BIM技术在水工结构设计中的研究简述

BIM技术在水工结构设计中的研究简述

王栋

青海大学水利电力学院青海西宁810016

摘要：随着BIM技术的发展，能够和越来越多的方面契合，凸显了BIM技术在现代建筑中的绝对优势。在水利方面，对于设计方面要比普通民用建筑要复杂的很多。利用BIM技术的设计可视化的特点，解决了水利设计方面的很多问题，为水利设计、施工等方面提供了便利，提升了水利施工的工作效率，带来了很大的经济效益。

关键词：BIM的新领域应用；建筑信息模型；水利水电；水工结构

前言

利用BIM技术，可以实现结构设计的数据和信息以模型的方式再用3D的形式进行表达，为水利水电工程在结构设计方面及宏观决策上找到了有效的理论方法。到目前为止可视化仿真的方法很多［１～4］，BIM技术在一定程度上满足了其大坝设计的某些结构方面的要求，但是在系统研发的过程中却存在一些问题。利用BIM技术实现结构的细部设计流程的整个过程都需要程序的设计，并且开发的周期比较长。建筑信息模型（ＢＩＭ）［5］技术可以通过数字信息仿真模拟建筑物具备的真实信息，包括三维几何形体信息及非几何信息（如建筑构件的材料、质量、价格和进度等）。良好的功能特点为水工结构的设计带来了很大的便利，提高了整个工程的施工效率。

BIM介绍

BIM，在英文含义为BuildingInformationModeling,意为“建筑信息模型”。本文将ＢＩＭ技术引入水利水电工程的结构设计信息领域，以ＢＩＭ产品中的一款核心软件REVIT为开发平台，充分利用其可视化、三维操作等优点，对水利工程进行可视化的设计。其中又可以通过应用程序接口（ＡＰＩ）实现结构设计的可视化查询，极大简化了普通设计中所带来计算复杂，程序繁琐的问题。下图是BIM在水工设计中的应用实例。

应用介绍

由于水利工程造价具有高造价、个别性、动态性、层次性、兼容性的特点，如果应用BIM技术那么将会在在水利建设项目造价管理信息化方面带来积极的促进作用：一是可以提高工程造价的工作效率，通过BIM技术建立三维模型的过程，可以对计算工程量随时调用，及时对动态变化的结构设计情况进行记录，还可以很好的解决漏项和错算问题，提高清单计价工作的准确性;二是通过BIM技术的模型碰撞对工具优化方案进行检查、不但可以消除工艺管线冲突，而且造价工程师还可以与设计人员协同工作，从造价控制的角度对工艺和方案进行比较选择，这样就可以有效控制设计变更，降低工程的投资。采用基于BIM技术的三维设计和协同设计技术为有效的解决上述问题提供了可能。通过基于BIM技术的设计软件，建立了一个项目施工各环节协同工作平台，设计人员可以在不改变自己原来设计途径的同时，只是通过二维方法绘图，就可以自动生成三维建筑模型，并为大坝下游各工程单位提供含有BIM信息的布置条件图，增加专业沟通，实现了工程信息的共享。

通过BIM的应用，湖北水院［6］认为BIM能够适应设计阶段由粗到细的工作要求，可应用到从早期项目规划到施工图设计的各阶段，并可加快方案比较选择过程，提高工程量估算的精度和进度，保持前后工作的相互衔接，降低了出错的概率；并实现了更高程度的可视化，不仅可以得到各种类型的三维模型，在此基础上还可以进行效果图设计、三维动画的设计，而且出任意方向平面图也变得十分方便。

BIM技术在设计方优势

（1）可视化交流：基于BIM软件进行三维建模，能够快速准确的生成大坝的各部分图纸，减少了传统的二维设计中绘图的繁琐工作，大大地提高了设计工作效率。

（2）联动化设计：在传统的二维设计时，会有由工作人员失误造成的错误。当应用BIM建模之后，所有视图、剖面以及三维图之间具备相互联系的功能，当一处改变以后其他的地方也会随着自动修改，非常方便。

（3）多专业协调：在整个结构设计的过程中，各种专业的设计成果可以明显的显示到一张图纸上。

（4）多信息关联：可以全面涵盖项目决策中所需要的几何图形、成本、进度等信息，为最后的决策奠定了良好的基础。

另外从具体方面来说，在建造水利工程之前我们需要对项目进行一个完整的了解，BIM在保证正确找寻设计方法，加快项目进程具有得天独厚的优势。对于设计出来的水工结构模型以3D形式呈现出来对于合作沟通，达成共识很是便捷。当然大坝安全稳定是结构设计中一个很关键的因素，所以模拟大坝的工作这个环节必不可少，而BIM可以对整个施工过程进行模拟，对于以后的工程管理来说，将更加高效。

总结

BIM技术的出现，使工程造价管理与信息技术紧密结合起来了，必将对工程造价带来深远的影响。而在水工结构设计中的一些结构性的数据分析计算、结构使用中应力状态建模等，以及整个项目的设计施工、管理在有了BIM技术的辅助后将变得更加快捷、方便。目前，国内部分水利水电勘测设计单位已经引进了三维设计软件，并结合BIM技术实现了共同设计，在提高水利工程造价的准确性和时效性方面进行了有益探索。随着BIM技术的不断发展以及与水工结构设计的不断融合，相信会对水工结构的设计起到巨大的推动作用。

参考文献

[1]张细兵，殷瑞兰．平面二维水流泥沙数值模拟[J].水科学进展，2002，13（6）：666－669．

[2]丁君松,邱凤莲.汊道分流分沙计算[J].泥沙研究，1981（1）：3-5．

[３]韩其为，何明民，陈显维．汊道悬移质分沙的模型[J].泥沙研究，1992（1）：44－54．

[4]苗倩.BIM技术在水利水电工程可视化仿真中的应用[J].水电能源科学,2012(10):139-142.

[5]王船海，向小华．通用河网二维水流模拟模式研究[J].水科学进展，2007，18（4）：516－522．

[6]湖北省水利水电勘测设计院花坪河大坝项目BIM应用介绍.