BIM技術在輔助工民建設計中的應用初探

李光輝

（水礦（集團）貴州新建業工程有限公司　貴州　六盤水　553000）

BIM技術在輔助工民建設計中的應用初探

李光輝

（水礦（集團）貴州新建業工程有限公司貴州六盤水553000）

BIM（建筑信息模型）是數字化時代建筑工程行業發展的必然取向，BIM的出現，使建筑設計的管理工作告別了傳統的結構和模式，在豐富建筑設計管理形式的同時，實現了不同專業、不同領域的有效溝通，這就有利于在建筑設計管理工作打破傳統信息壁壘和行業信息孤島的限制，構建出全新的系統，在實現建筑設計上下游工作系統、協調的同時，提升建筑行業從策劃、設計、施工到使用管理等整體的效率和質量。本文重點就BIM技術在輔助工民建設計中的應用進行了研究。希望通過該課題研究，能使得建筑業企業轉型升級、行業質量安全水平的提升，能夠得到諸多建設性的意見和建議。

BIM技術；工民建設計；應用分析

目前在中國大力推廣BIM技術應用是非常及時和必要的，BIM技術對科學發展以及行業質量安全水平的提升都將產生深遠的影響。希望通過該課題研究，能夠全面了解國內外BIM技術的應用狀況以及存在的問題，并對下一步如何深化課題、如何有效推廣應用BIM技術，從管理和技術層面給出了諸多建設性的建議和意見。

引言

建筑的結構設計之所以越發重要，是因為我國的建筑數量不斷增多，同時樓層數量以及高度都在增加，這意味著建筑的抗震性能以及穩定性必須要不斷加強，因此科學的進行結構設計、確保建筑結構能夠承受各種環境下的外力作用，這樣才能夠確保國家以及人們的生命財產安全。BIM技術的合理應用，能夠有效提高設計的合理性、可行性，同時兼具經濟性，最大限度提高建筑質量，為國家和人們的利益提供保障。

1　BIM（建筑信息模型）技術概述

BIM是Building Information Modeling的縮寫，簡稱“建筑信息建模”，最初發源于20世紀70年代的美國，由美國喬治亞理工大學建筑與計算機學院（Georgia Tech College of Architecture and Computing）的查克伊士曼博士（Chuck Eastman，Ph.D.）提出。因此，美國最早提出并應用BIM，進而在全球范圍推廣應用到歐洲、亞洲等國家的建筑項目中。并且BIM在這些國家得到進一步的發展，而且有些國家應用和發展達到了一定的高度。BIM技術在建筑結構領域的應用與發展為工程各方的信息共享與協同作業搭建了廣闊的平臺，同時也為建筑結構精細化管理提供了先進的工具和手段。在國內，隨著建筑業對信息化要求的不斷提高，國家科研投入不斷增多及大力推動?；贐IM技術的軟件開發商宣傳下，相關機構和各個部門已經開始著手研究和應用BIM技術。中國BIM標準標準研究項目實施計劃將為由住房城鄉建設部批準立項的國家標準《建筑工程信息模型應用統一標準》（NBIMS-CHN）的最后制定和施行打下堅實的基礎。

在建筑形式和數量不斷增多的前提下，工程項目中所涉及的信息量也越來越大，這些信息如果得到及時收集并加以利用，那么對于其他建筑工程的建設將會具有極大的推動作用。不但能夠縮短工期，還能夠加有效節約成本，提高施工質量，除此之外還能夠更好的避免很多施工事故的發生，因此，信息技術在我國建筑工程中的優勢非常顯著。但是現階段，我國還是應該采取一定的措施更好的發展和推廣這項技術，這樣才能夠將次技術的優勢充分發揮出來，有效的節約成本，提高施工效率以及施工安全保障。在這個基礎之上，我國相關技術人員應該全方面，高效率的對BIM技術的核心技術原理進行研究，可以說，此項技術是我國建筑設計領域的新起點，是一次革命性的開始，因此具有非常巨大的現實意義。

2　BIM在結構設計中的處理辦法

2.1建立完整的項目樣板

在建筑設計中，項目樣板是所有設計中的基礎，而項目樣板設計所包含內容很多，具體為標準化處理的線型、字體以及符號等方面。而BIM技術的應用，能夠快速有效地建立完整的樣板，并且能夠避免很多沒有必要的重復，減少無用功，提高工作效率?，F階段，我國已經建立了一套符合我國實際情況的設計標準，這項標準能夠對我國結構設計中的各個環節進行監控并就擬建項目特征因素進行針對性的指導，具有更能夠滿足不同用戶的需求。

2.2設計符合要求的結構構件

在建筑結構中，梁、柱以及樓板等都是非常重要的基本受力構件，因此這些構件對于建筑來說，有著非常重要的支撐作用，通常來說，它們一般為預制構件、現澆構件以及各種更結構構件等。設計的時候，要從建筑物的實際情況出發，根據不同需要進行設計。在這些結構形式中，比較常用的就是現澆構件。設計的時候，設計人員應該嚴格進行設計方案的選擇，構件功能不同，澆筑的方式也不同，要最大限度減少不同因素之間的沖突反映。保障結構構件的作用能夠得以有效發揮。

2.3鋼筋混凝土結構中的平法表示

在鋼筋混凝土施工圖繪制中，通常采用平面方法進行表示，在圖紙上采取特殊的標點符號進行標注，施工技術人員通過工藝轉換形成樣圖。BIM技術可以使平面表示法的內容多環節和多角度展示，BIM模型能夠更加輕松的提取出關鍵數據和核心信息，以滿足施工過程和放樣需求。

3　BIM技術在建筑機構設計中的難點

建筑設計工作在運用BIM系統中需要將模型發送到分析軟件，結構分析軟件利用算法來將建筑結構的設計信息反饋出來，并根據用戶指令來形成動態的施工圖與結構模型，所以設計人員在使用BIM技術中要考慮模型空間的整體真實性，并要對BIM系統的物理模型能否自動生成施工圖紙等方面進行充分考慮。建筑結構的安全性是設計工作中設計人員要充分考慮的因素，但是由于建筑施工材料自身力學特征、荷載類型、荷載組合以及單元截面特性等多種因素會對結構性能產生影響，所以設計人員在使用BIM模型進行分析過程中往往需要面對各項復雜參數。再者，BIM模型在本質上是物理模型、建筑結構分析模型以及施工圖文檔的完全數據模型，所以在建筑設計中只有采用完全符合標準或比較簡單的結構構件，才能實現上述多種數據模型之間的雙向無縫連接，如果建筑結構構件的整體設計沒有達到相關規范要求，或建筑結構構件的高度復雜化會導致其在運行中丟失大量數據。因此，現代建筑設計中設計人員要高度關注這一問題，力求可以有效實現物理模型與結構分析模型之間的雙向無縫連接。

4　工業建筑改造實例

以某煤礦企業工業建筑實例作為本次研究對象，依據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）附錄A.0.21-2，本區的抗震設防烈度為Ⅵ度，設計基本地震加速度值為0.05g（第二組）。本工程設計服務年限為50年。本礦井地面工程總的設計原則為：“安全、經濟、美觀、實用?！敝饕商嵘⑼L、壓風系統及與排矸系統組成。

（1）主要的建、構筑物主要包括1#、2#主斜井聯合井口房，2#副斜井井口房，矸石翻車機房，連接各建、構筑物之間的皮帶輸送機棧橋等。主、副斜井口房、矸石翻車機房、轉載點等均采用鋼筋混凝土框架結構，基礎根據場地情況采用人工挖孔樁或柱下獨立基礎；皮帶輸送機棧橋主要采用鋼桁架、鋼筋混凝土支架的結構形式，根據棧橋高度的不同基礎采用鋼筋混凝土獨立基礎、條形基礎和筏板基礎。

（2）其它主要包括通風機配電間、壓風機房、瓦斯抽放泵站。壓風機房、瓦斯抽放泵站等采用鋼筋混凝土框架或排架結構，柱下單獨基礎或條形基礎；其余建筑物和構筑物一般均為磚混結構，毛石條形基礎。

（3）皮帶輸送機棧橋總長157m。說明：彩鋼夾芯板為單層彩色壓型鋼板，所有磚墻外墻厚度均為240mm。

5　建筑改造流程分析

BIM技術從實質上來說是三維模型技術的拓展與延伸，在傳統三維模型設計的基礎之上，BIM技術實現了多個專業在同一平臺上的協同設計。本案例分析中所使用的BIM技術為Revit的參數驅動所提供的設計軟件。設計的第一步在于查詢分析本建筑原有的結構竣工圖，將圖紙中的相關內容納入Revit軟件當中（如圖1所示），然后分別納入第一次以及第二次改造后整體結構的三維模型圖。

除這一內容以外，BIM軟件設計期間還需要實現工作集以及可見性方面的特點，這一特點決定了同一項目除了可以由多人完成以外，還可以實現改造期間相關構件的分類需求。在Revit中，劃分好工作集后，就可以建立結構構件了。在哪個工作集下工作，建立的結構構件就歸到哪個工作集內。然后根據不同的工作集，設置好可見性，就可以實現不同的圖紙表達和所需的相關信息。

需要重視的是：在對建筑結構進行一次改造的過程當中，建筑原有結構當中的部分構件需要被拆除，拆除的方案需要被反映在另一圖紙當中并表達給施工單位。從BIM分析的角度上來說，由于已經錄入了全部的結構構件信息，且已經按照工作集做好了分類，因此提取這些構件并在圖紙上標識是非常簡單的。在進入可拆除階段后，除了需要進行部分構件的拆除以外，還需要完成對各個樓層的新建工作，在此期間可以通過設置二次改造可見性的方式，得到在二次改造前需要完成拆除的內容（如圖2所示）。在此基礎之上，利用Revit和輔助軟件的互通功能，可以將建好的模型傳入輔助軟件進行當中進行結構計算。計算結果顯示，原有混凝土柱配筋不足，須進行加固。

圖1　既有結構三維模型圖

圖2　二次改造后結構三維模型圖

6　結束語

綜上所述，BIM技術對進一步提高建筑設計質量及效率有著重要意義，并可以幫助建筑企業在建筑產品生產過程中有效降低設計、生產等環節的成本投入，雖然BIM技術的各項功能基本可以滿足現代建筑設計工作的需求，但是BIM技術也對設計人員的整體素質提出了更高要求。BIM技術的實施，為建筑企業進行信息化管理、搭造ND信息化平臺、加快企業升級轉型提供了有力的技術支撐，對住宅產業化、城市數字化的實施提供了有力的保障，是建筑業的又一次信息化革命。

[1]龍輝元.BIM技術應用于結構設計的探討與案例[J].土木建筑工程信息技術，2010（4）：55～56.

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[3]董濟豪.探析建筑設計中BIM技術的應用[J].江西建材，2014（16）：37～ 38.

TU201.4

A

1673-0038（2015）29-0015-02

2015-7-4

李光輝（1962-），男，漢族，北京人，工程師，大專，主要從事工民建設計、施工、監理方面的工作。