BIM技术在山地异型结构施工中的应用

吴 杨

（吉林建工集团有限公司，130000）

BIM技术在山地异型结构施工中的应用

吴 杨

（吉林建工集团有限公司，130000）

BIM 技术是一种构建三维空间实体模型的方法，对施工过程具有可视化指导功能，符合我国现代建筑施工管理的特点与实际需求，北京鸟巢国家体育场等国内大型重点建筑工程项目都应用到了BIM技术，证明了它具有很高的适用性与开发前景。本文中简要介绍了BIM技术的相关内涵，以实际工程为例分析了该技术在山地建筑异型结构这种特殊建筑环境下的具体技术应用。

BIM；山地异型结构；三维空间实体模型；可视化施工；4D模拟

BIM是国际上新兴的建筑信息技术，目前在业界领域具有相当高的研究和应用价值。我国在BIM技术这一领域的应用研究才刚刚起步，在整体设计规划与规模体系上还不够健全，所以目前国内利用BIM进行建筑的相关专业信息建模水准尚有提升空间。

一、BIM

（一）概念

BIM(Building Information Model)就是建筑信息模型技术，它是建筑设计信息化的一个风向标，代表了建筑工业中更多数据化信息的联系与传递，它们共同构筑了建筑结构模型中各个构件图元之间的逻辑关系，详细表达了建筑模型中所涵盖的所有信息，是建筑行业实现信息化的必经之路[1]。

目前在建筑行业中，利用到BIM技术的地方有许多，比如施工初期对材料造价、相关构造及属性的信息评估。比如对数据库的设计、设备管理、物业管理、施工成本计算与工程量的统计等等，另外BIM还可以用数据评估建筑的全生命周期，是能够贯穿整个建筑行业的先进技术。

（二）技术特色

空间三维信息是BIM的主要技术依据，这些数据反映了建筑的整个生命周期，以三维立体模型体现，用数字化解读工程项目。如果施工过程中设计方与施工方能够共同协调进程，那么BIM数据的精度就会大幅提高，所以将它称为动态性的高精度管理模式也不为过，将BIM运用到建筑工程中就是为了提高施工质量效率的同时也减小风险。

BIM为工程项目所提供的管理环境是复合性的，其中就包括了数据模型与行为模型，只有二者相结合才可以实现对现实施工状况的模拟，比如说建筑结构的风载荷受力分析，BIM所提供的数据信息与对工程结构的技术分析有着紧密的关系，正是这种对技术数据的持续高要求，才会使建筑工程进程高度集成化、数据精密化，也就大大降低了工程成本。

（三）技术原理

BIM的主要技术原理就是三维立体设计，数据化管理。它拥有一个大型数据库系统用于记录和存储每一个建筑工程的子环节数据信息，记录建筑生命全周期的运行数据。它是基于CAD技术原理对建筑进行数字描述的。BIM系统不但反映最基本的建筑结构构建信息数据，也将它们的属性与实际应用相对应。比如说在房屋设计中，BIM不仅仅记录和分析建筑梁的长宽高等基本数据，还分析它的配筋、造价、规格、材料等等，所以说BIM的原理虽然相似于CAD，但实际上它对数据信息的要求更加具体细化和全面化。

二、山地异型结构建筑工程案例分析

为了进一步证明BIM技术在现代建筑施工中的应用先进性，本文以山地建筑为例，解析了BIM在异型结构中的实际应用，其中就提到了三维空间实体模型、可视化施工与4D模型施工模拟等等。

（一） 工程概况

本文所提到的工程建筑来自于北京市平谷区大华山北麓的平谷会议中心，该会议中心地处西峪水库南岸，是典型的山地建筑。整个建筑与地形形成了一种高线状层层叠落的建筑体态，依山就势，既保持了背后山体的自然轮廓，又让建筑整体显得非常自然，完全与大华山融为一体。如图1.

图1 北京市平谷区平谷会议中心实际建筑图

本工程建筑为地上9层，地下2层，整个结构形式都采用了钢筋混凝土式的剪力墙，建筑基础全部采用独立柱基，整体工程面积达到44465m2。

由于该建筑依附于山体坡体，整个状态表现不规则，所以建筑无论内部外部都要随山势布置，这就致使建筑内的每一层与上部都没有固定的构造规律，所以建筑的排水、机电管线等布置存在很大麻烦，工序的穿插也与普通工程相异，这些都是施工难度较大的地方。基于以上难点，本工程选择采用异型结构施工，比如说建造斜墙、斜柱这种异型混凝土结构。由于这些斜墙结构并没有统一规律，所以在整个建筑的结构图纸中不会表明各个斜墙斜柱的角度参数与定位尺寸，所有钢筋绑扎、放线、模板搭设、混凝土浇筑等施工工作都需要根据实际情况随势应变，临时设计。

（二）基于BIM技术的实际设计

为了满足会议中心独特的造型与多元化的功能性，此次工程项目采用BIM技术进行信息建模。由于二维图纸无法体现该项目依附于山间的立体造型感觉，所以利用BIM进行三维空间建模，让各种建筑构件体现的更加直观。另外，在项目中设置了建筑各个环节的数据库，其中就包括了所有构件实体的空间位置参数和几何参数，结合随时可变动修改的参数化动态管理，该三维立体图纸就可以基本得到完善。

从设计角度考虑，基于BIM的三维空间建模更加注重对方案深化后期建筑立体空间构件的参数精确定位，所以本工程设计应用到了Autodesk Revit三维模型对BIM进行辅助设计，切实的将图纸中的平、立、剖三种关系联系了起来。而且Autodesk Revit还对建筑构件尺寸进行了严格控制，以局部参数改善来驱动整体建筑设计走向，提高了建筑的三维协同设计质量，也降低了后期工程实际消耗成本。

（三）异型结构的具体设计

本工程是基于Autodesk Revit软件进行三维模型测量和建立的，包括了建筑的外部轮廓、形状变化以及各个细部结构的三维坐标、斜屋面的坡度数据等等。异型结构设计的目的就是为建筑计算出所有结构部位的具体参数，例如外部轮廓的尺寸、斜墙轴线的斜率和距柱基的距离等等。为了降低测控难度，工程设计还采用了计算机进行平面投影测控，将建筑整体的空间结构从立体化向平面转化，在参数设计上简易化图纸，并利用全站仪对楼层的平面位置进行关键位置点测量，以确保施工中数据的准确性。

（四）4D施工模拟

4D施工模拟是BIM技术的又一大亮点，在此次工程设计中就运用到了这一技术。由于工期较为仓促，所以在施工计划阶段运用了BIM结合Project软件对施工进展进行进程反推，并且在模型中以时间轴的方式建立了4D模型，对整个工程进度实施模拟预演。其具体操作流程为在工程施工场地设置了 6个固定的位置进行拍照摄影，对工程施工过程进行不同角度的完整记录，然后将记录下来的动态施工影像与施工三维信息模型结合到一个画面中，就可以将真实与预测结果进行比较，从而尽早的解决已存在的问题和可能存在的隐患[3]。

总结：

总体而言，BIM技术虽然表现出了先进科技特性，但实际上还存在局限性，比如它还只能在建筑结构行业的设计阶段发挥作用，不能掌控工程全局，而且由于我国在BIM软件开发的不足所导致的本地资源匮乏情况，这些都需要在未来很长的一段时间内继续探索和研究，做到对BIM技术的深度挖掘，尽可能发挥它的应用潜能，从而做到对建筑行业发展的提速。

[1]潘平.BIM 技术在建筑结构设计中的应用与研究[D].华中科技大学,2013.13-15.

[2]孙德才.BIM 技术在建筑结构设计中的应用与研究[J].建材发展导向（上）,2015(2):110-111.

[3]吴伟,原波,曹雪菲等.BIM 技术在山地异型结构施工中的应用[J].建筑技术,2013,44(1):25-27.

TU75

B

1007-6344（2015）09-0276-01