BIM技术在矿山工程结构设计中的运用探讨

季璇

摘 要：随着BIM技术与相关行业的深度融合，其应用范围逐步拓宽，而将BIM技术应用于矿山工程结构设计，是BIM技术探索的重要成果。本文围绕BIM技术的实际应用展开讨论，在简要分析该技术应用于矿山工程结构设计的必要性的基础上，重点讨论BIM建模流程，以供参考。

关键词：矿山工程;结构工程;BIM技术;应用实践

引言

BIM为“建筑信息模型”，在其概念逐步完善且应用实践取得良好成果的背景之下，国内建筑行业开始对BIM技术的研发、应用产生一定的兴趣。随着BIM概念研究的不断深入，以及技术应用路径的逐渐明晰，BIM在工程信息表达、建设过程辅助等方面的重要价值，为BIM技术与工程设计、施工的深度融合创造了良好条件。将BIM技术引入矿山工程领域，借由BIM提供的沟通协作模式，有效解决矿山工程结构设计、施工管控等环节面临的突出难题，成为矿山领域技术研发、软件创新的重点。

1 BIM技术应用于矿山工程结构设计的必要性

从当前环境看，BIM技术在建筑领域的应用已相对成熟，在面临复杂建设环境或多元化需求时，BIM技术能够依托其自身优势，妥善处理好各个建设要素之间的关系，保证工程的进度与质量，同时减少建设过程的人为差错。在矿山工程领域，建筑体的设计与施工都需要围绕矿山的安全、高效生产而服务，建设规模大、涉及工种复杂以及投资金额高等客观事实的存在，均给矿山工程的建设带来了严峻挑战。尤其是设备、管线布设等重要施工细节，一旦出现人为差错或者管理不当，将可能直接危及矿山工程的质量以及矿产资源的生产安全。将BIM技术引入矿山工程领域，利用BIM概念与相关技术的优势，提高矿山工程的设计质量，科学解决矿山设计阶段存在的若干问题，协调好整个矿山建设的各类矛盾，同时高效处理、安全保存整个矿山工程涉及的各种数据，将为矿山工程的稳定运行创造良好条件[1]。

2 BIM技术在矿山工程结构设计中的实践应用

2.1 BIM建模的建模方法

BIM技术是在工程建设等领域广泛使用的一类新型技术。以行业相关数据为基础，综合利用现有的数学建模方法以及行业实践经验，初步建立与行业背景、建设实践密切相关的数学模型，而后利用数学模型模拟整个建设工程，辅助建设主体完成设计、施工、管理等各个环节的工作要点，是BIM 技术的重要特征与核心优势。矿山工程建筑的设计不同于一般的民用建筑，在建立数学模型时，建筑体的三维图像是否与最终的施工图纸以及矿山建筑的建设要求相吻合，对整个BIM技术的应用效能有着重要影响[2]。从既往结构工程的设计经验看，模拟三维模型、建筑体计算模型、施工图纸的协调统一，可以依赖于多种建模方法的相互对比来实现，即充分利用现有的结构计算软件，完成矿山工程建筑体的结构计算与相关分析，然后借由软件之间的模型互导功能，将初步拟定的三维模型导入三维交互平台做最后的校核，保证三维模型的正确性。

2.2 结构建模及分析

在结构建模与分析阶段，设计人员需要根据矿山建筑的实际情况确定结构整体模型，以及框架结构所使用的材料，据此完成结构整体应力、吊车荷载等关键参数的计算与分析。参考既往的经验，在结构整体计算阶段，设计人员需要严格按照结构平面布置图进行结构应力、位移等关键指标的计算，然后将实际计算结构与设计标准进行对照;同时，在吊车荷载的作用下，柱顶吊车轨道的位移情况也应当与结构整体模型相对应。

2.3 结构模型的导入

在确定结构建模方案合理且关键指标校验合格以后，设计人员即可将该结构模型导入设计平台之中，依次序完成后续设计工作。需要注意的是，在转化模型的过程中，不同软件对截面的定义差异，可能带来建筑结构组合截面不能正确显示等问题，针对这一问题，设计人员必须对导入后的模型进行严格检查，在发现问题后将导入数据与原始数据进行对比，对导入模型作进一步的完善、补充，保证导入数据符合三维设计的基本要求。

2.4 交互设计与碰撞检查

交互与协同是BIM技术的突出特征，同时也是BIM模型发挥其核心优势，助力建筑结构设计的关键所在。目前常用的设计平台一般为设计人员提供了相对可靠的交互设计功能，设计人员在完成矿山工程的设计工作时，只需要将矿山工程专业体系下的工艺设备配置作为设计基础，利用平台提供的协同设计方案即可完成整个建筑体的三维模型构建，同时确定设备、管道以及配套构件所在的位置、分布情况。与既往的设计方式相比，将BIM技术纳入设备、管道布设方案设计，能够切实提高工程设计的效率，同时减少设计漏洞。除开拓设备、管道、建筑等专业模型的交互设计外，碰撞检查也是结构设计的一项重点，在依靠交互设计平台完成专业模型的组装以后，设计人员还需要根据实际情况对总装模型作最后的校验，尤其是碰撞检查的进行，能够及时发现设备模型、管線布设等环节存在的碰撞现象，辅助设计人员尽快完成碰撞问题的处置，保证结构工程设计的可靠性。

3 结语

矿山工程的设计与建设工作面临若干隐患，在信息化建设背景下，探索BIM技术与结构设计的融合方法，将专业模型的设计以及工艺参数的核算、分析等纳入BIM模型之中，利用BIM技术的优势条件，解决矿山工程设计、施工环节面临的构件、设备冲突等问题，具有一定的可行性。为了保证BIM技术的应用效果，结构工程设计必须抓住设计阶段的各项细节问题，以及专业的协同、交互，同时在实践尝试的过程中不断完善BIM模型构建的具体流程。

参考文献

[1]王晓燕.BIM技术在矿山钢结构施工管理中的应用[J].中国锰业， 2017， 035（005）：185-187.

[2]常东明， 华成龙， 张志.BIM技术在矿山法施工地铁中的应用探讨[J].建材发展导向， 2018， 16（6）： 205-206.