淺析BIM技術(shù)在山地異型結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

■馮向花，馮景武

■1.焦作市榮晟建筑工程有限公司，河南 焦作 454000;2.河南省興城建筑有限公司，河南 焦作 454000

BIM技術(shù)通過構(gòu)建三維空間實(shí)體模型，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的整個(gè)施工過程進(jìn)行可視化指導(dǎo)，通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)資料進(jìn)行優(yōu)化配置，促進(jìn)工程效率得到有效提高。但實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果發(fā)現(xiàn)BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中也存在相應(yīng)的缺陷，因此，不斷加強(qiáng)對(duì)該種技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入研究具有重要意義。

1 山地異型結(jié)構(gòu)工程概況及施工難點(diǎn)分析

該工程位于山脊線的山坳中，工程西邊存在一個(gè)水庫。工程主要結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑基礎(chǔ)為獨(dú)立樁基，部分區(qū)域的基礎(chǔ)為人工挖孔灌注樁。工程在施工過程中所面對(duì)的難點(diǎn)主要有以下兩個(gè)方面:第一，山地建筑施工。在山地異型結(jié)構(gòu)工程中，工程位于的山坡通常無規(guī)律性，在施工過程中需要根據(jù)自然山勢(shì)來對(duì)建筑物的內(nèi)部空間進(jìn)行布置，在建筑基礎(chǔ)及建筑上部空間中均無可以遵循的規(guī)律性。此外建筑物各層次間還存在諸多交叉性矛盾。隨著地形的起伏，工程結(jié)構(gòu)不斷升高。與正常工程相比較，山地異型結(jié)構(gòu)工程在排水、防水、機(jī)電管線布設(shè)方面存在較大難度，其施工工序也存在較大獨(dú)特性，因此，整個(gè)施工過程的要求大大增加。第二，異型結(jié)構(gòu)施工。山地異型結(jié)構(gòu)工程在造型上存在特別性，在功能上存在復(fù)雜性，建筑無一個(gè)存在規(guī)律性的平面形狀。在工程結(jié)構(gòu)中需要設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的異型混凝土石頭，其組成部分主要為斜墻和斜柱，只有這樣才能保證建筑物造型的獨(dú)特得以真正實(shí)現(xiàn)。斜柱、斜墻各存在不同的傾斜角度，且無固定規(guī)律，在結(jié)構(gòu)圖紙上也沒有標(biāo)注斜墻、斜柱的具體定位尺寸。這些情況的存在均為大大增加工程施工的難度。

2 BIM技術(shù)在山地異型結(jié)構(gòu)工程中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 三維空間實(shí)體建模

工程項(xiàng)目的實(shí)際施工存在獨(dú)特造型和較為復(fù)雜的功能，如在實(shí)際施工過程中僅使用二維圖紙來表現(xiàn)工程模型會(huì)加大工程設(shè)計(jì)及施工難度。同時(shí)，山地異型結(jié)構(gòu)工程在造型上存在獨(dú)特性，在功能上存在復(fù)雜性。在實(shí)際施工過程中需要將多個(gè)專業(yè)管線進(jìn)行綜合，大大提高了各單位進(jìn)行相互配合的難度[1]。如工程施工過程中所涉及的土建、精裝修等施工單位間的相互合作，所以在施工過程中特別需要具有直觀性的建筑模型。應(yīng)用BIM技術(shù)來構(gòu)建三維空間建模，可實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)構(gòu)件參數(shù)化，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)三維模型進(jìn)行完整的構(gòu)建。在施工過程中，三維模型實(shí)質(zhì)上是以數(shù)據(jù)庫的形式存在的，在這個(gè)數(shù)據(jù)庫匯總涵蓋了整個(gè)工程設(shè)計(jì)所涉及的相關(guān)項(xiàng)目的所有數(shù)據(jù)。通過三維模型不僅可有效地對(duì)工程量進(jìn)行計(jì)算，還可有效地修改和提取施工過程中設(shè)計(jì)的相關(guān)構(gòu)件實(shí)體所存在的空間位置參數(shù)和幾何參數(shù)。在對(duì)施工進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)，三維空間建模主要發(fā)揮輔助作用，在深化工程設(shè)計(jì)方案的過程中可實(shí)現(xiàn)在立體空間中進(jìn)行定位，且保證定位具有精確性。同時(shí)，三維模型可將各種圖紙密切聯(lián)系起來，促進(jìn)出圖效率得到有效提高。此外，通過三維模型還可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑構(gòu)件的具體尺寸進(jìn)行控制，通過對(duì)諸多文件的利用來實(shí)現(xiàn)對(duì)局部構(gòu)件參數(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)促進(jìn)參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。三維空間建模可將工作平臺(tái)完整地提供給相關(guān)的專業(yè)，在實(shí)現(xiàn)在相同軟件平臺(tái)上各種專業(yè)同時(shí)實(shí)施三維設(shè)計(jì)，大大提高了工程設(shè)計(jì)及施工的工作效率。同時(shí)為處理后期管線綜合施工及相關(guān)配合施工可能存在的問題提供了很大便利。對(duì)于施工方而言，通過利用三維空間建模，可有效對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行協(xié)助，可對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行實(shí)施模擬和實(shí)施預(yù)演。通過三維空間建模可觀察到整個(gè)施工過程設(shè)計(jì)的每根管線及每個(gè)角落，及時(shí)、直觀地看到工程設(shè)計(jì)的實(shí)際成果。

2.2 可視化施工

站在建筑施工的角度進(jìn)行分析，通過可視化施工，可有效地對(duì)工程設(shè)計(jì)及現(xiàn)實(shí)進(jìn)行模擬。在工程的整個(gè)施工過程中可直觀、形象地表現(xiàn)出個(gè)施工階段的實(shí)際情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)工程整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行及時(shí)、有效的指導(dǎo)。如果在整個(gè)基礎(chǔ)上再進(jìn)行三維虛擬漫游設(shè)置，將實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行完整展示，提高工程施工指導(dǎo)的及時(shí)性和有效性，促進(jìn)施工過程中的效率及質(zhì)量得到有效提高。

2.3 異型結(jié)構(gòu)施工

利用三維坐標(biāo)可有效的對(duì)設(shè)計(jì)圖紙上的石頭形狀、門窗洞口位置等進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)。所以通過應(yīng)用軟件構(gòu)件的三維模型，可有效地對(duì)石頭形狀變化情況、輪廓、門窗洞口留置等存在較大復(fù)雜性的三維坐標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)量，同時(shí)也可對(duì)斜柱、斜墻、斜屋面具體坡度等進(jìn)行測(cè)量，并將斜柱距軸線所存在的距離、斜墻所存在的斜率等進(jìn)行精確計(jì)算。然后以這些相關(guān)計(jì)算所得結(jié)果作為主要依據(jù)實(shí)施相應(yīng)地控制，然后充分利用計(jì)算機(jī)具有的相關(guān)輔助設(shè)計(jì)軟件和相關(guān)測(cè)控方法。只有這樣才能真正實(shí)現(xiàn)將平面測(cè)量及測(cè)控轉(zhuǎn)化為空間結(jié)構(gòu)測(cè)量及測(cè)控，降低工程施工過程中的測(cè)控難度。在工程的施工過程中，僅需要在樓層的相應(yīng)平面位置應(yīng)用全站儀所具有的測(cè)量特性對(duì)相關(guān)所需位置點(diǎn)進(jìn)行定位，之后的施工則仍然可使用傳統(tǒng)方式來進(jìn)行施工[2]。在實(shí)際施工過程中，可對(duì)圖紙進(jìn)行任意剖切，通過不同角度及位置可自動(dòng)得出相應(yīng)的剖面圖，可隨時(shí)對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)的施工效果進(jìn)行檢查，并及時(shí)給予相關(guān)指導(dǎo)。通過對(duì)模型進(jìn)行分析，對(duì)加工模型進(jìn)行預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)所應(yīng)用的模板、鋼筋的安裝進(jìn)行必要指導(dǎo)，及時(shí)對(duì)施工方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，進(jìn)而促進(jìn)工程的施工可有序、合理地進(jìn)行，促進(jìn)施工效率及質(zhì)量得到有效提高[3]。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)整合

該工程在具體施工過程中遇到場(chǎng)地狀況、施工工序、機(jī)械設(shè)備、周轉(zhuǎn)材料等諸多種問題和困難，對(duì)工程施工的正常進(jìn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，需要應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)工程的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效整合。充分利用模型所提供的規(guī)則、物理、幾何等信息對(duì)存在較高難度和復(fù)雜性的建筑進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)工程的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整合的內(nèi)容具體包含三個(gè)方面:首先，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)。通過應(yīng)用模型來實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行必要指導(dǎo);其次，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行跟蹤。充分應(yīng)用移動(dòng)通訊、GPS、激光掃描等各種先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行跟蹤;最后，對(duì)工程施工人員進(jìn)行指導(dǎo)。充分應(yīng)用工程BIM模型來實(shí)現(xiàn)對(duì)施工人員進(jìn)行必要指導(dǎo)。

3 結(jié)束語

實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果顯示，將BIM技術(shù)合理應(yīng)用于造型具有獨(dú)特性、施工具有復(fù)雜性的工程項(xiàng)目的實(shí)踐施工過程中，可充分發(fā)揮該種技術(shù)的斜柱施工優(yōu)勢(shì)，對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)提供必要的指導(dǎo)，促進(jìn)施工的精確度得到有效提高。同時(shí)，將BIM技術(shù)應(yīng)用于山地異型結(jié)構(gòu)施工過程中，可有效降低工程施工成本，提高施工效率和質(zhì)量。

[1]王潤(rùn)生，王泉，徐靜.BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造中的應(yīng)用[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，11(8):45-46.

[2]劉恒.BIM實(shí)戰(zhàn)五要素——以石油國(guó)際交流中心為例談BIM設(shè)計(jì)在大型工程中的思維與方法[J].建筑技藝，2013，12(12):372-373.

[3]楊洋，曹冬平，沈慧敏.基于共詞分析的BIM領(lǐng)域研究熱點(diǎn)及其演化分析[J].工程管理學(xué)報(bào)，2012，8(35):58-59.