基于BIM的工业建筑结构设计与施工管理

引言

BIM 技术，即建筑信息模型技术，作为一种先进的数字化工具，通过三维建模和数据分析，为建筑工程的设计、施工和运维提供了全新的解决方案。在设计阶段，BIM 技术可以实现建筑信息的集成与共享，使设计师能够更直观、准确地理解建筑的空间结构和功能需求。通过 BIM 模型，设计师可以通过模拟进行多种设计方案的比对和优化，从而提高设计的效率和准确性。此外，BIM 技术还能够自动检测设计中的潜在冲突，如结构碰撞、管线冲突等，帮助设计师及时发现并解决问题，避免后期施工中的变更和延误。在施工阶段，BIM 技术则能够实现施工过程的模拟与可视化，帮助施工人员更好地理解设计意图，优化施工顺序和方法，从而提高施工效率和质量。

1 BIM 技术相关概述

BIM 技术为数字化建模的技术，于建筑行业应用，主要参与建筑项目的全部生命周期。BIM 技术支持下，工程管理人员建立综合模型，包含工程数据、建筑各个环节属性等，并参与到建筑工程始终，对其予以优化。该模型从多角度，数字化分析，对建筑项目予以可视化、模拟化与协同化管理。BIM技术应用于工业建筑工程管理工作中，可有效发挥下述四点特征，实现建筑工程管理工作优化。1）可视化：技术人员、工程项目人员均能借助 BIM 技术，以图形形式对工业建筑工程观察，有助于建筑设计交流。通过模型构建方式，工程人员可实时查看建筑物内部与外部布局情况，有助于决策者了解设计原因与所产生效果。工程设计人员还能借助可视化图像，及时发现设计中存在的冲突，并不断优化设计方案，为后续施工工作奠定基础。2）模拟性：设计人员在设计阶段能借助 BIM 技术对工业建筑工程进行全面评估，并优化设计方案，有助于减少后续施工工程中修改。3）可出图：根据施工需求，可借助计算机技术，生成平面、立体等工程施工图纸，不同图纸之间具有关联性，在工程设计更新过程中，图纸也不断完善并更新，有助于提升图纸更新速度，减少时间浪费。工程项目管理人员在该技术支持下，更加直观且准确地获取工程相关信息。

2 基于 BIM 的工业建筑结构设计方法

2.1 BIM 辅助工业建筑结构方案设计与比选

BIM 技术突破了传统二维设计局限，为工业建筑方案设计带来革新。通过参数化建模，设计人员可快速生成与调整多个方案，某化工厂项目利用 BIM 完成三套方案比选仅用两周，节省 60%时间。BIM 模型含构件几何信息与物理属性，支持结构性能初步评估，使各专业人员直观理解方案差异。钢结构用量、空间布局、施工难度成为方案关键评估指标。BIM 数据积累促进了工业建筑标准化，某汽车制造企业建立标准厂房构件库后，新厂设计周期缩短 40% 。BIM 不仅能优化单体建筑，还能改善工业园区整体规划，提高生产效率。

2.2 优化设计流程

在传统的体系下，主要是进行二维图纸传递，需要基于二维图纸形成大致的建筑结构规划理念，然后设计方案图，之后基于PKPM 设计软件搭建模型，再针对模型进行参数分析和构建设计，最终将所设计的结果进行最后调整，分析是否满足设计需求。而在 BIM 技术应用下，则可以直接基于相关参数进行设计。在设计过程中，只需要将参数信息导入到系统内，然后系统便会基于 CAD 进行数据合并和处理。在此过程中，一旦某一环节出现局部调整，则以上工序会重新进行，从而确保后续设计的有效性。与传统的建筑设计相比，BIM 技术模型搭建不仅保存了模型数据图纸信息，而且通过先进的数据更新机制，能够为用户提供关联修改和在多个应用软件间同步更新的一体化功能。首先，系统会提取柱墙以及轴网等定位数据。其次，基于完整的模型信息，通过集成的方式完成数据剖析，形成完整的建筑模型体系。最后，BIM 技术系统会通过平面剖切的方式生成不同角度的建筑结构图，并基于设计结果开展选筋设计，最终基于 BIM 工程量统计与成本优化体系进行算量统计模型组件，从而形成完整的建筑施工图。

2.3 模型构建与优化

在基于 BIM 技术的建筑工程智能化审查框架下构建 BIM 模型时，依据采集到的数据开展模型搭建工作，按照建筑的实际结构和空间关系，精准塑造建筑的三维几何形状，使模型具备直观的可视化效果。完成搭建后，进行信息录入，将建筑的各类属性信息，如建筑材料、设备参数、施工进度计划等，准确无误地输入模型，实现数据与模型的深度融合。随后开展校验工作，对模型中的数据准确性、逻辑关系合理性进行检查，及时修正错误。为提高审查效率，对模型进行优化，简化不必要的细节结构，去除不影响审查关键信息的冗余部分。

3 基于 BIM 的工业建筑施工管理措施

3.1 进度模拟与优化

利用基于 BIM 的进度模型，可以对施工进度进行模拟。通过设置不同的施工场景和参数，模拟施工过程中可能出现的各种情况，如资源供应不足、施工工艺变更、天气变化等对施工进度的影响。根据模拟结果，对施工进度计划进行优化，合理调整施工任务的顺序、持续时间和资源分配，确保施工进度计划的合理性和可行性。例如，在模拟施工过程中，发现某一施工阶段的资源供应延迟，导致后续施工任务无法按时进行。通过分析模拟结果，调整施工进度计划，提前安排其他施工任务，或者增加资源投入，以确保整个项目的施工进度不受影响。

3.2 加强质量管理

在质量管理领域中，BIM 技术可以提供全面的解决方案，它整合了记录、追踪以及解决施工过程中出现的质量问题的平台功能。通过将现场检查的结果与 BIM 技术紧密地结合起来，可以迅速地定位问题所在，并采取相应的修正措施，从而显著地提高了问题处理的效率。此外，这种方法还有助于防止同样的问题再次发生，确保施工过程的连续性和质量的稳定性。BIM 技术同样支持创建详尽的质量检查计划，确保施工过程中的每个关键点都能得到充分的检查和监控。通过对历史数据的深入分析，BIM 技术能够帮助识别潜在的风险和问题，使项目团队能够提前采取预防措施，从而进一步提升整体的施工质量。

结语

实践表明，BIM 技术在工业建筑结构设计与施工管理中的应用已从概念验证阶段迈向实质性落地。通过分析实验数据系统可知，BIM 技术不仅能解决设计阶段碰撞检测，优化问题，还能在施工环节实现精准管控，降本增效。特别是在大型复杂工业建筑中，BIM 技术集成应用更能发挥技术优势。未来，随着物联网、人工智能等新技术与 BIM 深度融合，工业建筑智能化设计与精细化管理将迎来更广阔的发展空间，为工业建筑全生命周期质量提升与成本控制提供强有力的技术支撑。

参考文献

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