摘要：BIM技术在我国仍为应用热点，其在我国数据中心建设中的应用涉及多个方面，如三维设计、成本预算、施工运营等。BIM技术应用在提高建筑工程内部之间信息的交流和共享等方面起了重要的作用，本文主要对BIM技术在数据中心结构设计中的应用进行探讨。
关键词：BIM技术；数据中心；建筑结构设计
1.前言
随着信息技术的发展，BIM技术可实现结构设计中信息参数化、三维直观化。高效应用BIM技术，可优化结构设计，解决设计人员从施工图简化表达与实际施工脱离造成的理解不足；转变运维模式，实现土建与机电的施工协同考虑，促进建筑行业的良好发展。BIM技术的优势体现在，全专业，全方位，全过程的信息化，其可采集与处理工程数据构建立体数据模型，全面动态掌控整个工程项目。
2.BIM技术概述
目前，建筑工程的数量和规模随着工业化和城市化的进程在逐步扩大，人们对建筑的造型和功能要求有了更高的追求，导致结构设计的复杂性大幅提高，致使建筑工程项目涵盖更多信息。合理利用这些工程信息实现三维可视化模拟，可以及时优化建筑结构设计的合理性，防止由于设计不合理导致后期施工困难及其他各种问题。该技术可以使项目在保证工程质量的情况下，有效节约工程成本，合理控制工程工期。
3.BIM技术的特点
3.1信息化集成特点
BIM技术的应用能够有效整合项目中的各类信息，对建筑材料的尺寸、构件、数量等集成化处理。BIM技术信息化集成的特点一方面表现在能够整理建筑工程设计过程中产生的各类数据，另一方面则体现在对设计信息的整理。BIM技术的应用，减少了传统建筑图纸设计的工作程序和操作步骤，使传统图纸与虚拟模型产生了直接的联系，起到了相应的制约作用，从而保证结构设计的准确性与合理性。
3.2可传递的工作过程
BIM建模的过程就是实现数据之间的传递的过程，从而形成项目图纸的自动化管理。在传统的结构设计过程中，整合过程中发现一处问题，需要修改相关多张图纸及校核多处数据，而BIM技术的应用，能够实现数据的自动转换和改变，从而减轻设计人员的工作量减少图纸错漏。这种可传递的工作过程简化了结构设计工作，从而受到了建筑行业的广泛的认可。
3.3相互协调合作性
BIM技术在结构设计中的应用，有利于结构设计人员与其他各专业之间的相互协调，也有利于与施工方、业主方的管理协作。例如，通过碰撞检测在设计中减少专业冲突，通过模型展示，使设计结果更加直观，更加形象地展现给参建各方面前。
4.BIM在数据中心结构设计中的应用
数据中心作为一种特殊的功能性建筑，投资巨大，重要性高，关注度强。建设数据机房的大公司往往即有使用功能上的要求，也有外观形象上的要求，由此导致数据中心建设中既有复杂建筑立面导致的平面进退关系，也有由于具有复杂的设备排布和管线综合造成的高差关系和众多大小各异的穿层洞口。
4.1BIM在数据机房方案阶段的应用
BIM技术能够对机房结构构件、机柜设备、空调风管、通信电力桥架线缆进行初步三维模拟，适合于对模块化机房的模块进行方案排布。各专业根据初步想法对单一模块机房进行建模，结构提供预估梁柱尺寸，最终根据优选方案确定轴网和层高。通过BIM的简单建模，有效避免了前期对空间考虑不充分,导致后期层高不足的问题。
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4.2BIM技术在数据机房施工图纸设计中的应用
BIM技术的发展是基于平面设计和立体图形设计的创新，能够有效展示建筑的立体效果，使结构设计人员更直观的理解建筑立面线条变化导致平面上的进退，有利于结构设计人员判断构件设置的准确与合理性。基于BIM构件信息的平法绘图能较好实现图模一致，有效解决困扰结构人员多年图模分离每次修改都苦于对模型的烦恼。全专业协同的施工图设计可以直观反映各专业间的碰撞，有效避免结构梁与管道打架；通过各种洞口权限属性唯一性的限制，可以保证各专业在模型上洞口的唯一性，有效避免结构洞口与工艺上线井、排风井不一致的问题。通过BIM云平台的使用，更可以实现各专业修改可追述，避让责任可协同，使得结构专业明确每一次条件的修改而不把大量时间浪费在一次次对条件图上。
4.3BIM在结构复杂特殊节点设计中的应用
由于数据机房层高高、荷载重、跨度大，虽然楼层不多，但重力荷载代表值很大。在较高烈度区地震力巨大，框架结构往往无法满足规范对位移角、位移比等各种参数的要求。但框剪的剪力墙严重限制了机房大面积排布要求，更对众多空调风管和走线桥架布置造成了困难。带屈曲约束支撑的框架结构为上述情况提供了较好的解决方案，但屈曲约束支撑节点混凝土内复杂的型钢使得原本就配筋众多的框架梁柱节点内更加拥挤。为了使设计能更好地指导施工不是把问题留给施工，对屈曲约束支撑节点进行BIM三维模拟尤为必要。通过在BIM软件中真实模拟型钢、栓钉、纵筋、箍筋，合理设置型钢开洞，最终使得配筋不但量准确更排布合理，确保现场顺利实施，减少施工困难带来的质量隐患和工期延误。
4.4BIM技术在钢结构机房中的应用
数据机房一般对柱网跨度总有无尽的追求，工艺专业希望无柱并且越大越好，在一些单层机房中采用轻钢屋面的单层钢结构厂房形式能较好地满足工艺的需求。BIM技术在钢结构设计中能够对不同的钢结构型号和尺寸进行立体展示，对轻钢屋面及围护有直观的展现，有助于较少接触钢结构厂房的其他专业能有形象的理解，避免提出一些不切实际无法实现的条件。钢结构实际是一种材料较为单一的拼装结构，BIM技术在钢结构的建模过程中给施工方和设计方之间的交流提供了有效的渠道，可实现模型交付与工厂制造的对接，有利于提高钢结构设计施工的质量和效率。
4.5BIM在园区管线综合以及综合管廊中的应用
数据中心园区地下管线众多，基础、井、水管、油管、电缆、光缆组成了错综复杂的系统。通过BIM技术的模拟，能提前发现各专业之间的碰撞减少后期返工，能优化管网排布减少开挖量，能合理规划施工顺序减少反复开挖。当园区采用综合管廊时，BIM技术就更显优势，不同断面的管线排布，管廊埋深变化的调整能在模型中清晰显示；各专业协同设计共同解决问题，在狭小的管廊内做到最优化排布，提高了工程经济性也提供了后期维护便利性。
4.7BIM技术在预制拼装构件中的应用
装配式建筑是国家力推建筑工业化的一个方向，但是繁琐的预制构件拆分归并和构件详图绘制给结构工程师增加了较大工作量。预制构件从主体拆分后成了局部容易使人错乱，而利用BIM软件中的部件、零件功能较好地解决了两者之间的转换。准确的预制拼装结构BIM模型，不仅反映宏观整体，更有每个预制件的详细信息。这些构件信息有利于提高设计效率，也有利于对接自动化工厂，还有利于工程现场对构件的管理。BIM在预制拼装结构中应用更能发挥出其自身优势，提高施工效率，促进建筑项目质量提升。
5.结语
综上所述，我国的BIM在数据中心结构设计中已经有了较大较广泛的应用，但应用深度仍有待提高。受限于平法表达方式的抽象性，基于平法的图模一致出图仍不完善。受限于PKPM、YJK等软件数据的封闭性，计算软件与BIM模型软件之间的双向互通仍然存在较大问题；而计算模型要简化与BIM模型要细化存在天然的矛盾，完全基于模型对模型的数据互导是无法解决这对矛盾的也有违结构计算的初衷。BIM技术在结构设计中的应用仍有待继续研究和优化，加强对Revit、Bentley等通用BIM软件的二次开发，国产计算软件需以开放的姿态提供前后处理接口，才能够将BIM应用优势充分发挥，从而促进建筑行业健康发展。
参考文献
[1]侯新意.BIM在建筑结构设计中的应用[J].绿色环保建材，2018(6): 84-85.
[2]程春龙.建筑结构设计中BIM技术的实践[J].现代物业(中旬刊)，2018(11).
论文作者:董轶赟,巨晶
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/10
标签：技术论文; 结构设计论文; 结构论文; 建筑论文; 机房论文; 模型论文; 数据中心论文; 《基层建设》2019年第16期论文;