关键词：BIM技术；基坑设计；应用
引言
伴随着国内超高层建筑的迅猛发展，深基坑工程的规模和深度也在不断扩大，更多的深基坑出现在建筑和人口密集的地区，这对基坑工程的设计提出了更高的要求。随着计算机信息数字化的快速发展，BIM技术正逐渐普及应用于基坑的设计中，因此本文对BIM技术在基坑设计中的应用与研究有着十分重要的现实意义。
1.BIM技术的特性
完整的建筑信息模型，是对工程对象的全面描述，能够连接建筑项目设计、施工和运营维护等阶段的数据、过程和资源，可被建设项目各参与方普遍使用。BIM模型一般具有以下特征：
1.1模型信息的完备性
除了对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述，还包括完整的工程信息描述，如设计信息、施工信息、维护信息以及对象之间的工程逻辑关系等。一方面，通过建立数字化的模型和工作流程，使设计过程变得可视化、可模拟和可分析计算，实现各个专业之间的信息充分利用，提高建筑信息的复用率。另一方面，由于BIM模型包含了建筑物构件、设备的全部信息，能为项目的概预算提供数据支持，提高了效率和精度，同时又为业主进行成本控制和后期运营维护提供有价值的参考意见。
1.2模型信息的关联性
信息模型中的对象是可识别且相互关联的，系统能够对模型的信息进行统计和分析，并生成相应的图形和文件。如果一个对象模型发生变化，所有与它相关联的对象将被更新，以保持模型的完整性。关联性设计不仅能提高设计的效率、减少图纸修改的工作量，而且解决了图纸之间长期存在的错误和遗漏问题。
1.3模型信息的一致性
在建筑全寿命期，各个阶段都在共同的模型中进行信息共享，不需要重新输入相同的信息。而且信息模型能够自动演化，在不同阶段模型对象可以简单地进行修改和完善，而无需重新创建，可解决大型建设项目一系列复杂数据之间的一致性和共享问题。
2.基于BIM技术基坑设计的实现
2.1支护方案设计中的BIM技术
深基坑工程设计前期需做好勘察工作，将勘察得到的结果与现有资料等进行结合，完成环境模型构建过程，此时BIM技术的运用强调将地基基础、地下管线、周边构筑物以及地质情况融入到模型中，在此基础上确定基坑支护方案。其中的基坑支护体系在BIM技术运用下主要以三维实体模型的形式展现出来，设计单位与业主等各参建单位人员可直接通过该模型，对其中的建筑物、管线以及道路等进行观察，若发现有设计问题存在，可直接在模型中整改并验证，可视化效果极为明显，对设计与施工起到一定的指导作用。
2.2协同与深化设计
BIM技术作为深基坑设计的主要难题，协同设计强调将所有基坑、基础、建筑与结构内容引入其中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在BIM技术应用下，可直接使所有内容集中在同一平台中，设计人员可结合自身设计要求进行BIM模型的构建，保证在中心文件、BIM模型可相互链接，这样其他专业也可对该模型进行查看，有利于设计变更问题的有效控制。另外，以往基坑设计中所采用的方式多表现在平面设计方面，一旦遇到具体构件设计或复杂节点问题，将面临极大的难题。而在BIM软件应用下，将直接采取参数化设计形式，使复杂构件以新组件的形式呈现，与CAD块文件相似，该组件可直接在模型中进行布置，或者利用参数调整方式对材料总量进行分析，可满足施工成本控制要求。
2.3碰撞检查策略的运用
在BIM技术中，应用较为广泛的便以碰撞检查策略为主，其对于深基坑工程设计水平的提升能够起到明显效果。尽管与超高层建筑设计相比，基坑工程无需考虑到梁与柱、管线与管线等的碰撞情况，然而也有较多如地下室结构与格构柱、工程桩与立柱桩、格构柱与立柱桩等碰撞问题。因此，将碰撞检查策略引入其中，对这些空间位置关系进行描述，可为设计人员提供相应的参考指导。同时，不同专业都可随时针对模型中的问题进行沟通，有利于设计质量的提升。
2.2物理模型与结构计算模型的信息共享与交换
基坑工程当前主流的设计方式是利用有限元分析软件（程序）进行建模计算和支护结构整体空间受力和变形分析，然后利用2D绘图工具来绘制传统的2D施工图文档。基于BIM技术的结构设计方式是：工程师将物理模型发送到结构分析软件，分析程序进行结构分析计算，随后返回结果信息，并动态更新物理模型和施工图文档。由于基坑本身所固有的特性，如结构的分散性、工程对象的惟一性、工程信息的复杂性、项目参与方各自不同的信息要求与表达方式等，使得BIM的数据表达和交换的实现异常复杂且艰难。国际协同工作联盟（IAI）为此推出的IFC（Industry Foundation Classes）为BIM的实现提供了项目数据表达与交换的标准，共享相同的BIM信息模型的各不同用途的软件平台只要符合IFC标准，就能方便地进行数据交换和链接，以输入、编辑、提取和识别所需要的信息。
3.某基坑设计中BIM技术的应用实例分析
以某工程作为实例。该工程项目的基坑在深度、长度与宽度上分别保持为23.1m，123m，63m，其中有部分位置深度可达到24.1m。基坑支护以钻孔灌注桩、地下连续墙为主，且配合四道内支撑，以此达到支护结构稳定与安全的目的。在BIM技术应用下，主要考虑在三维设计中引入Revit Structure，Redvit Architecture等软件，并进行相关模型的构建，该模型构建结束后便可以将Revit中碰撞检查策略引入，对布置后的支护结构进行分析，判断其与其它结构相冲突的情况，做好调整工作。同时，考虑到该工程场地限制问题，主要需要保证最大坡度要求得以满足的同时，使基坑支护结构标高保持合理。若利用二维图纸，很难对这些问题进行具体描述，而在Revit应用下进行三维模型构建，可使土方开挖方案更为合理。另外，在深化设计中需要做好复杂节点分析工作，比如缀板族模型图的构建，可以通过Revit实现。这样在所有模型合理设计的基础上，便可用于整个工程设计与施工指导。
结束语
总之，BIM技术的应用是现代深基坑工程设计质量提升的重要途径。在基坑设计中引入BIM技术，应正确认识技术的基本内涵与优势，保证其在支护方案设计、协同与深化设计、施工过程模拟以及系统检查等方面发挥重要作用。同时，BIM技术的应用，还需考虑到BIM团队、族库构建以及相关软件选用等问题，这样才能使BIM技术应用效果得到最大程度发挥，推动深基坑工程设计与施工质量的提高。
参考文献
[1]张建平.BIM技术的研究与应用[J].施工技术.2011.
[2]岳杰.BIM技术及其在建筑设计中的应用[J].四川建材.
[3]杨敏，赵军.BIM技术在深基坑工程中的应用探讨[J].工程地质学报.2016.
论文作者:程世耿
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/25
标签：基坑论文; 模型论文; 技术论文; 信息论文; 工程论文; 结构论文; 工程设计论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;