BIM技术在复杂土木工程施工中的优势分析

 

  近年来土木工程施工中三维可视化模型应用成为热点，继 CAD 技术之后，BIM 技术正因其突出优势受到广泛欢迎。同 CAD 技术比较起来，BIM 技术在图形制作方面与表达能力方面，都有显著的进步，而且该项技术的完善，对土木工程建设尤其是复杂土木工程建设的适应性将更强。 

  我国规范对 BIM 的定义是，BIM 技术意为在建设工程和设施的整个生命期内，利用数字化表达形式对建筑施工物理与功能特性加以表达，并以此为基础完成设计、施工和运营活动。BIM 技术可以基于其强大的新型信息处理技术，尽最大可能避免复杂土木工程施工过程中的重复作业问题、资源浪费等问题，以此满足施工进度提升、生产效率提高的要求，给复杂土木工程以革命性影响，BIM 技术对于复杂土木工程的优势特征主要包括系统化，可集成，可共享三大方面。 BIM 技术可以在规范化的视角影响工程施工中的各个细节，让不同专业、各个环节的工作者均可以明确施工问题所在，开展与之对应的跨部门（业主，设计，施工，结构，设备，运营维护等）协同化作业，各类种施工信息能够被集成，有序发展，使问题得到及时解决。最大的特色是多方信息资源集成后，均可在 BIM 技术保障下进行实时无障碍共享，这将极大地提升工程信息的利用效率。 

  复杂土木工程施工，可以利用 BIM 技术达到项目模型构建的合理化应用效果，正是此类模型的支持，将让工作人员在查询施工信息等方面获益，促进项目施工管理效率的提升，此外，BIM 技术还可以起到施工时不同问题的分别与全面检测作用，给施工结构的分析提供帮助，有助于施工风险降低，确保复杂施工高效。 在具体的施工应用方面，BIM 技术可以有 3D 建模和模拟施工两个领域的强大作用。 在 3D 建模方面，BIM 技术将集中体现于复杂土木工程的施工模型建立方面，利用 BIM 技术，让工程模型能够在最大可能范围内与真实构件相接近。利用 BIM 技术 3D 建模的图元组件应用范围非常广，构件可以自由的形式绘制建模。在具体操作过程中，可以根据模型构件的具体大小、数量、材质，以及多种可能的排列组合形式等创建。近几年，一些现代土木工程建筑往往趋于复杂化，新颖的造型，让形式、形状的多变性超强，这无疑使工程施工难度变大，以 BIM 技术完成建模工作，可以更形象地显现出建筑外形及格局特点，给后续的具体施工操作提供有价值参考，比如南京青奥体育公园项目属于典型复杂工程，工程总建筑面积逾 115700m2，建筑高度 43m，地上和地下建筑都非常复杂，其中看台座位数超 20000 个，该工程在设计工序方面也极为复杂，主体大部分由 HRB335，HRB400 级钢筋构成，钢筋连接方式涉及到搭接、焊接、机械连接等多种类型，再加之体育馆上部结构的梁、板、柱应用特点，外装饰拉索幕墙的形式，都无疑增加了建筑施工的难度。在工程项目期间，青奥项目以 BIM 技术为基础，从工程初始的规划阶段便进行了信息录入 BIM 有关软件工作，形成科学化信息管理系统，在很大程度上对节约成本做出了贡献。 其次，在模拟施工方面，因其侧重于强调应用 BIM 技术达到 3D 建模要求，以多种参数对工程进行设置，让 3D 模型拥有可视化与动态化表达效果，这使工程施工具有前瞻性，此时，相关人员便能够借助BIM 技术之中特定软件体系，包括 Revit 和 MVC 等，从 3D 模型向 4D 应用方面的转化，保证 BIM 技术在复杂土木工程施工中的持续性优势。 比如，在某工程本桁架结构内，全部型钢柱均出现了变截面，其中一轴处节点截面由原来直径 2000mm 圆形截面改变成矩形截面（1000×1850mm直径），截面突然变更，重新考虑结构受力，钢筋重新配筋，问题和难度同时增加，针对这种情况，可以利用 BIM 技术模拟施工现场，在三维立体空间内进行 BIM 模拟钢筋排布施工，同时做碰撞检查，避免新构件与原模型构件发生冲突。再以南京青奥体育馆为例，该工程建设周期比较长，不确定性因素多，仅在异形柱施工方案设计方面，便包括 8 根钢筋混凝土异形柱，且分成Ａ、Ｂ两类，全部柱均为异形截面构造，下窄上宽，靠场外部位有一出矩形槽，尺寸是 250mm×250mm，柱顶标高是 24.6m 与 22.82m，由于该构建具有复杂性和危险性，因此一定要有专项施工方案，此时便可以把异形柱构建的几何与物理属性等置于 BIM 有关软件之中，再对整体结构做出建模，继而在特定软件内完成安全性与可行性分析。