BI M技術在建筑結構設計中的應用探析

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展和進步， 在各行業和領域的發展中都會應用到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。 在建筑結構設計中，BIM 技術的應用也發揮出了重要的作用和優勢，使工程各個環節緊密地聯系在一起， 同時也可以對工程進行規劃和調整，并保證了整體質量、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， 采用軟件數字模擬的形式， 能針對建筑工程中的信息數據開展系統分析工作，并對相應的模型進行構建。 該技術在建筑行業中使用范圍較廣，不僅可以構建立體模型，還能在數據變化的基礎上及時更改內容，從而為后續施工提供便利。

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，對其中的構件屬性進行充分展現，從而清晰呈現施工模擬圖以及各部分的細節圖， 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設計變更情況的概率。

2.2 協調性

將BIM 技術應用于建筑結構設計中， 可以更加清晰地呈現全局概念， 各工作環節中涉及的技術以及數據均能通過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化，有效提升工程整體協調性。

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， 甚至不能及時發現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，以降低施工結束后不良事件發生的概率。

3 BI M技術在建筑結構設計中的應用優勢

在建筑結構設計過程中， 需要考慮到工程內部出現的工程量相互交叉的情況，若僅應用傳統形式的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，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，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的、實時的控制工作。 一般來說，需要以施工現場整體情況的變化為基礎，對工程量的增減進行調整，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計， 也就可以保障工程量持續處于明確的狀態當中。同時BIM 技術的應用也強化了圖紙內容的審核工作，及時改正圖紙中存在的不足，促使圖紙內容能夠得到全面優化，從而保障設計圖在施工過程中充分發揮自身指導作用， 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技術在建筑結構設計中的應用

4.1 明確BI M建模流程

在實際進行建筑結構設計之前， 需根據圖紙建立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）在建模過程中對發現的圖紙潛在問題進行匯總，并提出解決措施；

3）創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BIM 模型數據進行集成、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場勘測， 可第一時間了解現場工況，利用可視化可攻克復雜地形方案設計，進行施工現場可視化模擬，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，并統計需拆遷的障礙物及征地面積，能體現全線工程范圍與各類障礙物之間的位置關系， 經過分析做出合理的平面布置，便于施工現場工作開展進行部署，優化施工組織及施工方案編寫。

4.3 整體布局規劃

在實際進行建筑結構設計的過程中，需要考慮到施工范圍以及周邊環境，通過建立場地BIM 模型，在場地規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據，減少對交通的占用， 合理規劃進出路徑。 場地布置是利用BIM 技術對施工期間不同階段現場的生產及生活設施，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。 同時可完善企業標準臨建族庫，方便后續工程應用[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 數字表面模型

將利用無人機生成的數字表面模型顯示在電腦中， 任何區域清晰可見，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，輔助現場勘察，為大型臨設布設提供決策依據，實現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 技術優化空間布局，合理利用場地資源，可視化調整方案，提高場地可用空間利用率，確保方案的科學性、經濟性、可行性。 通常情況下，在實際進行建筑結構設計的過程中，其過程較為煩瑣，如果在設計過程中出現疏忽，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量和效率，提升企業的經濟效益。 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調進行研究， 可以在滿足業主方的需求前提下， 使施工圖更加符合現場實際情況。 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。 滿足現場不斷變化的需求，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， 在施工前協調相關部門及現場施工人員進行三維可視化交底，解決復雜節點施工工藝相關問題；提高施工交底質量，指導現場施工，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現圖紙問題并及時反饋，輔助完成圖紙會審。

5 結語

綜上所述，現階段我國城市化發展在不斷深入，當前建筑工程的規模不斷擴大，且數量也在不斷增加，而國民經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， 需要對建筑結構進行更為科學合理的設計，進而保證建筑的穩定性以及安全性。 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中，特別是建筑結構設計，其可以更為直觀地展現建筑結構的實際情況，同時也使得設計方案更加清晰可見，方便后續施工建設的進行， 且BIM 技術的應用保證了效果圖的清晰性，實現對實現了可視化管理的目的。