摘要：文章通過介紹BIM的技術特點，分析了吉林大劇院施工項目的重點和難點，結合實際情況將BIM技術應用于鋼結構工程項目中，實現(xiàn)了鋼結構施工一體化管控，大幅提高了生產效率和智能化管理水平，創(chuàng)新地改造了傳統(tǒng)鋼結構工程管理模式。

關鍵詞：BIM技術；鋼結構；可視化；吉林人民大劇院；施工管理；建筑工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU29 文章編號：1009-2374（2016）08-0045-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.024

BIM技術即建筑信息模型（Building Information Modeling），是通過對建筑工程項目各項工程項目各相關信息數(shù)據的整理，建立建筑模型，以數(shù)字信息仿真來模擬建筑物的真實狀況。BIM技術與傳統(tǒng)技術相比較，具有五大特點，分別是可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性。目前，傳統(tǒng)的建筑工程管理模式仍然被鋼結構施工所沿用，深化設計、制作、安裝等各環(huán)節(jié)信息在施工過程中相對獨立，存在信息交換滯后、不準確，從而浪費了大量的人力、物力和財力。BIM技術的發(fā)展為鋼結構施工提供了新的發(fā)展方向，為建立數(shù)字化和全面工業(yè)化管理奠定了基礎，為工程各方面的信息共享與協(xié)同作業(yè)創(chuàng)建了平臺，并為鋼結構精細化管理引進了先進的技術和手段。BIM技術對人、機、料等施工信息進行關聯(lián)綁定，并對全過程的狀態(tài)進行追溯。借助BIM技術，可以建立可視化的動態(tài)數(shù)據庫以及常備材料庫和鋼結構施工全過程驗收體系，對物流過程進行全方位追溯，進行準確、高效的材料快速盤點，進而實現(xiàn)施工進度和造價的可視化管理以及各參與方的信息共享，提高材料綜合利用率。同時應用智能工藝方案設計、自動化排版套料、數(shù)控設備聯(lián)網集成、云計算技術，使管理失誤率和施工數(shù)據跨域傳遞成本大大降低，也提供了建立工程大數(shù)據庫的技術平臺。

1 工程概況

吉林市人民大劇院位于南山街東側，北臨松花江，吉林市人民大劇院總建筑面積為37007.98m2（其中地上建筑面積為27985.12m2、地下建筑面積為9022.86m2），主要由1個大劇院、1個小劇院、4個電影院以及辦公配套用房四部分組成，不設人防工程，建筑高度為34.6m，地上4層，地下1層。建筑結構為框架-剪力墻，屋面工程采用鋁合金錘紋直立屋面板。劇院類型為乙等劇院，建筑等級為三級，地基等級二級，基坑安全等級一級。劇院外形以滿族風俗文化為基礎，細節(jié)上增添了很多地域特色。4個影院分別以吉林市的四季“春、夏、秋、冬”命名，內部設計融合不同季節(jié)的美景。大劇院可容納1500余名觀眾，算上影院和小劇場，能容納2600多人。

2 工程施工重點與難點

吉林市人民大劇院于2013年8月開工，于2015年7月28日通過竣工驗收。由于吉林屬于高寒地區(qū)，該劇院有效工期僅有15個月，而國內同類劇院建設一般需要4年時間，最短也要3年，該劇院成為國內大劇院建設歷史上工期最短的項目。大劇院緊鄰松花江，升降式主舞臺臺倉設計深度為18.3m，公司直面涌水量大、地質中含大量大卵石，錨索成孔困難或無法成孔的困擾，整個主體工程面臨、大跨度、大空間、異性結構多、工期緊等難點。作為整個劇院亮點的大堂頂部設計，具有以下四個施工難點：

第一，吊頂面積大，多曲面。劇院的主體結構采用的是球形設計，吊頂與外幕墻的接口處為高低起伏曲線設計，內墻與外幕墻間的吊頂采用弧形設計。多曲面外加穹頂形的設計施工難度非常大。

第二，吊頂橫向縱向均為彎曲弧形造型，跌級燈槽人工定點放線較為困難。大廳墻面為GRG造型，由于墻面存在弧度造型和門洞、消防栓等，GRG要滿足造型需求并與門洞、消防栓等精準對應存在困難。

第三，現(xiàn)場限制性大。因設計的頂面與實際場地多處地方有碰撞，墻體非常突出的柱墩、挑檐板以及預留的空調空洞等都在制約著內墻的標高。

第四，網狀鋼結構的固定要求苛刻。二次鋼構轉換層的固定點不能焊接，也不能抱箍，只能套接在主體結構的球形受力點上，固定非常困難。另外，球形點位的定位也是一個非常大的難題。

3 BIM技術在鋼結構施工過程中的應用

為了解決施工現(xiàn)場存在的諸多難題，項目借助BIM技術完成策劃，劇院頂部采用跌級雙曲面流線型設計，用3D掃描儀采集數(shù)據，科學拼接和分析，精確建構模型，材料編號加工，彰顯設計效果?，F(xiàn)場拼裝屋蓋鋼結構罩棚2萬余m2，公司利用BIM中的全站儀，將模型坐標精確定位到現(xiàn)場以方便安裝，編制大跨度鋼桁架梁采用400噸履帶吊整體吊裝方案以及復雜曲面鋼網架分片吊裝方案，完成鋼結構施工。

3.1 施工模擬

首先進行現(xiàn)場三維掃描，對項目進行實地考察，針對建設地點、氣候條件、地理環(huán)境等相關因素，結合設計、規(guī)范等資料，采集現(xiàn)場1∶1真實點云數(shù)據，得出點云模型，如圖2所示；其次進行坐標系匹配。利用三維模型及現(xiàn)場采集到的特征點數(shù)據將現(xiàn)場坐標系與模型和圖紙進行匹配，方便后期施工運用。三維模型及點云數(shù)據能夠很清晰地反映施工細節(jié)和現(xiàn)場情況。我們通過這項技術，預先解決大部分的施工問題，大幅降低后期的返工率和由錯誤引起的設計變更，并將施工策劃的深度提升至下單圖水平，策劃的成果直接用于材料下單，不但提升了施工精度，也改變了傳統(tǒng)的流水施工模式，將工期大大縮短，是目前運用BIM技術的核心內容。

3.2 碰撞檢查

3.2.1 建立設計模型。現(xiàn)場的建模工作主要由“犀?！避浖瓿?。通過對已有圖紙的分析建立初始模型。因為部分區(qū)域的設計頂面到鋼結構主體的高度超過10米，現(xiàn)場還需要制作鋼結構轉換層。由于涉及到鋼結構承重問題，轉換層模型的建立與調整要求廠家全程參與。如圖3所示：

3.2.2 進行設計模型模擬安裝，碰撞調整。將初始模型根據軸網和特征柱位置匹配到現(xiàn)場點云模型中，綜合考慮預留轉換層、風口、柱墩等部位，將模型大面調至標高適合部位，查找碰撞部位。最后進行綜合碰撞調整。轉換層需隨鋁板弧度造型走，在完成鋁板初步碰撞調整后，結合轉換層鋼架模型綜合碰撞，調整模型與現(xiàn)場不符部位。鋼架調整需得到廠家確認。

3.3 分模下單，定位安裝

經過碰撞調整，并經各方確認后的模型即可進行分割、排版下單工作。由于頂面鋁板呈放射狀，所以下單尺寸并非模數(shù)化，每一塊鋁板的尺寸及角度都不一樣，為方便管理，每塊鋁板下單時都有唯一編號，對規(guī)格、安裝位置等信息進行標注。在前期模型調整完畢，完全匹配現(xiàn)場點云模型后即可進行安裝定位工作。因為模型坐標已與現(xiàn)場吻合，直接在模型中提取相關數(shù)據即可直接在現(xiàn)場施放，十分快捷精準。鑒于現(xiàn)場施工環(huán)境及安裝工藝，無需定出每塊鋁板安裝點。將鋁板分為若干小區(qū)域，只需定出該區(qū)域鋁板安裝起始點位后進行安裝，再整體檢核該區(qū)域即可。

4 結語

在社會發(fā)展的“新常態(tài)”下，BIM技術在鋼結構建筑施工中的運用，很好地印證了如今可持續(xù)發(fā)展的時代主題，不僅增強了施工管理過程中的直觀性，還提高了施工進度和成本造價等相關信息共享的及時性與準確性。吉林市人民大劇院通過運用BIM技術，使得施工全過程實現(xiàn)了高效性、經濟性、簡便性、直觀性和安全性。在項目施工的初級階段，BIM技術首先協(xié)調了設計師與材料、結構、設備等各種實際問題的關系，并進行靈活變化，提供了多項備選的應急措施，直觀高效地展現(xiàn)最優(yōu)結論；其次是對人力、物力和財力進行優(yōu)化配置，通過建立節(jié)約時間和精力的數(shù)據平臺，對施工過程中的各項工作進行系統(tǒng)化統(tǒng)籌，對成本數(shù)據進行高效處理，從而全面清楚地展現(xiàn)成本信息，及時了解和應對施工過程中的成本需求；最后是直觀地建立鋼結構工業(yè)建筑模型，實現(xiàn)四維立體的可視模型，便于觀察和改造。在工業(yè)建筑的施工階段和運行階段，BIM技術的使用，借助計算機技術監(jiān)控整個鋼結構工業(yè)建筑群體的全建筑生命周期，在發(fā)現(xiàn)問題時及時報告，并且提前整合出將要面臨的各種隱患問題，提高鋼結構工業(yè)建筑的安全性能，減少不必要的經濟損失。

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作者簡介：溫愛明，男，山西人，中鐵十七局集團東北指揮部執(zhí)行總經理。

（責任編輯：蔣建華）