BIM技術(shù)在礦山工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用探討

季璇

摘 要：隨著B(niǎo)IM技術(shù)與相關(guān)行業(yè)的深度融合，其應(yīng)用范圍逐步拓寬，而將BIM技術(shù)應(yīng)用于礦山工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是BIM技術(shù)探索的重要成果。本文圍繞BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用展開(kāi)討論，在簡(jiǎn)要分析該技術(shù)應(yīng)用于礦山工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要性的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論BIM建模流程，以供參考。

關(guān)鍵詞：礦山工程;結(jié)構(gòu)工程;BIM技術(shù);應(yīng)用實(shí)踐

引言

BIM為“建筑信息模型”，在其概念逐步完善且應(yīng)用實(shí)踐取得良好成果的背景之下，國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)開(kāi)始對(duì)BIM技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用產(chǎn)生一定的興趣。隨著B(niǎo)IM概念研究的不斷深入，以及技術(shù)應(yīng)用路徑的逐漸明晰，BIM在工程信息表達(dá)、建設(shè)過(guò)程輔助等方面的重要價(jià)值，為BIM技術(shù)與工程設(shè)計(jì)、施工的深度融合創(chuàng)造了良好條件。將BIM技術(shù)引入礦山工程領(lǐng)域，借由BIM提供的溝通協(xié)作模式，有效解決礦山工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工管控等環(huán)節(jié)面臨的突出難題，成為礦山領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)、軟件創(chuàng)新的重點(diǎn)。

1 BIM技術(shù)應(yīng)用于礦山工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要性

從當(dāng)前環(huán)境看，BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用已相對(duì)成熟，在面臨復(fù)雜建設(shè)環(huán)境或多元化需求時(shí)，BIM技術(shù)能夠依托其自身優(yōu)勢(shì)，妥善處理好各個(gè)建設(shè)要素之間的關(guān)系，保證工程的進(jìn)度與質(zhì)量，同時(shí)減少建設(shè)過(guò)程的人為差錯(cuò)。在礦山工程領(lǐng)域，建筑體的設(shè)計(jì)與施工都需要圍繞礦山的安全、高效生產(chǎn)而服務(wù)，建設(shè)規(guī)模大、涉及工種復(fù)雜以及投資金額高等客觀事實(shí)的存在，均給礦山工程的建設(shè)帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。尤其是設(shè)備、管線布設(shè)等重要施工細(xì)節(jié)，一旦出現(xiàn)人為差錯(cuò)或者管理不當(dāng)，將可能直接危及礦山工程的質(zhì)量以及礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)安全。將BIM技術(shù)引入礦山工程領(lǐng)域，利用BIM概念與相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高礦山工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量，科學(xué)解決礦山設(shè)計(jì)階段存在的若干問(wèn)題，協(xié)調(diào)好整個(gè)礦山建設(shè)的各類矛盾，同時(shí)高效處理、安全保存整個(gè)礦山工程涉及的各種數(shù)據(jù)，將為礦山工程的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造良好條件[1]。

2 BIM技術(shù)在礦山工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 BIM建模的建模方法

BIM技術(shù)是在工程建設(shè)等領(lǐng)域廣泛使用的一類新型技術(shù)。以行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合利用現(xiàn)有的數(shù)學(xué)建模方法以及行業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，初步建立與行業(yè)背景、建設(shè)實(shí)踐密切相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，而后利用數(shù)學(xué)模型模擬整個(gè)建設(shè)工程，輔助建設(shè)主體完成設(shè)計(jì)、施工、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)的工作要點(diǎn)，是BIM 技術(shù)的重要特征與核心優(yōu)勢(shì)。礦山工程建筑的設(shè)計(jì)不同于一般的民用建筑，在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，建筑體的三維圖像是否與最終的施工圖紙以及礦山建筑的建設(shè)要求相吻合，對(duì)整個(gè)BIM技術(shù)的應(yīng)用效能有著重要影響[2]。從既往結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)看，模擬三維模型、建筑體計(jì)算模型、施工圖紙的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，可以依賴于多種建模方法的相互對(duì)比來(lái)實(shí)現(xiàn)，即充分利用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，完成礦山工程建筑體的結(jié)構(gòu)計(jì)算與相關(guān)分析，然后借由軟件之間的模型互導(dǎo)功能，將初步擬定的三維模型導(dǎo)入三維交互平臺(tái)做最后的校核，保證三維模型的正確性。

2.2 結(jié)構(gòu)建模及分析

在結(jié)構(gòu)建模與分析階段，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)礦山建筑的實(shí)際情況確定結(jié)構(gòu)整體模型，以及框架結(jié)構(gòu)所使用的材料，據(jù)此完成結(jié)構(gòu)整體應(yīng)力、吊車荷載等關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算與分析。參考既往的經(jīng)驗(yàn)，在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算階段，設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格按照結(jié)構(gòu)平面布置圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移等關(guān)鍵指標(biāo)的計(jì)算，然后將實(shí)際計(jì)算結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照;同時(shí)，在吊車荷載的作用下，柱頂?shù)踯囓壍赖奈灰魄闆r也應(yīng)當(dāng)與結(jié)構(gòu)整體模型相對(duì)應(yīng)。

2.3 結(jié)構(gòu)模型的導(dǎo)入

在確定結(jié)構(gòu)建模方案合理且關(guān)鍵指標(biāo)校驗(yàn)合格以后，設(shè)計(jì)人員即可將該結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入設(shè)計(jì)平臺(tái)之中，依次序完成后續(xù)設(shè)計(jì)工作。需要注意的是，在轉(zhuǎn)化模型的過(guò)程中，不同軟件對(duì)截面的定義差異，可能帶來(lái)建筑結(jié)構(gòu)組合截面不能正確顯示等問(wèn)題，針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)導(dǎo)入后的模型進(jìn)行嚴(yán)格檢查，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后將導(dǎo)入數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)導(dǎo)入模型作進(jìn)一步的完善、補(bǔ)充，保證導(dǎo)入數(shù)據(jù)符合三維設(shè)計(jì)的基本要求。

2.4 交互設(shè)計(jì)與碰撞檢查

交互與協(xié)同是BIM技術(shù)的突出特征，同時(shí)也是BIM模型發(fā)揮其核心優(yōu)勢(shì)，助力建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。目前常用的設(shè)計(jì)平臺(tái)一般為設(shè)計(jì)人員提供了相對(duì)可靠的交互設(shè)計(jì)功能，設(shè)計(jì)人員在完成礦山工程的設(shè)計(jì)工作時(shí)，只需要將礦山工程專業(yè)體系下的工藝設(shè)備配置作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，利用平臺(tái)提供的協(xié)同設(shè)計(jì)方案即可完成整個(gè)建筑體的三維模型構(gòu)建，同時(shí)確定設(shè)備、管道以及配套構(gòu)件所在的位置、分布情況。與既往的設(shè)計(jì)方式相比，將BIM技術(shù)納入設(shè)備、管道布設(shè)方案設(shè)計(jì)，能夠切實(shí)提高工程設(shè)計(jì)的效率，同時(shí)減少設(shè)計(jì)漏洞。除開(kāi)拓設(shè)備、管道、建筑等專業(yè)模型的交互設(shè)計(jì)外，碰撞檢查也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重點(diǎn)，在依靠交互設(shè)計(jì)平臺(tái)完成專業(yè)模型的組裝以后，設(shè)計(jì)人員還需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)總裝模型作最后的校驗(yàn)，尤其是碰撞檢查的進(jìn)行，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備模型、管線布設(shè)等環(huán)節(jié)存在的碰撞現(xiàn)象，輔助設(shè)計(jì)人員盡快完成碰撞問(wèn)題的處置，保證結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

礦山工程的設(shè)計(jì)與建設(shè)工作面臨若干隱患，在信息化建設(shè)背景下，探索BIM技術(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的融合方法，將專業(yè)模型的設(shè)計(jì)以及工藝參數(shù)的核算、分析等納入BIM模型之中，利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)條件，解決礦山工程設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)面臨的構(gòu)件、設(shè)備沖突等問(wèn)題，具有一定的可行性。為了保證BIM技術(shù)的應(yīng)用效果，結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)必須抓住設(shè)計(jì)階段的各項(xiàng)細(xì)節(jié)問(wèn)題，以及專業(yè)的協(xié)同、交互，同時(shí)在實(shí)踐嘗試的過(guò)程中不斷完善BIM模型構(gòu)建的具體流程。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉燕.BIM技術(shù)在礦山鋼結(jié)構(gòu)施工管理中的應(yīng)用[J].中國(guó)錳業(yè)， 2017， 035（005）：185-187.

[2]常東明， 華成龍， 張志.BIM技術(shù)在礦山法施工地鐵中的應(yīng)用探討[J].建材發(fā)展導(dǎo)向， 2018， 16（6）： 205-206.