关设计工作，才能真正与建筑行业的发展速度达成一致，进一步促进我国设计工作的变革。

参考文献

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