BIM技術在礦山工程結構設計中的運用探討

季璇

摘 要：隨著BIM技術與相關行業的深度融合，其應用范圍逐步拓寬，而將BIM技術應用于礦山工程結構設計，是BIM技術探索的重要成果。本文圍繞BIM技術的實際應用展開討論，在簡要分析該技術應用于礦山工程結構設計的必要性的基礎上，重點討論BIM建模流程，以供參考。

關鍵詞：礦山工程;結構工程;BIM技術;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，國內建筑行業開始對BIM技術的研發、應用產生一定的興趣。隨著BIM概念研究的不斷深入，以及技術應用路徑的逐漸明晰，BIM在工程信息表達、建設過程輔助等方面的重要價值，為BIM技術與工程設計、施工的深度融合創造了良好條件。將BIM技術引入礦山工程領域，借由BIM提供的溝通協作模式，有效解決礦山工程結構設計、施工管控等環節面臨的突出難題，成為礦山領域技術研發、軟件創新的重點。

1 BIM技術應用于礦山工程結構設計的必要性

從當前環境看，BIM技術在建筑領域的應用已相對成熟，在面臨復雜建設環境或多元化需求時，BIM技術能夠依托其自身優勢，妥善處理好各個建設要素之間的關系，保證工程的進度與質量，同時減少建設過程的人為差錯。在礦山工程領域，建筑體的設計與施工都需要圍繞礦山的安全、高效生產而服務，建設規模大、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帶來了嚴峻挑戰。尤其是設備、管線布設等重要施工細節，一旦出現人為差錯或者管理不當，將可能直接危及礦山工程的質量以及礦產資源的生產安全。將BIM技術引入礦山工程領域，利用BIM概念與相關技術的優勢，提高礦山工程的設計質量，科學解決礦山設計階段存在的若干問題，協調好整個礦山建設的各類矛盾，同時高效處理、安全保存整個礦山工程涉及的各種數據，將為礦山工程的穩定運行創造良好條件[1]。

2 BIM技術在礦山工程結構設計中的實踐應用

2.1 BIM建模的建模方法

BIM技術是在工程建設等領域廣泛使用的一類新型技術。以行業相關數據為基礎，綜合利用現有的數學建模方法以及行業實踐經驗，初步建立與行業背景、建設實踐密切相關的數學模型，而后利用數學模型模擬整個建設工程，輔助建設主體完成設計、施工、管理等各個環節的工作要點，是BIM 技術的重要特征與核心優勢。礦山工程建筑的設計不同于一般的民用建筑，在建立數學模型時，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要求相吻合，對整個BIM技術的應用效能有著重要影響[2]。從既往結構工程的設計經驗看，模擬三維模型、建筑體計算模型、施工圖紙的協調統一，可以依賴于多種建模方法的相互對比來實現，即充分利用現有的結構計算軟件，完成礦山工程建筑體的結構計算與相關分析，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 結構建模及分析

在結構建模與分析階段，設計人員需要根據礦山建筑的實際情況確定結構整體模型，以及框架結構所使用的材料，據此完成結構整體應力、吊車荷載等關鍵參數的計算與分析。參考既往的經驗，在結構整體計算階段，設計人員需要嚴格按照結構平面布置圖進行結構應力、位移等關鍵指標的計算，然后將實際計算結構與設計標準進行對照;同時，在吊車荷載的作用下，柱頂吊車軌道的位移情況也應當與結構整體模型相對應。

2.3 結構模型的導入

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

2.4 交互設計與碰撞檢查

交互與協同是BIM技術的突出特征，同時也是BIM模型發揮其核心優勢，助力建筑結構設計的關鍵所在。目前常用的設計平臺一般為設計人員提供了相對可靠的交互設計功能，設計人員在完成礦山工程的設計工作時，只需要將礦山工程專業體系下的工藝設備配置作為設計基礎，利用平臺提供的協同設計方案即可完成整個建筑體的三維模型構建，同時確定設備、管道以及配套構件所在的位置、分布情況。與既往的設計方式相比，將BIM技術納入設備、管道布設方案設計，能夠切實提高工程設計的效率，同時減少設計漏洞。除開拓設備、管道、建筑等專業模型的交互設計外，碰撞檢查也是結構設計的一項重點，在依靠交互設計平臺完成專業模型的組裝以后，設計人員還需要根據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，能夠及時發現設備模型、管線布設等環節存在的碰撞現象，輔助設計人員盡快完成碰撞問題的處置，保證結構工程設計的可靠性。

3 結語

礦山工程的設計與建設工作面臨若干隱患，在信息化建設背景下，探索BIM技術與結構設計的融合方法，將專業模型的設計以及工藝參數的核算、分析等納入BIM模型之中，利用BIM技術的優勢條件，解決礦山工程設計、施工環節面臨的構件、設備沖突等問題，具有一定的可行性。為了保證BIM技術的應用效果，結構工程設計必須抓住設計階段的各項細節問題，以及專業的協同、交互，同時在實踐嘗試的過程中不斷完善BIM模型構建的具體流程。

參考文獻

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

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