BIM技术在辅助工民建设计中的应用初探

李光辉

（水矿（集团）贵州新建业工程有限公司　贵州　六盘水　553000）

BIM技术在辅助工民建设计中的应用初探

李光辉

（水矿（集团）贵州新建业工程有限公司贵州六盘水553000）

BIM（建筑信息模型）是数字化时代建筑工程行业发展的必然取向，BIM的出现，使建筑设计的管理工作告别了传统的结构和模式，在丰富建筑设计管理形式的同时，实现了不同专业、不同领域的有效沟通，这就有利于在建筑设计管理工作打破传统信息壁垒和行业信息孤岛的限制，构建出全新的系统，在实现建筑设计上下游工作系统、协调的同时，提升建筑行业从策划、设计、施工到使用管理等整体的效率和质量。本文重点就BIM技术在辅助工民建设计中的应用进行了研究。希望通过该课题研究，能使得建筑业企业转型升级、行业质量安全水平的提升，能够得到诸多建设性的意见和建议。

BIM技术；工民建设计；应用分析

目前在中国大力推广BIM技术应用是非常及时和必要的，BIM技术对科学发展以及行业质量安全水平的提升都将产生深远的影响。希望通过该课题研究，能够全面了解国内外BIM技术的应用状况以及存在的问题，并对下一步如何深化课题、如何有效推广应用BIM技术，从管理和技术层面给出了诸多建设性的建议和意见。

引言

建筑的结构设计之所以越发重要，是因为我国的建筑数量不断增多，同时楼层数量以及高度都在增加，这意味着建筑的抗震性能以及稳定性必须要不断加强，因此科学的进行结构设计、确保建筑结构能够承受各种环境下的外力作用，这样才能够确保国家以及人们的生命财产安全。BIM技术的合理应用，能够有效提高设计的合理性、可行性，同时兼具经济性，最大限度提高建筑质量，为国家和人们的利益提供保障。

1　BIM（建筑信息模型）技术概述

BIM是Building Information Modeling的缩写，简称“建筑信息建模”，最初发源于20世纪70年代的美国，由美国乔治亚理工大学建筑与计算机学院（Georgia Tech College of Architecture and Computing）的查克伊士曼博士（Chuck Eastman，Ph.D.）提出。因此，美国最早提出并应用BIM，进而在全球范围推广应用到欧洲、亚洲等国家的建筑项目中。并且BIM在这些国家得到进一步的发展，而且有些国家应用和发展达到了一定的高度。BIM技术在建筑结构领域的应用与发展为工程各方的信息共享与协同作业搭建了广阔的平台，同时也为建筑结构精细化管理提供了先进的工具和手段。在国内，随着建筑业对信息化要求的不断提高，国家科研投入不断增多及大力推动。基于BIM技术的软件开发商宣传下，相关机构和各个部门已经开始着手研究和应用BIM技术。中国BIM标准标准研究项目实施计划将为由住房城乡建设部批准立项的国家标准《建筑工程信息模型应用统一标准》（NBIMS-CHN）的最后制定和施行打下坚实的基础。

在建筑形式和数量不断增多的前提下，工程项目中所涉及的信息量也越来越大，这些信息如果得到及时收集并加以利用，那么对于其他建筑工程的建设将会具有极大的推动作用。不但能够缩短工期，还能够加有效节约成本，提高施工质量，除此之外还能够更好的避免很多施工事故的发生，因此，信息技术在我国建筑工程中的优势非常显著。但是现阶段，我国还是应该采取一定的措施更好的发展和推广这项技术，这样才能够将次技术的优势充分发挥出来，有效的节约成本，提高施工效率以及施工安全保障。在这个基础之上，我国相关技术人员应该全方面，高效率的对BIM技术的核心技术原理进行研究，可以说，此项技术是我国建筑设计领域的新起点，是一次革命性的开始，因此具有非常巨大的现实意义。

2　BIM在结构设计中的处理办法

2.1建立完整的项目样板

在建筑设计中，项目样板是所有设计中的基础，而项目样板设计所包含内容很多，具体为标准化处理的线型、字体以及符号等方面。而BIM技术的应用，能够快速有效地建立完整的样板，并且能够避免很多没有必要的重复，减少无用功，提高工作效率。现阶段，我国已经建立了一套符合我国实际情况的设计标准，这项标准能够对我国结构设计中的各个环节进行监控并就拟建项目特征因素进行针对性的指导，具有更能够满足不同用户的需求。

2.2设计符合要求的结构构件

在建筑结构中，梁、柱以及楼板等都是非常重要的基本受力构件，因此这些构件对于建筑来说，有着非常重要的支撑作用，通常来说，它们一般为预制构件、现浇构件以及各种更结构构件等。设计的时候，要从建筑物的实际情况出发，根据不同需要进行设计。在这些结构形式中，比较常用的就是现浇构件。设计的时候，设计人员应该严格进行设计方案的选择，构件功能不同，浇筑的方式也不同，要最大限度减少不同因素之间的冲突反映。保障结构构件的作用能够得以有效发挥。

2.3钢筋混凝土结构中的平法表示

在钢筋混凝土施工图绘制中，通常采用平面方法进行表示，在图纸上采取特殊的标点符号进行标注，施工技术人员通过工艺转换形成样图。BIM技术可以使平面表示法的内容多环节和多角度展示，BIM模型能够更加轻松的提取出关键数据和核心信息，以满足施工过程和放样需求。

3　BIM技术在建筑机构设计中的难点

建筑设计工作在运用BIM系统中需要将模型发送到分析软件，结构分析软件利用算法来将建筑结构的设计信息反馈出来，并根据用户指令来形成动态的施工图与结构模型，所以设计人员在使用BIM技术中要考虑模型空间的整体真实性，并要对BIM系统的物理模型能否自动生成施工图纸等方面进行充分考虑。建筑结构的安全性是设计工作中设计人员要充分考虑的因素，但是由于建筑施工材料自身力学特征、荷载类型、荷载组合以及单元截面特性等多种因素会对结构性能产生影响，所以设计人员在使用BIM模型进行分析过程中往往需要面对各项复杂参数。再者，BIM模型在本质上是物理模型、建筑结构分析模型以及施工图文档的完全数据模型，所以在建筑设计中只有采用完全符合标准或比较简单的结构构件，才能实现上述多种数据模型之间的双向无缝连接，如果建筑结构构件的整体设计没有达到相关规范要求，或建筑结构构件的高度复杂化会导致其在运行中丢失大量数据。因此，现代建筑设计中设计人员要高度关注这一问题，力求可以有效实现物理模型与结构分析模型之间的双向无缝连接。

4　工业建筑改造实例

以某煤矿企业工业建筑实例作为本次研究对象，依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）附录A.0.21-2，本区的抗震设防烈度为Ⅵ度，设计基本地震加速度值为0.05g（第二组）。本工程设计服务年限为50年。本矿井地面工程总的设计原则为：“安全、经济、美观、实用。”主要由提升、通风、压风系统及与排矸系统组成。

（1）主要的建、构筑物主要包括1#、2#主斜井联合井口房，2#副斜井井口房，矸石翻车机房，连接各建、构筑物之间的皮带输送机栈桥等。主、副斜井口房、矸石翻车机房、转载点等均采用钢筋混凝土框架结构，基础根据场地情况采用人工挖孔桩或柱下独立基础；皮带输送机栈桥主要采用钢桁架、钢筋混凝土支架的结构形式，根据栈桥高度的不同基础采用钢筋混凝土独立基础、条形基础和筏板基础。

（2）其它主要包括通风机配电间、压风机房、瓦斯抽放泵站。压风机房、瓦斯抽放泵站等采用钢筋混凝土框架或排架结构，柱下单独基础或条形基础；其余建筑物和构筑物一般均为砖混结构，毛石条形基础。

（3）皮带输送机栈桥总长157m。说明：彩钢夹芯板为单层彩色压型钢板，所有砖墙外墙厚度均为240mm。

5　建筑改造流程分析

BIM技术从实质上来说是三维模型技术的拓展与延伸，在传统三维模型设计的基础之上，BIM技术实现了多个专业在同一平台上的协同设计。本案例分析中所使用的BIM技术为Revit的参数驱动所提供的设计软件。设计的第一步在于查询分析本建筑原有的结构竣工图，将图纸中的相关内容纳入Revit软件当中（如图1所示），然后分别纳入第一次以及第二次改造后整体结构的三维模型图。

除这一内容以外，BIM软件设计期间还需要实现工作集以及可见性方面的特点，这一特点决定了同一项目除了可以由多人完成以外，还可以实现改造期间相关构件的分类需求。在Revit中，划分好工作集后，就可以建立结构构件了。在哪个工作集下工作，建立的结构构件就归到哪个工作集内。然后根据不同的工作集，设置好可见性，就可以实现不同的图纸表达和所需的相关信息。

需要重视的是：在对建筑结构进行一次改造的过程当中，建筑原有结构当中的部分构件需要被拆除，拆除的方案需要被反映在另一图纸当中并表达给施工单位。从BIM分析的角度上来说，由于已经录入了全部的结构构件信息，且已经按照工作集做好了分类，因此提取这些构件并在图纸上标识是非常简单的。在进入可拆除阶段后，除了需要进行部分构件的拆除以外，还需要完成对各个楼层的新建工作，在此期间可以通过设置二次改造可见性的方式，得到在二次改造前需要完成拆除的内容（如图2所示）。在此基础之上，利用Revit和辅助软件的互通功能，可以将建好的模型传入辅助软件进行当中进行结构计算。计算结果显示，原有混凝土柱配筋不足，须进行加固。

图1　既有结构三维模型图

图2　二次改造后结构三维模型图

6　结束语

综上所述，BIM技术对进一步提高建筑设计质量及效率有着重要意义，并可以帮助建筑企业在建筑产品生产过程中有效降低设计、生产等环节的成本投入，虽然BIM技术的各项功能基本可以满足现代建筑设计工作的需求，但是BIM技术也对设计人员的整体素质提出了更高要求。BIM技术的实施，为建筑企业进行信息化管理、搭造ND信息化平台、加快企业升级转型提供了有力的技术支撑，对住宅产业化、城市数字化的实施提供了有力的保障，是建筑业的又一次信息化革命。

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[2]池宇翔.BIM技术在结构设计中的应用[J].商品与质量，2013（11）：103～ 104.

[3]董济豪.探析建筑设计中BIM技术的应用[J].江西建材，2014（16）：37～ 38.

TU201.4

A

1673-0038（2015）29-0015-02

2015-7-4

李光辉（1962-），男，汉族，北京人，工程师，大专，主要从事工民建设计、施工、监理方面的工作。