基于BIM技术的山地建筑结构设计与应用

袁浪

BIM技术这个概念首次提出在2002年，相较于传统的房建施工技术，将其利用在房建工程中可以极大地提升施工效率。在普通的房屋建筑设计过程中，需要对地质环境以及建筑结构进行有效分析，而在山地建筑结构设计中难度更大，并且需要对不同的工种、设备进行合理调配，对施工进度、安全进行有效管理，为了避免存在各环节脱节的情况，需要有效利用BIM技术。BIM技术就是一种构建三维空间实体模型的技术，具有可视性、信息化、便捷性、模拟性、高效性的特点，可以对设计施工环节起到指导和监测作用，对于我国建筑行业的发展具有深远影响。BIM技术在当前的建筑工程中得到了广泛利用，可以在建筑结构设计中满足不同施工阶段、不同施工环境下的数据与信息共享，对保证施工的科学性提供了重要支持。本文从BIM技术的概念入手，讨论BIM在结构设计中的运用，最后分析BIM技术在山地建筑施工中的实践应用，希望对相关研究具有帮助作用。

一、BIM技术简述

BIM技术又叫做建筑信息模型，具有可视化、协调性、模拟性等特点，该技术基于CAD技术，是不断发展中形成的新技术，广泛在建筑工程领域使用，可以对施工前的多种问题分析，协调好施工期间的各项工作，在项目施工开展的过程中，BIM技术可以对施工中的诸多环节进行优化，解决人力设计过程的难题，对设计方案起到优化作用，减少人为操作失误导致的施工安全问题。在传统的建筑工厂施工模式下，只能通过平面图了解整个项目情况，难以在施工图纸中详细掌握项目结构，不过在BIM技术下，凭借其可视化技术可以分析三维立体模型中的细节还原整个建筑结构，进而为施工人员动态化的掌握施工重难点提供帮助。此外，该技术可以让其它单位对建筑模型进行模拟，进而为各分项施工决策提供有力支持。

二、BIM技术在结构设计中的运用

1.选址与布局

建筑结构设计过程中，要保证设计方案的科学性与合理性，其关键在于地址选择以及结构布局。对于山地建筑结构的设计来说，很多工程建设与水文、地质环境因素存在密切的关系，利用BIM技术可以有效掌握整个建筑工程的场地情况以及结构布局,之后利用GIS技术深入分析工程实际情况合理进行预测，比如可以分析出地形地貌、水文特征，然后分析建筑结构体系和整体布局，保证施工期间的合理性。

2.结构分析

房屋建筑的结构设计不单单是对荷载计算，然后进行配筋计算，更不是二者的组合，还需要充分考虑到结构的性能，在建筑结构可以承受的荷载下发挥出工程效益，保证建筑安全。利用BIM技术可以对建筑结构布置和设计进行全面分析，进而在多种方案中选择最佳建筑结构设计方案，通过综合性评价建立数字一体化模型，然后在该平台下用大数据获取建筑结构和实际环境的对应情况，找出建筑结构设计中存在的缺陷和不足问题，进而在施工期间进行优化，确保整个房屋结构设计的整体水平。

三、BIM技术在山地建筑施工中的实践应用

1.建模阶段

考虑到建筑工程自身的外观和功能方面要求，在施工期间如果单纯依靠二维图纸会让施工设计难度加大，同时由于山地的地质结构较为复杂，也增加了不同专业管线设置的难度，对施工单位来说提出了很高的要求，所以在施工过程中需要借助BIM技术，通过观察三维立体模型对原有二维图纸上的参数进行优化处理，建模也可以为设计施工环节提供有力支持。三维模型中包括了大量的施工数据，不仅可以为设计人员提供工程量的相关数据，同时也可以在设计过程中对构件参数和位置进行有效修改，在施工整个阶段借助三维模型可以为设计提供有力的帮助作用，尤其是在施工方案的深化阶段，可以利用三维模型准确定位施工情况，将图纸的信息整体反映出来，进而有效保证设计方案的科学性。此外，借助三维模型可以有效控制建筑构件尺寸，发挥出参数优势，利用同一平台让不同的专业人员共同开展三维设计工作，这样就节省了图纸对接的环节，提升设计效率，确保各项施工环节的顺利进行，从施工单位的角度讲借助三维空间模型可以进行施工预演，清晰的展示出建筑物的场景，以此避免出现施工碰撞问题。

2.施工阶段

在建筑工程施工中，通过三维可视化的建筑模型，可以对施工方案进行全方位模拟，这样施工人员就可以从不同的角度分析出施工情况，对各个阶段施工中存在的问题及时分析和处理。与此同时，在施工进行的过程中也可以借助三维可视化模型对现场施工人员有效指导，比如借助三维漫游模拟还可以为施工的进度管理和安全管理提供有效支持。

3.异形结构施工阶段

该环节借助三维坐标能够标注出图纸中的石块形状和洞口位置，并且借助三维模型能够测量石块形状、轮廓以及门窗、洞口斜墙斜柱等物体的位置，还能够计算出柱体和墙面之间的距离，结合实际的计算数据对位置和结构进行科学控制，之后利用计算机软件以及测控工具对数据进行有效利用，这样就可以有效转化为平面空间结构，让测控难度降低，最终施工人员可以利用全站仪将相关位置定位，在后续的施工中继续利用原有的施工方法。在山地建筑施工的过程中，还可以利用施工图纸随机剖切，借助不同的角度与位置生成剖面图，以此随时对施工效果进行检查。此外，可以在施工过程中通过观察三维可视化的模型，对模板施工过程进行有效监督与指导，必要时可以以此优化设计方案，进而提升施工效率。

一些商业化的建筑业得到了利用，比如北京谷泉会议中心客房楼和附属设施工程就是一种山地建设，需要进行异型结构幕墙的设计，为了让整个建筑的外观和山体匹配，在外侧的装置中不仅需要使用少量的玻璃幕墙，还需要使用再造石对挂板进行装饰，进而满足外形的设计需要。在该环节的施工中需要对异型结构幕墙设计，主要是测量放线、现场安装，对于土建施工与幕墙施工的配合要求较高，也需要处理好玻璃幕墙与人造石材幕墙的关系，对施工提出了很高的要求。

4.现场整合阶段

在现场整合环节经常会遇到诸多施工问题，比如施工工序不合理、施工设备配置问题、施工场地不能满足施工条件或者施工材料选用问题，都会对工程进度质量和施工安全带来不利影响，BIM技术与施工现场的有效整合可以解决相关问题。具体说来是利用三维模拟提供的有关信息对施工各个环节的信息进行整合，以此让施工顺利高效开展，首先可以利用三维模型合理指导施工过程，让施工的整个环节严格按照设计方案进行，同时需要现场管理人员做好跟踪管理，有效利用不同的技术手段提升管理质量，其中包括GPS技术、移动通讯技术以及激光扫描技术。此外，利用BIM技术可以跟踪施工人员的施工情况，规范施工人员行为这样才能避免存在施工质量，提升施工安全性。

四、结语

综上所述，随着现代建设的发展，人们对房建工程有了更高的要求，BIM技术的优势性特点也显示出来，以满足在施工平面布置、施工质量管理、施工进度控制的管理需要。山地建筑在施工过程中施工难度要更大，为了让施工更加顺利的进行要合理利用BIM技术，通过其可视化的特点对现场监督,然后利用信息化的管理模式为设计方案提供支持，可以实现对资源进行优化配置，同时能让设计与施工环节更加顺利进行，减少返工的情况，进而全面提升山地建筑工程质量，为人们提供更加安全的居住环境。