淺談BIM技術在建筑結構設計和項目中的應用

戴衛國

摘要：隨著城市化進程的加快以及信息化時代的到來，促使人們對高質量、高性能的民用建筑有了更高的要求，因此，應用 BIM技術有效控制建筑施工的成本、工期和質量，是當下亟待發展的重要問題。杭州亞運村項目規模大，要求高，為實現項目協同管理，減少錯誤、節約成本、提高質量和效益，爭創優質工程，BIM技術得到了充分的運用。論文概述了BIM 技術的內容以及特點，并詳細分析了BIM技術在杭州亞運村及建筑結構設計中的具體應用，以期為相關工作人員提供參考。

關鍵詞：BIM;建筑結構;亞運村項目應用、施工圖設計

1 BIM技術概述

1.1 BIM技術的概念

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）的簡稱，BIM技術是基于三維建筑模型的信息集成和管理技術。該技術是應用單位使用BIM 建模軟件構建三維建筑模型，模型包含建筑所有構件、設備等幾何和非幾何信息以及之間關系信息，模型信息隨建設階段，不斷深化和增加。 技術以三維數字技術為基礎，可以將工程的各類信息進行有效集合形成三維立體模型， 實現建筑各種信息的集成和存儲，并以電子模型的形式展現出來，在一定程度上促進了建筑設計的現代化和信息化。建筑信息模型（Building InformationModeling，BIM）技術在國內外建筑行業得到廣泛關注和應用，將 BIM 技術應用到建筑設計中，不僅可以促進各單位、各部門之間的溝通交流、資源共享，如設計單位、施工單位、業主單位、物業和咨詢服務等單位的建筑設計資源共享，還可以構建建筑結構數學模型，促進建筑結構設計的可行性分析。

1.2 BIM技術的應用特征

在建筑結構設計中，集成設計信息、促進建筑設計過程是BIM 技術應用的主要作用。BIM 技術有效地集成了不同專業、不同部門的設計信息，并將其建成數字信息模型，具有可視化的特點。利用3D可視化設計和各種功能、性能模擬分析，有利于建設、設計和施工等單位溝通，優化方案，減少設計錯誤、提高建筑性能和設計質量。在數據庫的基礎上，設計人員可以快速查找建筑信息，突破了傳統計算機輔助制圖軟件的限制，在建筑結構設計中發揮著重要的作用。同時還能實現設計工作中相關數據的信息共享，保障信息的有效溝通交流，進一步確保數據的準確性。

在工程施工中，利用建筑信息模型的專業之間的協同，有利于發現和定位不同專業之間或不同系統之間的沖突和錯誤，減少錯漏碰缺，避免工程頻繁變更等問題。基于4D（+時間）模型，開展項目現場施工方案模擬、進度模擬和資源管理，有利于提高工程的施工效率，提高施工工序安排的合理性。基于 5D（+時間+成本）模型，進行工程算量和計價，增加工程投資的透明度，有利于控制項目投資。

2 BIM在建筑結構設計及杭州亞運村項目中的應用

2.1 BIM技術在建筑結構設計分析中的應用

應用BIM技術，構件建筑和結構專業建立三維幾何實體模型，進一步細化建筑和結構專業在方案設計階段的三維模型，將其以3D模型的形式展示出來，并結合其他技術對其整體效果進行模擬，以達到完善建筑、結構設計方案的目標，為施工圖設計提供設計模型和依據。另外，BIM 技術還能夠科學地分析建筑結構的各項性能，對結構進行全方位的模擬，同時還能夠對不同程度的模擬狀態進行方案分析，從而獲得建筑結構的具體情況。這樣可以使工作人員更快地發現建筑結構設計過程中出現的問題，并及時對其進行處理和優化，更好地保障了建筑項目的質量。

2.2 BIM技術在圖紙設計中的應用

BIM 技術的發展基于平面設計和立體圖形設計的創新，能夠有效展示建筑的立體效果，從而有利于工作人員客觀地判斷設計的合理性。傳統的施工圖設計需要結合施工的具體情況進行不斷地修改，因此，不僅浪費了許多人力和物力的成本，并且影響了建筑工程的施工效率，而 BIM 技術可以彌補傳統施工圖設計的不足。BIM 技術通過數字化建模，實現了建筑信息的可視性，特別是可以將建筑結構設計中較為復雜的結構生動立體地展示出來，從而明確施工人員的工作目標和方法，給施工人員的施工工作提供重要的參考價值，降低了施工難度，減少了施工誤差，提高了建筑項目的施工質量。

2.3 BIM技術在杭州亞運村項目中的應用

2.3.1施工總平模擬

根據項目總包施工總平布置建立挖土階段、地下室施工階段、主樓施工階段、裝飾施工階段三維模擬，模擬現場施工工況環境，檢查塔吊碰撞優化，對安全施工文明標化工程提前模擬，提出優化改進建議。

2.3.2工程建設進度推演

根據項目總包施工進度計劃，模擬工程建設進度推演，優化工期排布。

2.3.3室外三維管網優化

以提供的室外管線確認版施工圖為基礎，對項目紅線內的建筑、結構、景觀、市政等專業圖紙進行校對，結合場地模型建立BIM模型。

根據施工深度建立的建筑、結構、景觀、室外管網（含強電、弱電、給水、排水、消防、燃氣等系統）BIM模型進行碰撞檢查，檢查并提出施工圖中各專業間的碰撞問題并提交糾錯報告及修改建議。

對紅線內的室外管網進行管線綜合，提出優化調整方案，協助解決景觀覆土問題、管線實際排布問題。根據前期優化，整理出室外綜合管網施工圖和相關點位圖紙，關鍵區域的平立剖面圖。

2.3.4施工圖設計模型

根據建筑、結構、機電各專業圖紙，結合施工需求，建立并細化至滿足施工需求的施工圖設計模型（含建筑結構、橋架、風管、消防水管、燈帶、水 泵房內設備管線及風機房內設備管線等）。

2.3.5碰撞檢查 凈高分析

碰撞檢查，檢測安裝各專業碰撞，檢測建筑結構專業碰撞、安裝與結構碰撞檢查，預留洞口定位（精確定位預留洞口避免返工，外墻、結構梁、剪力墻留洞定位特別關注人防區域）。

2.3.6機電施工圖深化、管線綜合及設計模型更新

對機電管線主管線的路由、布設方式進行管線綜合。提出優化調整方案，協助解決吊頂空間問題、管線實際排布問題。

2.3.7車位優化

結合地下室機電優化后BIM模型，整理優化地下室車位排布。

2.3.8精裝戶型BIM設計

根據建筑、結構、暖通、給排水、電氣、室內裝飾等專業圖紙，對室內精裝修進行模型三維深化，進行碰撞檢查，提出優化方案，主要優化內容為機電設備選型優化、管線設計優化、綜合管線施工優化、吊頂標高優化。

2.3.9幕墻BIM設計

對項目公司指定的樓棟進行BIM設計，檢查幕墻外圍合與主體結構，建筑內裝等專業的空間碰撞，出具外幕墻復雜節點的搭接關系。

結束語

綜上所述，應用BIM（Building InformationModeling，BIM）技術，工料計算相比基于2D圖紙的預算更加準確、且節省了大量時間，提高生產效率、節約成本，有助于項目的創新性與先進性，做到精細化管理（錯、漏、碰、缺檢查），提前發現問題提前整改到位。互聯網和信息技術正在變革建筑業的未來，推廣應用BIM技術已列入建設領域重點工作之一，但我國的BIM技術仍然有待繼續研究和優化，只有不斷強化對 BIM 技術的投入研究，才能夠將其應用優勢得到充分發揮，從而促進建筑行業健康發展，不斷打造高質量、高性能、高要求的經濟環保建筑。

參考文獻

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