BI M技术在建筑结构设计中的应用探析

潘健军

（中国建筑第八工程局有限公司，广州 510000）

1 引言

随着我国科学技术的不断发展和进步， 在各行业和领域的发展中都会应用到BIM、信息技术、云计算等先进技术，其中，BIM 技术在建筑工程中应用最为广泛。 在建筑结构设计中，BIM 技术的应用也发挥出了重要的作用和优势，使工程各个环节紧密地联系在一起， 同时也可以对工程进行规划和调整，并保证了整体质量、工期和成本。

2 BI M技术特点

BIM 技术属于一种建筑信息模型软件技术， 采用软件数字模拟的形式， 能针对建筑工程中的信息数据开展系统分析工作，并对相应的模型进行构建。 该技术在建筑行业中使用范围较广，不仅可以构建立体模型，还能在数据变化的基础上及时更改内容，从而为后续施工提供便利。

2.1 可视性

BIM 技术以计算机技术为基础， 其中的三维建模技术可以通过收集施工信息，对其中的构件属性进行充分展现，从而清晰呈现施工模拟图以及各部分的细节图， 大幅度提升施工过程中的可视化程度， 更有利于开展核算工作以及资料分配工作等。 并且，因为此技术具有可视化特点，所以，可以将可视化出图纳入招投标文件， 便于招投标双方更好地掌握工作方案，也能保证施工方根据实际情况提高施工设计合理性，可以有效降低施工过程中出现设计变更情况的概率。

2.2 协调性

将BIM 技术应用于建筑结构设计中， 可以更加清晰地呈现全局概念， 各工作环节中涉及的技术以及数据均能通过BIM 技术进行展示，提高信息交流，保证各方面信息沟通的便捷性和有效性。 同时此技术可促使各部门对自身工作内容以及工作效果进行更加清晰的认识， 从而促进其对自身工作进行优化，有效提升工程整体协调性。

2.3 模拟性

BIM 技术具有模拟性特点，可展开工程测验。 在实际发展中，因为诸多工程均需在正式进入施工阶段之前进行检验，如果此过程应用传统的检验方式，则难以对工程的整体施工效果进行明确， 甚至不能及时发现其中存在的安全隐患。 而应用BIM 技术时，通过其中的模型检验功能，可以了解施工整体情况，明确安全隐患，以降低施工结束后不良事件发生的概率。

3 BI M技术在建筑结构设计中的应用优势

在建筑结构设计过程中， 需要考虑到工程内部出现的工程量相互交叉的情况，若仅应用传统形式的CAD 二维图开展设计工作，建筑工程中的总工程量难以整体、全面地呈现，也就难以准确预估总工程量。而应用BIM 技术后，建筑工程整体均处于可视化状态，各方面人员能够准确掌握工程量，更有利于对建筑工程量进行分析，并对相应的造价进行预测，从而更加有效地对工程造价进行控制， 并提升后续各项成本估算工作的可操作性， 使BIM 技术在建筑工程造价控制工作中的应用效果更加良好。与此同时，应用BIM 技术可以针对工程造价实施动态的、实时的控制工作。 一般来说，需要以施工现场整体情况的变化为基础，对工程量的增减进行调整，并合理采用不同的措施， 且工程量的变化以及施工措施的变化均能够及时被记录和统计， 也就可以保障工程量持续处于明确的状态当中。同时BIM 技术的应用也强化了图纸内容的审核工作，及时改正图纸中存在的不足，促使图纸内容能够得到全面优化，从而保障设计图在施工过程中充分发挥自身指导作用， 能够有效避免设计变更、工程量变更以及返工情况[1]。

4 BI M技术在建筑结构设计中的应用

4.1 明确BI M建模流程

在实际进行建筑结构设计之前， 需根据图纸建立BIM 模型， 为了保证BIM 建模工作的顺利进行， 应建立完整的BIM建模流程，具体流程如下：

1）项目BIM 工程师根据正式施工图纸利用Revit 建立最初BIM 模型；

2）在建模过程中对发现的图纸潜在问题进行汇总，并提出解决措施；

3）创建各个工点场布模型，提出合理的施工方案及施工部署；

4）对几何信息模型进行碰撞检查，并形成报告；

5）基于初步模型进一步深化设计，提高模型精细度，达到LOD400；

6）各专业BIM 模型数据进行集成、整合，进行碰撞冲突检查，施工深化出图、工序工艺模拟施工，三维可视化交底。

4.2 地形、地貌检查

利用无人机进行项目施工现场勘测， 可第一时间了解现场工况，利用可视化可攻克复杂地形方案设计，进行施工现场可视化模拟，辅助项目部进行施工决策，使项目管理做到精细化管控。 利用BIM 技术＋无人机现场进行详细勘察，采集原地貌航拍图，使用Photoshop 软件合并采集的多张航拍图为整体原地貌图，并统计需拆迁的障碍物及征地面积，能体现全线工程范围与各类障碍物之间的位置关系， 经过分析做出合理的平面布置，便于施工现场工作开展进行部署，优化施工组织及施工方案编写。

4.3 整体布局规划

在实际进行建筑结构设计的过程中，需要考虑到施工范围以及周边环境，通过建立场地BIM 模型，在场地规划设计和建筑设计的过程中， 提供可视化的模拟分析成果或数据，减少对交通的占用， 合理规划进出路径。 场地布置是利用BIM 技术对施工期间不同阶段现场的生产及生活设施，包括办公及生活临建、机械设备、材料堆场、道路交通等进行科学规划布置， 正确处理好施工期间所需各项设施和永久建筑、拟建工程之间的关系，从而达到工程项目施工总平面布置精细化管理效果。 同时可完善企业标准临建族库，方便后续工程应用[2]。

4.4 土方计算

利用倾斜摄影技术， 在施工前和土方开挖后前后两次进行场地扫描，并利用模型处理出土方开挖量（见图1）。

图1 倾斜摄影模型

4.5 数字表面模型

将利用无人机生成的数字表面模型显示在电脑中， 任何区域清晰可见，且坐标、标高等信息随时读取，通过地形地貌与基础、道路、线路等专业的配合可为大型机具和设备的位置和朝向的确定提供依据，辅助现场勘察，为大型临设布设提供决策依据，实现项目超前策划和快速履约。

4.6 碰撞检查

对场布方案进行多次模拟，利用BIM 技术优化空间布局，合理利用场地资源，可视化调整方案，提高场地可用空间利用率，确保方案的科学性、经济性、可行性。 通常情况下，在实际进行建筑结构设计的过程中，其过程较为烦琐，如果在设计过程中出现疏忽，很容易造成管道之间的碰撞，且设计人员之间缺乏有效的沟通，这也为后期的安装带来了一定的难度。 针对这一情况，可以积极利用BIM 技术对管道进行检查，检查其是否存在管线碰撞情况， 而且对其进行检查可以在很大程度上提升管线设计的合理性， 也可以在一定程度上保证安装质量和效率，提升企业的经济效益。 BIM 技术的应用对于不同模型的设计而言可以进行整合，使其成为一个完整的模型，并利用计算机分析工具对电气、 水暖、 通风的管道碰撞类型进行分析，并明确各管道的位置（见图2）。

图2 某项目基于BI M模型的综合管线碰撞检查

4.7 深化设计

应用BIM 技术对深化设计的组织与协调进行研究， 可以在满足业主方的需求前提下， 使施工图更加符合现场实际情况。 施工阶段对设计图进行延伸，对图纸进行细化、补充和完善，将设计图在施工过程中得到充分体现。 满足现场不断变化的需求，在满足功能的前提条件下降低成本[3]。

为更好地开展深化设计具体工作， 与各参建方保持良好的沟通。 具体的深化工作过程和深化流程如图3 所示。

图3 深化设计过程

4.8 可视化施工方案设计以及技术交底

利用BIM 技术制作三维动画模拟、 工序工艺动画模拟、BIM 成果图展示， 在施工前协调相关部门及现场施工人员进行三维可视化交底，解决复杂节点施工工艺相关问题；提高施工交底质量，指导现场施工，使施工交底更加形象直观，最终形成三维技术交底报告。项目利用BIM 技术搭设模型，形成直观三维模型发现图纸问题并及时反馈，辅助完成图纸会审。

5 结语

综上所述，现阶段我国城市化发展在不断深入，当前建筑工程的规模不断扩大，且数量也在不断增加，而国民经济水平的提升也对建筑工程提出了更高的要求，因此，在实际进行建筑工程建设的过程中， 需要对建筑结构进行更为科学合理的设计，进而保证建筑的稳定性以及安全性。 当前在科学技术以及信息技术的支持下，BIM 技术也日渐成熟，并被应用在多个领域和行业中，特别是建筑结构设计，其可以更为直观地展现建筑结构的实际情况，同时也使得设计方案更加清晰可见，方便后续施工建设的进行， 且BIM 技术的应用保证了效果图的清晰性，实现对实现了可视化管理的目的。