BIM技術(shù)在山地異型結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

吳 楊

（吉林建工集團(tuán)有限公司，130000）

BIM技術(shù)在山地異型結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

吳 楊

（吉林建工集團(tuán)有限公司，130000）

BIM 技術(shù)是一種構(gòu)建三維空間實(shí)體模型的方法，對(duì)施工過程具有可視化指導(dǎo)功能，符合我國現(xiàn)代建筑施工管理的特點(diǎn)與實(shí)際需求，北京鳥巢國家體育場(chǎng)等國內(nèi)大型重點(diǎn)建筑工程項(xiàng)目都應(yīng)用到了BIM技術(shù)，證明了它具有很高的適用性與開發(fā)前景。本文中簡要介紹了BIM技術(shù)的相關(guān)內(nèi)涵，以實(shí)際工程為例分析了該技術(shù)在山地建筑異型結(jié)構(gòu)這種特殊建筑環(huán)境下的具體技術(shù)應(yīng)用。

BIM；山地異型結(jié)構(gòu)；三維空間實(shí)體模型；可視化施工；4D模擬

BIM是國際上新興的建筑信息技術(shù)，目前在業(yè)界領(lǐng)域具有相當(dāng)高的研究和應(yīng)用價(jià)值。我國在BIM技術(shù)這一領(lǐng)域的應(yīng)用研究才剛剛起步，在整體設(shè)計(jì)規(guī)劃與規(guī)模體系上還不夠健全，所以目前國內(nèi)利用BIM進(jìn)行建筑的相關(guān)專業(yè)信息建模水準(zhǔn)尚有提升空間。

一、BIM

（一）概念

BIM(Building Information Model)就是建筑信息模型技術(shù)，它是建筑設(shè)計(jì)信息化的一個(gè)風(fēng)向標(biāo)，代表了建筑工業(yè)中更多數(shù)據(jù)化信息的聯(lián)系與傳遞，它們共同構(gòu)筑了建筑結(jié)構(gòu)模型中各個(gè)構(gòu)件圖元之間的邏輯關(guān)系，詳細(xì)表達(dá)了建筑模型中所涵蓋的所有信息，是建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化的必經(jīng)之路[1]。

目前在建筑行業(yè)中，利用到BIM技術(shù)的地方有許多，比如施工初期對(duì)材料造價(jià)、相關(guān)構(gòu)造及屬性的信息評(píng)估。比如對(duì)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)、設(shè)備管理、物業(yè)管理、施工成本計(jì)算與工程量的統(tǒng)計(jì)等等，另外BIM還可以用數(shù)據(jù)評(píng)估建筑的全生命周期，是能夠貫穿整個(gè)建筑行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)。

（二）技術(shù)特色

空間三維信息是BIM的主要技術(shù)依據(jù)，這些數(shù)據(jù)反映了建筑的整個(gè)生命周期，以三維立體模型體現(xiàn)，用數(shù)字化解讀工程項(xiàng)目。如果施工過程中設(shè)計(jì)方與施工方能夠共同協(xié)調(diào)進(jìn)程，那么BIM數(shù)據(jù)的精度就會(huì)大幅提高，所以將它稱為動(dòng)態(tài)性的高精度管理模式也不為過，將BIM運(yùn)用到建筑工程中就是為了提高施工質(zhì)量效率的同時(shí)也減小風(fēng)險(xiǎn)。

BIM為工程項(xiàng)目所提供的管理環(huán)境是復(fù)合性的，其中就包括了數(shù)據(jù)模型與行為模型，只有二者相結(jié)合才可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)施工狀況的模擬，比如說建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)載荷受力分析，BIM所提供的數(shù)據(jù)信息與對(duì)工程結(jié)構(gòu)的技術(shù)分析有著緊密的關(guān)系，正是這種對(duì)技術(shù)數(shù)據(jù)的持續(xù)高要求，才會(huì)使建筑工程進(jìn)程高度集成化、數(shù)據(jù)精密化，也就大大降低了工程成本。

（三）技術(shù)原理

BIM的主要技術(shù)原理就是三維立體設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)化管理。它擁有一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用于記錄和存儲(chǔ)每一個(gè)建筑工程的子環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息，記錄建筑生命全周期的運(yùn)行數(shù)據(jù)。它是基于CAD技術(shù)原理對(duì)建筑進(jìn)行數(shù)字描述的。BIM系統(tǒng)不但反映最基本的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)建信息數(shù)據(jù)，也將它們的屬性與實(shí)際應(yīng)用相對(duì)應(yīng)。比如說在房屋設(shè)計(jì)中，BIM不僅僅記錄和分析建筑梁的長寬高等基本數(shù)據(jù)，還分析它的配筋、造價(jià)、規(guī)格、材料等等，所以說BIM的原理雖然相似于CAD，但實(shí)際上它對(duì)數(shù)據(jù)信息的要求更加具體細(xì)化和全面化。

二、山地異型結(jié)構(gòu)建筑工程案例分析

為了進(jìn)一步證明BIM技術(shù)在現(xiàn)代建筑施工中的應(yīng)用先進(jìn)性，本文以山地建筑為例，解析了BIM在異型結(jié)構(gòu)中的實(shí)際應(yīng)用，其中就提到了三維空間實(shí)體模型、可視化施工與4D模型施工模擬等等。

（一） 工程概況

本文所提到的工程建筑來自于北京市平谷區(qū)大華山北麓的平谷會(huì)議中心，該會(huì)議中心地處西峪水庫南岸，是典型的山地建筑。整個(gè)建筑與地形形成了一種高線狀層層疊落的建筑體態(tài)，依山就勢(shì)，既保持了背后山體的自然輪廓，又讓建筑整體顯得非常自然，完全與大華山融為一體。如圖1.

圖1 北京市平谷區(qū)平谷會(huì)議中心實(shí)際建筑圖

本工程建筑為地上9層，地下2層，整個(gè)結(jié)構(gòu)形式都采用了鋼筋混凝土式的剪力墻，建筑基礎(chǔ)全部采用獨(dú)立柱基，整體工程面積達(dá)到44465m2。

由于該建筑依附于山體坡體，整個(gè)狀態(tài)表現(xiàn)不規(guī)則，所以建筑無論內(nèi)部外部都要隨山勢(shì)布置，這就致使建筑內(nèi)的每一層與上部都沒有固定的構(gòu)造規(guī)律，所以建筑的排水、機(jī)電管線等布置存在很大麻煩，工序的穿插也與普通工程相異，這些都是施工難度較大的地方?；谝陨想y點(diǎn)，本工程選擇采用異型結(jié)構(gòu)施工，比如說建造斜墻、斜柱這種異型混凝土結(jié)構(gòu)。由于這些斜墻結(jié)構(gòu)并沒有統(tǒng)一規(guī)律，所以在整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)圖紙中不會(huì)表明各個(gè)斜墻斜柱的角度參數(shù)與定位尺寸，所有鋼筋綁扎、放線、模板搭設(shè)、混凝土澆筑等施工工作都需要根據(jù)實(shí)際情況隨勢(shì)應(yīng)變，臨時(shí)設(shè)計(jì)。

（二）基于BIM技術(shù)的實(shí)際設(shè)計(jì)

為了滿足會(huì)議中心獨(dú)特的造型與多元化的功能性，此次工程項(xiàng)目采用BIM技術(shù)進(jìn)行信息建模。由于二維圖紙無法體現(xiàn)該項(xiàng)目依附于山間的立體造型感覺，所以利用BIM進(jìn)行三維空間建模，讓各種建筑構(gòu)件體現(xiàn)的更加直觀。另外，在項(xiàng)目中設(shè)置了建筑各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)庫，其中就包括了所有構(gòu)件實(shí)體的空間位置參數(shù)和幾何參數(shù)，結(jié)合隨時(shí)可變動(dòng)修改的參數(shù)化動(dòng)態(tài)管理，該三維立體圖紙就可以基本得到完善。

從設(shè)計(jì)角度考慮，基于BIM的三維空間建模更加注重對(duì)方案深化后期建筑立體空間構(gòu)件的參數(shù)精確定位，所以本工程設(shè)計(jì)應(yīng)用到了Autodesk Revit三維模型對(duì)BIM進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，切實(shí)的將圖紙中的平、立、剖三種關(guān)系聯(lián)系了起來。而且Autodesk Revit還對(duì)建筑構(gòu)件尺寸進(jìn)行了嚴(yán)格控制，以局部參數(shù)改善來驅(qū)動(dòng)整體建筑設(shè)計(jì)走向，提高了建筑的三維協(xié)同設(shè)計(jì)質(zhì)量，也降低了后期工程實(shí)際消耗成本。

（三）異型結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)

本工程是基于Autodesk Revit軟件進(jìn)行三維模型測(cè)量和建立的，包括了建筑的外部輪廓、形狀變化以及各個(gè)細(xì)部結(jié)構(gòu)的三維坐標(biāo)、斜屋面的坡度數(shù)據(jù)等等。異型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的就是為建筑計(jì)算出所有結(jié)構(gòu)部位的具體參數(shù)，例如外部輪廓的尺寸、斜墻軸線的斜率和距柱基的距離等等。為了降低測(cè)控難度，工程設(shè)計(jì)還采用了計(jì)算機(jī)進(jìn)行平面投影測(cè)控，將建筑整體的空間結(jié)構(gòu)從立體化向平面轉(zhuǎn)化，在參數(shù)設(shè)計(jì)上簡易化圖紙，并利用全站儀對(duì)樓層的平面位置進(jìn)行關(guān)鍵位置點(diǎn)測(cè)量，以確保施工中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（四）4D施工模擬

4D施工模擬是BIM技術(shù)的又一大亮點(diǎn)，在此次工程設(shè)計(jì)中就運(yùn)用到了這一技術(shù)。由于工期較為倉促，所以在施工計(jì)劃階段運(yùn)用了BIM結(jié)合Project軟件對(duì)施工進(jìn)展進(jìn)行進(jìn)程反推，并且在模型中以時(shí)間軸的方式建立了4D模型，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)度實(shí)施模擬預(yù)演。其具體操作流程為在工程施工場(chǎng)地設(shè)置了 6個(gè)固定的位置進(jìn)行拍照攝影，對(duì)工程施工過程進(jìn)行不同角度的完整記錄，然后將記錄下來的動(dòng)態(tài)施工影像與施工三維信息模型結(jié)合到一個(gè)畫面中，就可以將真實(shí)與預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，從而盡早的解決已存在的問題和可能存在的隱患[3]。

總結(jié)：

總體而言，BIM技術(shù)雖然表現(xiàn)出了先進(jìn)科技特性，但實(shí)際上還存在局限性，比如它還只能在建筑結(jié)構(gòu)行業(yè)的設(shè)計(jì)階段發(fā)揮作用，不能掌控工程全局，而且由于我國在BIM軟件開發(fā)的不足所導(dǎo)致的本地資源匱乏情況，這些都需要在未來很長的一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)探索和研究，做到對(duì)BIM技術(shù)的深度挖掘，盡可能發(fā)揮它的應(yīng)用潛能，從而做到對(duì)建筑行業(yè)發(fā)展的提速。

[1]潘平.BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究[D].華中科技大學(xué),2013.13-15.

[2]孫德才.BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（上）,2015(2):110-111.

[3]吳偉,原波,曹雪菲等.BIM 技術(shù)在山地異型結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù),2013,44(1):25-27.

TU75

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1007-6344（2015）09-0276-01