BI M技術在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用探析

潘健軍

（中國建筑第八工程局有限公司，廣州 510000）

1 引言

隨著我國科學技術的不斷發(fā)展和進步， 在各行業(yè)和領域的發(fā)展中都會應用到BIM、信息技術、云計算等先進技術，其中，BIM 技術在建筑工程中應用最為廣泛。 在建筑結(jié)構(gòu)設計中，BIM 技術的應用也發(fā)揮出了重要的作用和優(yōu)勢，使工程各個環(huán)節(jié)緊密地聯(lián)系在一起， 同時也可以對工程進行規(guī)劃和調(diào)整，并保證了整體質(zhì)量、工期和成本。

2 BI M技術特點

BIM 技術屬于一種建筑信息模型軟件技術， 采用軟件數(shù)字模擬的形式， 能針對建筑工程中的信息數(shù)據(jù)開展系統(tǒng)分析工作，并對相應的模型進行構(gòu)建。 該技術在建筑行業(yè)中使用范圍較廣，不僅可以構(gòu)建立體模型，還能在數(shù)據(jù)變化的基礎上及時更改內(nèi)容，從而為后續(xù)施工提供便利。

2.1 可視性

BIM 技術以計算機技術為基礎， 其中的三維建模技術可以通過收集施工信息，對其中的構(gòu)件屬性進行充分展現(xiàn)，從而清晰呈現(xiàn)施工模擬圖以及各部分的細節(jié)圖， 大幅度提升施工過程中的可視化程度， 更有利于開展核算工作以及資料分配工作等。 并且，因為此技術具有可視化特點，所以，可以將可視化出圖納入招投標文件， 便于招投標雙方更好地掌握工作方案，也能保證施工方根據(jù)實際情況提高施工設計合理性，可以有效降低施工過程中出現(xiàn)設計變更情況的概率。

2.2 協(xié)調(diào)性

將BIM 技術應用于建筑結(jié)構(gòu)設計中， 可以更加清晰地呈現(xiàn)全局概念， 各工作環(huán)節(jié)中涉及的技術以及數(shù)據(jù)均能通過BIM 技術進行展示，提高信息交流，保證各方面信息溝通的便捷性和有效性。 同時此技術可促使各部門對自身工作內(nèi)容以及工作效果進行更加清晰的認識， 從而促進其對自身工作進行優(yōu)化，有效提升工程整體協(xié)調(diào)性。

2.3 模擬性

BIM 技術具有模擬性特點，可展開工程測驗。 在實際發(fā)展中，因為諸多工程均需在正式進入施工階段之前進行檢驗，如果此過程應用傳統(tǒng)的檢驗方式，則難以對工程的整體施工效果進行明確， 甚至不能及時發(fā)現(xiàn)其中存在的安全隱患。 而應用BIM 技術時，通過其中的模型檢驗功能，可以了解施工整體情況，明確安全隱患，以降低施工結(jié)束后不良事件發(fā)生的概率。

3 BI M技術在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用優(yōu)勢

在建筑結(jié)構(gòu)設計過程中， 需要考慮到工程內(nèi)部出現(xiàn)的工程量相互交叉的情況，若僅應用傳統(tǒng)形式的CAD 二維圖開展設計工作，建筑工程中的總工程量難以整體、全面地呈現(xiàn)，也就難以準確預估總工程量。而應用BIM 技術后，建筑工程整體均處于可視化狀態(tài)，各方面人員能夠準確掌握工程量，更有利于對建筑工程量進行分析，并對相應的造價進行預測，從而更加有效地對工程造價進行控制， 并提升后續(xù)各項成本估算工作的可操作性， 使BIM 技術在建筑工程造價控制工作中的應用效果更加良好。與此同時，應用BIM 技術可以針對工程造價實施動態(tài)的、實時的控制工作。 一般來說，需要以施工現(xiàn)場整體情況的變化為基礎，對工程量的增減進行調(diào)整，并合理采用不同的措施， 且工程量的變化以及施工措施的變化均能夠及時被記錄和統(tǒng)計， 也就可以保障工程量持續(xù)處于明確的狀態(tài)當中。同時BIM 技術的應用也強化了圖紙內(nèi)容的審核工作，及時改正圖紙中存在的不足，促使圖紙內(nèi)容能夠得到全面優(yōu)化，從而保障設計圖在施工過程中充分發(fā)揮自身指導作用， 能夠有效避免設計變更、工程量變更以及返工情況[1]。

4 BI M技術在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用

4.1 明確BI M建模流程

在實際進行建筑結(jié)構(gòu)設計之前， 需根據(jù)圖紙建立BIM 模型， 為了保證BIM 建模工作的順利進行， 應建立完整的BIM建模流程，具體流程如下：

1）項目BIM 工程師根據(jù)正式施工圖紙利用Revit 建立最初BIM 模型；

2）在建模過程中對發(fā)現(xiàn)的圖紙潛在問題進行匯總，并提出解決措施；

3）創(chuàng)建各個工點場布模型，提出合理的施工方案及施工部署；

4）對幾何信息模型進行碰撞檢查，并形成報告；

5）基于初步模型進一步深化設計，提高模型精細度，達到LOD400；

6）各專業(yè)BIM 模型數(shù)據(jù)進行集成、整合，進行碰撞沖突檢查，施工深化出圖、工序工藝模擬施工，三維可視化交底。

4.2 地形、地貌檢查

利用無人機進行項目施工現(xiàn)場勘測， 可第一時間了解現(xiàn)場工況，利用可視化可攻克復雜地形方案設計，進行施工現(xiàn)場可視化模擬，輔助項目部進行施工決策，使項目管理做到精細化管控。 利用BIM 技術＋無人機現(xiàn)場進行詳細勘察，采集原地貌航拍圖，使用Photoshop 軟件合并采集的多張航拍圖為整體原地貌圖，并統(tǒng)計需拆遷的障礙物及征地面積，能體現(xiàn)全線工程范圍與各類障礙物之間的位置關系， 經(jīng)過分析做出合理的平面布置，便于施工現(xiàn)場工作開展進行部署，優(yōu)化施工組織及施工方案編寫。

4.3 整體布局規(guī)劃

在實際進行建筑結(jié)構(gòu)設計的過程中，需要考慮到施工范圍以及周邊環(huán)境，通過建立場地BIM 模型，在場地規(guī)劃設計和建筑設計的過程中， 提供可視化的模擬分析成果或數(shù)據(jù)，減少對交通的占用， 合理規(guī)劃進出路徑。 場地布置是利用BIM 技術對施工期間不同階段現(xiàn)場的生產(chǎn)及生活設施，包括辦公及生活臨建、機械設備、材料堆場、道路交通等進行科學規(guī)劃布置， 正確處理好施工期間所需各項設施和永久建筑、擬建工程之間的關系，從而達到工程項目施工總平面布置精細化管理效果。 同時可完善企業(yè)標準臨建族庫，方便后續(xù)工程應用[2]。

4.4 土方計算

利用傾斜攝影技術， 在施工前和土方開挖后前后兩次進行場地掃描，并利用模型處理出土方開挖量（見圖1）。

圖1 傾斜攝影模型

4.5 數(shù)字表面模型

將利用無人機生成的數(shù)字表面模型顯示在電腦中， 任何區(qū)域清晰可見，且坐標、標高等信息隨時讀取，通過地形地貌與基礎、道路、線路等專業(yè)的配合可為大型機具和設備的位置和朝向的確定提供依據(jù)，輔助現(xiàn)場勘察，為大型臨設布設提供決策依據(jù)，實現(xiàn)項目超前策劃和快速履約。

4.6 碰撞檢查

對場布方案進行多次模擬，利用BIM 技術優(yōu)化空間布局，合理利用場地資源，可視化調(diào)整方案，提高場地可用空間利用率，確保方案的科學性、經(jīng)濟性、可行性。 通常情況下，在實際進行建筑結(jié)構(gòu)設計的過程中，其過程較為煩瑣，如果在設計過程中出現(xiàn)疏忽，很容易造成管道之間的碰撞，且設計人員之間缺乏有效的溝通，這也為后期的安裝帶來了一定的難度。 針對這一情況，可以積極利用BIM 技術對管道進行檢查，檢查其是否存在管線碰撞情況， 而且對其進行檢查可以在很大程度上提升管線設計的合理性， 也可以在一定程度上保證安裝質(zhì)量和效率，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。 BIM 技術的應用對于不同模型的設計而言可以進行整合，使其成為一個完整的模型，并利用計算機分析工具對電氣、 水暖、 通風的管道碰撞類型進行分析，并明確各管道的位置（見圖2）。

圖2 某項目基于BI M模型的綜合管線碰撞檢查

4.7 深化設計

應用BIM 技術對深化設計的組織與協(xié)調(diào)進行研究， 可以在滿足業(yè)主方的需求前提下， 使施工圖更加符合現(xiàn)場實際情況。 施工階段對設計圖進行延伸，對圖紙進行細化、補充和完善，將設計圖在施工過程中得到充分體現(xiàn)。 滿足現(xiàn)場不斷變化的需求，在滿足功能的前提條件下降低成本[3]。

為更好地開展深化設計具體工作， 與各參建方保持良好的溝通。 具體的深化工作過程和深化流程如圖3 所示。

圖3 深化設計過程

4.8 可視化施工方案設計以及技術交底

利用BIM 技術制作三維動畫模擬、 工序工藝動畫模擬、BIM 成果圖展示， 在施工前協(xié)調(diào)相關部門及現(xiàn)場施工人員進行三維可視化交底，解決復雜節(jié)點施工工藝相關問題；提高施工交底質(zhì)量，指導現(xiàn)場施工，使施工交底更加形象直觀，最終形成三維技術交底報告。項目利用BIM 技術搭設模型，形成直觀三維模型發(fā)現(xiàn)圖紙問題并及時反饋，輔助完成圖紙會審。

5 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段我國城市化發(fā)展在不斷深入，當前建筑工程的規(guī)模不斷擴大，且數(shù)量也在不斷增加，而國民經(jīng)濟水平的提升也對建筑工程提出了更高的要求，因此，在實際進行建筑工程建設的過程中， 需要對建筑結(jié)構(gòu)進行更為科學合理的設計，進而保證建筑的穩(wěn)定性以及安全性。 當前在科學技術以及信息技術的支持下，BIM 技術也日漸成熟，并被應用在多個領域和行業(yè)中，特別是建筑結(jié)構(gòu)設計，其可以更為直觀地展現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的實際情況，同時也使得設計方案更加清晰可見，方便后續(xù)施工建設的進行， 且BIM 技術的應用保證了效果圖的清晰性，實現(xiàn)對實現(xiàn)了可視化管理的目的。