淺析BIM技術在山地異型結構施工中的應用

■馮向花，馮景武

■1.焦作市榮晟建筑工程有限公司，河南 焦作 454000;2.河南省興城建筑有限公司，河南 焦作 454000

BIM技術通過構建三維空間實體模型，可實現對工程的整個施工過程進行可視化指導，通過對施工現場的相關資料進行優化配置，促進工程效率得到有效提高。但實踐應用結果發現BIM技術在應用過程中也存在相應的缺陷，因此，不斷加強對該種技術的應用進行深入研究具有重要意義。

1 山地異型結構工程概況及施工難點分析

該工程位于山脊線的山坳中，工程西邊存在一個水庫。工程主要結構形式為鋼筋混凝土框架剪力墻結構，建筑基礎為獨立樁基，部分區域的基礎為人工挖孔灌注樁。工程在施工過程中所面對的難點主要有以下兩個方面:第一，山地建筑施工。在山地異型結構工程中，工程位于的山坡通常無規律性，在施工過程中需要根據自然山勢來對建筑物的內部空間進行布置，在建筑基礎及建筑上部空間中均無可以遵循的規律性。此外建筑物各層次間還存在諸多交叉性矛盾。隨著地形的起伏，工程結構不斷升高。與正常工程相比較，山地異型結構工程在排水、防水、機電管線布設方面存在較大難度，其施工工序也存在較大獨特性，因此，整個施工過程的要求大大增加。第二，異型結構施工。山地異型結構工程在造型上存在特別性，在功能上存在復雜性，建筑無一個存在規律性的平面形狀。在工程結構中需要設置相應數量的異型混凝土石頭，其組成部分主要為斜墻和斜柱，只有這樣才能保證建筑物造型的獨特得以真正實現。斜柱、斜墻各存在不同的傾斜角度，且無固定規律，在結構圖紙上也沒有標注斜墻、斜柱的具體定位尺寸。這些情況的存在均為大大增加工程施工的難度。

2 BIM技術在山地異型結構工程中的實際應用

2.1 三維空間實體建模

工程項目的實際施工存在獨特造型和較為復雜的功能，如在實際施工過程中僅使用二維圖紙來表現工程模型會加大工程設計及施工難度。同時，山地異型結構工程在造型上存在獨特性，在功能上存在復雜性。在實際施工過程中需要將多個專業管線進行綜合，大大提高了各單位進行相互配合的難度[1]。如工程施工過程中所涉及的土建、精裝修等施工單位間的相互合作，所以在施工過程中特別需要具有直觀性的建筑模型。應用BIM技術來構建三維空間建模，可實現對相關構件參數化，便可實現對三維模型進行完整的構建。在施工過程中，三維模型實質上是以數據庫的形式存在的，在這個數據庫匯總涵蓋了整個工程設計所涉及的相關項目的所有數據。通過三維模型不僅可有效地對工程量進行計算，還可有效地修改和提取施工過程中設計的相關構件實體所存在的空間位置參數和幾何參數。在對施工進行具體設計時，三維空間建模主要發揮輔助作用，在深化工程設計方案的過程中可實現在立體空間中進行定位，且保證定位具有精確性。同時，三維模型可將各種圖紙密切聯系起來，促進出圖效率得到有效提高。此外，通過三維模型還可有效實現對建筑構件的具體尺寸進行控制，通過對諸多文件的利用來實現對局部構件參數進行驅動控制，進而實現促進參數化設計的優勢得到充分發揮。三維空間建模可將工作平臺完整地提供給相關的專業，在實現在相同軟件平臺上各種專業同時實施三維設計，大大提高了工程設計及施工的工作效率。同時為處理后期管線綜合施工及相關配合施工可能存在的問題提供了很大便利。對于施工方而言，通過利用三維空間建模，可有效對施工現場進行協助，可對設計成果進行實施模擬和實施預演。通過三維空間建模可觀察到整個施工過程設計的每根管線及每個角落，及時、直觀地看到工程設計的實際成果。

2.2 可視化施工

站在建筑施工的角度進行分析，通過可視化施工，可有效地對工程設計及現實進行模擬。在工程的整個施工過程中可直觀、形象地表現出個施工階段的實際情況，進而實現對工程整個施工現場進行及時、有效的指導。如果在整個基礎上再進行三維虛擬漫游設置，將實現對整個項目進行完整展示，提高工程施工指導的及時性和有效性，促進施工過程中的效率及質量得到有效提高。

2.3 異型結構施工

利用三維坐標可有效的對設計圖紙上的石頭形狀、門窗洞口位置等進行準確標識。所以通過應用軟件構件的三維模型，可有效地對石頭形狀變化情況、輪廓、門窗洞口留置等存在較大復雜性的三維坐標進行精確測量，同時也可對斜柱、斜墻、斜屋面具體坡度等進行測量，并將斜柱距軸線所存在的距離、斜墻所存在的斜率等進行精確計算。然后以這些相關計算所得結果作為主要依據實施相應地控制，然后充分利用計算機具有的相關輔助設計軟件和相關測控方法。只有這樣才能真正實現將平面測量及測控轉化為空間結構測量及測控，降低工程施工過程中的測控難度。在工程的施工過程中，僅需要在樓層的相應平面位置應用全站儀所具有的測量特性對相關所需位置點進行定位，之后的施工則仍然可使用傳統方式來進行施工[2]。在實際施工過程中，可對圖紙進行任意剖切，通過不同角度及位置可自動得出相應的剖面圖，可隨時對工程施工現場的施工效果進行檢查，并及時給予相關指導。通過對模型進行分析，對加工模型進行預測實現對施工現場所應用的模板、鋼筋的安裝進行必要指導，及時對施工方案進行調整優化，進而促進工程的施工可有序、合理地進行，促進施工效率及質量得到有效提高[3]。

2.4 現場整合

該工程在具體施工過程中遇到場地狀況、施工工序、機械設備、周轉材料等諸多種問題和困難，對工程施工的正常進行產生嚴重影響。因此，需要應用BIM技術對工程的施工現場進行有效整合。充分利用模型所提供的規則、物理、幾何等信息對存在較高難度和復雜性的建筑進行優化。應用BIM技術對工程的施工現場進行整合的內容具體包含三個方面:首先，對施工現場進行指導。通過應用模型來實現對工程的施工現場進行必要指導;其次，對施工現場進行跟蹤。充分應用移動通訊、GPS、激光掃描等各種先進技術及設備對施工現場進行跟蹤;最后，對工程施工人員進行指導。充分應用工程BIM模型來實現對施工人員進行必要指導。

3 結束語

實踐應用結果顯示，將BIM技術合理應用于造型具有獨特性、施工具有復雜性的工程項目的實踐施工過程中，可充分發揮該種技術的斜柱施工優勢，對工程施工現場提供必要的指導，促進施工的精確度得到有效提高。同時，將BIM技術應用于山地異型結構施工過程中，可有效降低工程施工成本，提高施工效率和質量。

[1]王潤生，王泉，徐靜.BIM技術在鋼結構工業建筑改造中的應用[J].青島理工大學學報，2012，11(8):45-46.

[2]劉恒.BIM實戰五要素——以石油國際交流中心為例談BIM設計在大型工程中的思維與方法[J].建筑技藝，2013，12(12):372-373.

[3]楊洋，曹冬平，沈慧敏.基于共詞分析的BIM領域研究熱點及其演化分析[J].工程管理學報，2012，8(35):58-59.