BIM技術(shù)在礦山工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用探討

季璇

摘 要：隨著BIM技術(shù)與相關(guān)行業(yè)的深度融合，其應用范圍逐步拓寬，而將BIM技術(shù)應用于礦山工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，是BIM技術(shù)探索的重要成果。本文圍繞BIM技術(shù)的實際應用展開討論，在簡要分析該技術(shù)應用于礦山工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的必要性的基礎(chǔ)上，重點討論BIM建模流程，以供參考。

關(guān)鍵詞：礦山工程;結(jié)構(gòu)工程;BIM技術(shù);應用實踐

引言

BIM為“建筑信息模型”，在其概念逐步完善且應用實踐取得良好成果的背景之下，國內(nèi)建筑行業(yè)開始對BIM技術(shù)的研發(fā)、應用產(chǎn)生一定的興趣。隨著BIM概念研究的不斷深入，以及技術(shù)應用路徑的逐漸明晰，BIM在工程信息表達、建設(shè)過程輔助等方面的重要價值，為BIM技術(shù)與工程設(shè)計、施工的深度融合創(chuàng)造了良好條件。將BIM技術(shù)引入礦山工程領(lǐng)域，借由BIM提供的溝通協(xié)作模式，有效解決礦山工程結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工管控等環(huán)節(jié)面臨的突出難題，成為礦山領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)、軟件創(chuàng)新的重點。

1 BIM技術(shù)應用于礦山工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的必要性

從當前環(huán)境看，BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應用已相對成熟，在面臨復雜建設(shè)環(huán)境或多元化需求時，BIM技術(shù)能夠依托其自身優(yōu)勢，妥善處理好各個建設(shè)要素之間的關(guān)系，保證工程的進度與質(zhì)量，同時減少建設(shè)過程的人為差錯。在礦山工程領(lǐng)域，建筑體的設(shè)計與施工都需要圍繞礦山的安全、高效生產(chǎn)而服務(wù)，建設(shè)規(guī)模大、涉及工種復雜以及投資金額高等客觀事實的存在，均給礦山工程的建設(shè)帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。尤其是設(shè)備、管線布設(shè)等重要施工細節(jié)，一旦出現(xiàn)人為差錯或者管理不當，將可能直接危及礦山工程的質(zhì)量以及礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)安全。將BIM技術(shù)引入礦山工程領(lǐng)域，利用BIM概念與相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢，提高礦山工程的設(shè)計質(zhì)量，科學解決礦山設(shè)計階段存在的若干問題，協(xié)調(diào)好整個礦山建設(shè)的各類矛盾，同時高效處理、安全保存整個礦山工程涉及的各種數(shù)據(jù)，將為礦山工程的穩(wěn)定運行創(chuàng)造良好條件[1]。

2 BIM技術(shù)在礦山工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實踐應用

2.1 BIM建模的建模方法

BIM技術(shù)是在工程建設(shè)等領(lǐng)域廣泛使用的一類新型技術(shù)。以行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合利用現(xiàn)有的數(shù)學建模方法以及行業(yè)實踐經(jīng)驗，初步建立與行業(yè)背景、建設(shè)實踐密切相關(guān)的數(shù)學模型，而后利用數(shù)學模型模擬整個建設(shè)工程，輔助建設(shè)主體完成設(shè)計、施工、管理等各個環(huán)節(jié)的工作要點，是BIM 技術(shù)的重要特征與核心優(yōu)勢。礦山工程建筑的設(shè)計不同于一般的民用建筑，在建立數(shù)學模型時，建筑體的三維圖像是否與最終的施工圖紙以及礦山建筑的建設(shè)要求相吻合，對整個BIM技術(shù)的應用效能有著重要影響[2]。從既往結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計經(jīng)驗看，模擬三維模型、建筑體計算模型、施工圖紙的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，可以依賴于多種建模方法的相互對比來實現(xiàn)，即充分利用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)計算軟件，完成礦山工程建筑體的結(jié)構(gòu)計算與相關(guān)分析，然后借由軟件之間的模型互導功能，將初步擬定的三維模型導入三維交互平臺做最后的校核，保證三維模型的正確性。

2.2 結(jié)構(gòu)建模及分析

在結(jié)構(gòu)建模與分析階段，設(shè)計人員需要根據(jù)礦山建筑的實際情況確定結(jié)構(gòu)整體模型，以及框架結(jié)構(gòu)所使用的材料，據(jù)此完成結(jié)構(gòu)整體應力、吊車荷載等關(guān)鍵參數(shù)的計算與分析。參考既往的經(jīng)驗，在結(jié)構(gòu)整體計算階段，設(shè)計人員需要嚴格按照結(jié)構(gòu)平面布置圖進行結(jié)構(gòu)應力、位移等關(guān)鍵指標的計算，然后將實際計算結(jié)構(gòu)與設(shè)計標準進行對照;同時，在吊車荷載的作用下，柱頂?shù)踯囓壍赖奈灰魄闆r也應當與結(jié)構(gòu)整體模型相對應。

2.3 結(jié)構(gòu)模型的導入

在確定結(jié)構(gòu)建模方案合理且關(guān)鍵指標校驗合格以后，設(shè)計人員即可將該結(jié)構(gòu)模型導入設(shè)計平臺之中，依次序完成后續(xù)設(shè)計工作。需要注意的是，在轉(zhuǎn)化模型的過程中，不同軟件對截面的定義差異，可能帶來建筑結(jié)構(gòu)組合截面不能正確顯示等問題，針對這一問題，設(shè)計人員必須對導入后的模型進行嚴格檢查，在發(fā)現(xiàn)問題后將導入數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)進行對比，對導入模型作進一步的完善、補充，保證導入數(shù)據(jù)符合三維設(shè)計的基本要求。

2.4 交互設(shè)計與碰撞檢查

交互與協(xié)同是BIM技術(shù)的突出特征，同時也是BIM模型發(fā)揮其核心優(yōu)勢，助力建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵所在。目前常用的設(shè)計平臺一般為設(shè)計人員提供了相對可靠的交互設(shè)計功能，設(shè)計人員在完成礦山工程的設(shè)計工作時，只需要將礦山工程專業(yè)體系下的工藝設(shè)備配置作為設(shè)計基礎(chǔ)，利用平臺提供的協(xié)同設(shè)計方案即可完成整個建筑體的三維模型構(gòu)建，同時確定設(shè)備、管道以及配套構(gòu)件所在的位置、分布情況。與既往的設(shè)計方式相比，將BIM技術(shù)納入設(shè)備、管道布設(shè)方案設(shè)計，能夠切實提高工程設(shè)計的效率，同時減少設(shè)計漏洞。除開拓設(shè)備、管道、建筑等專業(yè)模型的交互設(shè)計外，碰撞檢查也是結(jié)構(gòu)設(shè)計的一項重點，在依靠交互設(shè)計平臺完成專業(yè)模型的組裝以后，設(shè)計人員還需要根據(jù)實際情況對總裝模型作最后的校驗，尤其是碰撞檢查的進行，能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備模型、管線布設(shè)等環(huán)節(jié)存在的碰撞現(xiàn)象，輔助設(shè)計人員盡快完成碰撞問題的處置，保證結(jié)構(gòu)工程設(shè)計的可靠性。

3 結(jié)語

礦山工程的設(shè)計與建設(shè)工作面臨若干隱患，在信息化建設(shè)背景下，探索BIM技術(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計的融合方法，將專業(yè)模型的設(shè)計以及工藝參數(shù)的核算、分析等納入BIM模型之中，利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢條件，解決礦山工程設(shè)計、施工環(huán)節(jié)面臨的構(gòu)件、設(shè)備沖突等問題，具有一定的可行性。為了保證BIM技術(shù)的應用效果，結(jié)構(gòu)工程設(shè)計必須抓住設(shè)計階段的各項細節(jié)問題，以及專業(yè)的協(xié)同、交互，同時在實踐嘗試的過程中不斷完善BIM模型構(gòu)建的具體流程。

參考文獻

[1]王曉燕.BIM技術(shù)在礦山鋼結(jié)構(gòu)施工管理中的應用[J].中國錳業(yè)， 2017， 035（005）：185-187.

[2]常東明， 華成龍， 張志.BIM技術(shù)在礦山法施工地鐵中的應用探討[J].建材發(fā)展導向， 2018， 16（6）： 205-206.