【原創文章】建築設計階段結構模型整合分享

在建築設計流程分為概念設計、基本設計、細部設計，傳統 2D 作業流程中結構顧問會在建築設計進入基本設計初期時，開始進行結構系統的構架系統及斷面尺寸初步設計，為了降低因基本設計變動導致複結構顧問頻繁修改圖面的次數，通常會在細部設計完成前或請照前，再進行修改及細部設計和雜項工程配筋；然而在運用 BIM 技術的最有效率流程中，所有各負責建模的複委託顧問的工作都必須提前開始，才能發揮協同整合的優點。

作者 | 徐雪芬(Angela Hsu)、李孟崇(Mark Lee)

分析傳統流程執行現況
在與許多事務所合作中，傳統 2D 作業流程中最常發生以下問題：
1. 結構系統細部設計發展將影響原有建築師的設計理念與法規需求，例如：樑身設計太深或太寬，或是立面窗頂高度無法達到建築師立面設計需求，進而影響立面外觀，或者是影響天花淨高；其它例如：電梯開口不足直接影響電梯設備需求，樓梯淨寬縮小導致樓梯迴轉半徑無法通過法規，梁下車道淨高不足…等。

圖1　車道樑下淨高不足2. 機電空調系統與結構系統整合後影響原有機電設計的可行性及法規需求，例如：管道間淨空間大小不足、需送審的重點機房梁下淨高不足、梁下水箱法規問題、梁下管線淨高不足…等。

圖2　管線淨高檢討以上兩個項目，在建築師事務所在傳統流程中，結構設計與建築師及其它顧問的設計整合時最常見的問題，在傳統 2D 圖面上，很難直覺的點出碰撞問題，需要靠建築師主導及整合各資深專業討論，而這些整合及碰撞問題，最怕的是在遇到結構外審或是機電系統五大管線送審後需要修改，雖然台灣大部分有經驗的建築師、結構顧問、機電顧問於設計時必定會降低此種錯誤，但總是有漏網之魚，又得費盡心思再來整合修改。

圖3　建築結構模型整合 1
目前 BIM 結構整合遇到問題
在執行結構與建築、機電三個系統的整合過程中，結構、建築模型可能由同一個顧問建置，也有的專案是結構顧問建結構模型、建築模型由其它顧問建置；若是結構、建築模型由不同顧問建置，建築與結構系統模型容易產生模糊不清的界面，結構顧問建構結構 BIM 模型建置時，建模範圍常劃定為「僅針對結構顧問設計範圍建模」，單純的結構柱、樑、版、牆模型可能大家所認知的建置範圍就各有不同，例如車道版、外突的造型陽台樓版及梁、立面有進出厚度尺寸的版梁、伸縮縫、景觀構造物、需考慮承重的機電或設備基座、特殊降版高程、小梁與版間增築等…。

圖4　建築結構模型整合 2另一個問題是，按照結構顧問在傳統 2D 作業模式，只需要在建築師 CAD 產出的設計詳圖將近完成時，自己的原有設計流程與範圍去修改結構圖說，因為這些細節並不影響結構計算，可以以花最少時間、次數，有效率的完成工作。但是如果專案被業主要求要從 BIM 模型產出圖說，這時候就必需即時整合才能在圖說呈現結構內容，結構顧問將會需要配合建築師的設計進行，即時多次的修改結構模型細節，也會改變以前結構顧問並不需要非常了解不干結構計算的建築設計細節，所有的樓梯、電梯邊梁、廁所馬桶配置等等問題，進行跟案式的模型修改作業。