BIM技術在山地異型結構施工中的應用

吳 楊

（吉林建工集團有限公司，130000）

BIM技術在山地異型結構施工中的應用

吳 楊

（吉林建工集團有限公司，130000）

BIM 技術是一種構建三維空間實體模型的方法，對施工過程具有可視化指導功能，符合我國現代建筑施工管理的特點與實際需求，北京鳥巢國家體育場等國內大型重點建筑工程項目都應用到了BIM技術，證明了它具有很高的適用性與開發前景。本文中簡要介紹了BIM技術的相關內涵，以實際工程為例分析了該技術在山地建筑異型結構這種特殊建筑環境下的具體技術應用。

BIM；山地異型結構；三維空間實體模型；可視化施工；4D模擬

BIM是國際上新興的建筑信息技術，目前在業界領域具有相當高的研究和應用價值。我國在BIM技術這一領域的應用研究才剛剛起步，在整體設計規劃與規模體系上還不夠健全，所以目前國內利用BIM進行建筑的相關專業信息建模水準尚有提升空間。

一、BIM

（一）概念

BIM(Building Information Model)就是建筑信息模型技術，它是建筑設計信息化的一個風向標，代表了建筑工業中更多數據化信息的聯系與傳遞，它們共同構筑了建筑結構模型中各個構件圖元之間的邏輯關系，詳細表達了建筑模型中所涵蓋的所有信息，是建筑行業實現信息化的必經之路[1]。

目前在建筑行業中，利用到BIM技術的地方有許多，比如施工初期對材料造價、相關構造及屬性的信息評估。比如對數據庫的設計、設備管理、物業管理、施工成本計算與工程量的統計等等，另外BIM還可以用數據評估建筑的全生命周期，是能夠貫穿整個建筑行業的先進技術。

（二）技術特色

空間三維信息是BIM的主要技術依據，這些數據反映了建筑的整個生命周期，以三維立體模型體現，用數字化解讀工程項目。如果施工過程中設計方與施工方能夠共同協調進程，那么BIM數據的精度就會大幅提高，所以將它稱為動態性的高精度管理模式也不為過，將BIM運用到建筑工程中就是為了提高施工質量效率的同時也減小風險。

BIM為工程項目所提供的管理環境是復合性的，其中就包括了數據模型與行為模型，只有二者相結合才可以實現對現實施工狀況的模擬，比如說建筑結構的風載荷受力分析，BIM所提供的數據信息與對工程結構的技術分析有著緊密的關系，正是這種對技術數據的持續高要求，才會使建筑工程進程高度集成化、數據精密化，也就大大降低了工程成本。

（三）技術原理

BIM的主要技術原理就是三維立體設計，數據化管理。它擁有一個大型數據庫系統用于記錄和存儲每一個建筑工程的子環節數據信息，記錄建筑生命全周期的運行數據。它是基于CAD技術原理對建筑進行數字描述的。BIM系統不但反映最基本的建筑結構構建信息數據，也將它們的屬性與實際應用相對應。比如說在房屋設計中，BIM不僅僅記錄和分析建筑梁的長寬高等基本數據，還分析它的配筋、造價、規格、材料等等，所以說BIM的原理雖然相似于CAD，但實際上它對數據信息的要求更加具體細化和全面化。

二、山地異型結構建筑工程案例分析

為了進一步證明BIM技術在現代建筑施工中的應用先進性，本文以山地建筑為例，解析了BIM在異型結構中的實際應用，其中就提到了三維空間實體模型、可視化施工與4D模型施工模擬等等。

（一） 工程概況

本文所提到的工程建筑來自于北京市平谷區大華山北麓的平谷會議中心，該會議中心地處西峪水庫南岸，是典型的山地建筑。整個建筑與地形形成了一種高線狀層層疊落的建筑體態，依山就勢，既保持了背后山體的自然輪廓，又讓建筑整體顯得非常自然，完全與大華山融為一體。如圖1.

圖1 北京市平谷區平谷會議中心實際建筑圖

本工程建筑為地上9層，地下2層，整個結構形式都采用了鋼筋混凝土式的剪力墻，建筑基礎全部采用獨立柱基，整體工程面積達到44465m2。

由于該建筑依附于山體坡體，整個狀態表現不規則，所以建筑無論內部外部都要隨山勢布置，這就致使建筑內的每一層與上部都沒有固定的構造規律，所以建筑的排水、機電管線等布置存在很大麻煩，工序的穿插也與普通工程相異，這些都是施工難度較大的地方。基于以上難點，本工程選擇采用異型結構施工，比如說建造斜墻、斜柱這種異型混凝土結構。由于這些斜墻結構并沒有統一規律，所以在整個建筑的結構圖紙中不會表明各個斜墻斜柱的角度參數與定位尺寸，所有鋼筋綁扎、放線、模板搭設、混凝土澆筑等施工工作都需要根據實際情況隨勢應變，臨時設計。

（二）基于BIM技術的實際設計

為了滿足會議中心獨特的造型與多元化的功能性，此次工程項目采用BIM技術進行信息建模。由于二維圖紙無法體現該項目依附于山間的立體造型感覺，所以利用BIM進行三維空間建模，讓各種建筑構件體現的更加直觀。另外，在項目中設置了建筑各個環節的數據庫，其中就包括了所有構件實體的空間位置參數和幾何參數，結合隨時可變動修改的參數化動態管理，該三維立體圖紙就可以基本得到完善。

從設計角度考慮，基于BIM的三維空間建模更加注重對方案深化后期建筑立體空間構件的參數精確定位，所以本工程設計應用到了Autodesk Revit三維模型對BIM進行輔助設計，切實的將圖紙中的平、立、剖三種關系聯系了起來。而且Autodesk Revit還對建筑構件尺寸進行了嚴格控制，以局部參數改善來驅動整體建筑設計走向，提高了建筑的三維協同設計質量，也降低了后期工程實際消耗成本。

（三）異型結構的具體設計

本工程是基于Autodesk Revit軟件進行三維模型測量和建立的，包括了建筑的外部輪廓、形狀變化以及各個細部結構的三維坐標、斜屋面的坡度數據等等。異型結構設計的目的就是為建筑計算出所有結構部位的具體參數，例如外部輪廓的尺寸、斜墻軸線的斜率和距柱基的距離等等。為了降低測控難度，工程設計還采用了計算機進行平面投影測控，將建筑整體的空間結構從立體化向平面轉化，在參數設計上簡易化圖紙，并利用全站儀對樓層的平面位置進行關鍵位置點測量，以確保施工中數據的準確性。

（四）4D施工模擬

4D施工模擬是BIM技術的又一大亮點，在此次工程設計中就運用到了這一技術。由于工期較為倉促，所以在施工計劃階段運用了BIM結合Project軟件對施工進展進行進程反推，并且在模型中以時間軸的方式建立了4D模型，對整個工程進度實施模擬預演。其具體操作流程為在工程施工場地設置了 6個固定的位置進行拍照攝影，對工程施工過程進行不同角度的完整記錄，然后將記錄下來的動態施工影像與施工三維信息模型結合到一個畫面中，就可以將真實與預測結果進行比較，從而盡早的解決已存在的問題和可能存在的隱患[3]。

總結：

總體而言，BIM技術雖然表現出了先進科技特性，但實際上還存在局限性，比如它還只能在建筑結構行業的設計階段發揮作用，不能掌控工程全局，而且由于我國在BIM軟件開發的不足所導致的本地資源匱乏情況，這些都需要在未來很長的一段時間內繼續探索和研究，做到對BIM技術的深度挖掘，盡可能發揮它的應用潛能，從而做到對建筑行業發展的提速。

[1]潘平.BIM 技術在建筑結構設計中的應用與研究[D].華中科技大學,2013.13-15.

[2]孫德才.BIM 技術在建筑結構設計中的應用與研究[J].建材發展導向（上）,2015(2):110-111.

[3]吳偉,原波,曹雪菲等.BIM 技術在山地異型結構施工中的應用[J].建筑技術,2013,44(1):25-27.

TU75

B

1007-6344（2015）09-0276-01