姚煒 王富 王明輝 陸天培 孫杰毅 洪海天

摘 要：目前在建筑行業(yè)設(shè)計與施工管理中，為了提高工程的質(zhì)量，需將現(xiàn)代化信息技術(shù)與傳統(tǒng)建筑施工相結(jié)合，即BIM技術(shù)。本文通過對BIM技術(shù)進(jìn)行概述，介紹了該技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與存在問題，同時對BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)中的優(yōu)勢和現(xiàn)階段的主要應(yīng)用進(jìn)行具體分析，旨在對建筑行業(yè)的工業(yè)化提供一定理論支持。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);鋼結(jié)構(gòu)施工;應(yīng)用現(xiàn)狀;優(yōu)勢;應(yīng)用

引言

現(xiàn)代化建設(shè)離不開工業(yè)化的高速發(fā)展，也離不開建筑工程的不斷推進(jìn)。新一代發(fā)展浪潮下，各式各樣的建筑群應(yīng)運而生。隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)施工也成為了建筑行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要內(nèi)容?，F(xiàn)代工業(yè)化離不開信息技術(shù)的應(yīng)用，通過將BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)施工，對于設(shè)計進(jìn)行深化，保證高效、正確、順利實施鋼結(jié)構(gòu)施工的前期準(zhǔn)備工作，大幅提高鋼結(jié)構(gòu)施工的規(guī)范性和準(zhǔn)確性具有重要指導(dǎo)意義。BIM技術(shù)可以搭建一個信息管理框架，除了可以通過三維模型來組合各個模型中的信息，對工程設(shè)計進(jìn)行準(zhǔn)確模擬預(yù)測，還可以梳理生產(chǎn)方的各個信息，如鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選取、配件使用情況、焊接信息、工人資質(zhì)等內(nèi)容，實時更新施工過程的具體數(shù)據(jù)，使復(fù)雜問題簡單化，大幅度提高鋼結(jié)構(gòu)施工的規(guī)范性和準(zhǔn)確性，在提高施工效率的同時，幫助建筑行業(yè)的工業(yè)化邁上一個新的臺階。

1.BIM技術(shù)概述

BIM（Building Information Modeling）是美國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是一類專業(yè)性軟件，現(xiàn)在已成為我國建筑行業(yè)發(fā)展的一項重要核心技術(shù)。該建筑信息模型包含了與建筑施工項目相關(guān)的各種數(shù)據(jù)形式，如建筑的整體設(shè)計、施工方案、項目管理計劃、工程統(tǒng)計、成本核算等，其實質(zhì)是一種可視化數(shù)據(jù)模型。因此，BIM從根本上來說還是一項數(shù)字信息技術(shù)，而并不是具體的施工手段。BIM技術(shù)獎?wù)麄€項目的施工方案集中起來，通過搭建信息管理平臺來提升各部門之間的有效配合，同時對施工方案進(jìn)行模擬、預(yù)測，通過了解BIM技術(shù)的優(yōu)勢并將BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)施工，可以對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，通過將數(shù)據(jù)支持引入實際施工來減少不必要的人力、物力損失，從而促進(jìn)整個建筑行業(yè)的快速發(fā)展。

2.BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1設(shè)計與選材難度高

就目前而言，設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)首先要考慮的是其高承重性和復(fù)雜建筑設(shè)計中鋼材的整體構(gòu)型，高層建筑、復(fù)雜形變設(shè)計建筑、構(gòu)型層次差別較大設(shè)計建筑都會增加鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度系數(shù)，也對鋼結(jié)構(gòu)的安全性、承重性提出了更高要求。這種情況下，只有通過對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合性、準(zhǔn)確性評估后，才能確定此種類型建筑是否適合選用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行建造。另一方面，滿足設(shè)計要求后，選材也是一大難題。首先，要保證鋼材強(qiáng)度符合復(fù)雜結(jié)構(gòu)的安全、承重等相關(guān)要求;其次，所選鋼材料物理、化學(xué)性質(zhì)必須穩(wěn)定，不易發(fā)生形變，同時具備較好的抗疲勞性;再次，選材還要考慮材料自身成本、材料設(shè)計成本、材料運輸成本等。因此，在市場上對于各種材料進(jìn)行設(shè)計、選擇并最終得到符合條件的施工材料，需要耗費較長時間，這對于建筑公司實現(xiàn)高施工速率和高經(jīng)濟(jì)社會效益的初衷是相背離的。隨著國家對建筑行業(yè)工業(yè)化、信息化的不斷推進(jìn)，BIM技術(shù)順應(yīng)了歷史潮流，為建筑建設(shè)行業(yè)邁向工業(yè)化生產(chǎn)提供了可能。

2.2成本和施工要求高

鋼結(jié)構(gòu)施工工期較短，但由于實際施工中會遇到各種問題，為保證建設(shè)作業(yè)的安全性和施工進(jìn)度的正常進(jìn)行，常需要及時修改方案，這往往會加重鋼結(jié)構(gòu)的施工成本。因此，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工時，對于鋼材選擇、鋼材特性及抗疲勞性、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計都有嚴(yán)格要求，對于鋼結(jié)構(gòu)施工人員的技術(shù)素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力也許進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。鋼材特性的不同，也要求技術(shù)人員能夠合理進(jìn)行鋼架的架設(shè)、鋪設(shè)，需要焊接的點位也要按要求進(jìn)行焊接，同時采取切實有效的安全措施，防坍塌、防火災(zāi)，在確保人員安全的同時也要避免對鋼材的破壞與腐蝕。

3.BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)中的優(yōu)勢

將BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)對于提升建筑行業(yè)的工業(yè)化進(jìn)程優(yōu)勢明顯。首先，將BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)，可以在施工作業(yè)初期將所有計劃作出合理安排，對于高效、安全生產(chǎn)大有助益。其次，BIM技術(shù)作為一項數(shù)字信息技術(shù)，通過該項技術(shù)可以進(jìn)行三維建模，對于模擬建筑鋼結(jié)構(gòu)的主體框架，展示鋼結(jié)構(gòu)鋪建信息具有重要的指導(dǎo)作用。再次，BIM技術(shù)也可以對后期施工內(nèi)容進(jìn)行合理化模擬，有利于提高建筑施共作業(yè)效率。最后，BIM建模對于優(yōu)化工程流程，設(shè)計施工方向和及時修正施工錯誤都有明顯的指路作用，可減少人力、物力的浪費，在一定程度上減少建筑施工的安全隱患。

4.BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

4.1對設(shè)計的環(huán)節(jié)進(jìn)行深化

無論任何工作，保證其高效、正確、順利實施一定需要在前期準(zhǔn)備工作上下足功夫。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)，也是把好設(shè)計這首要環(huán)節(jié)，也是建筑施工的重要環(huán)節(jié)。為了提高設(shè)計水平，保證在材料選擇、鋼結(jié)構(gòu)搭建、關(guān)節(jié)連接、現(xiàn)場施工等設(shè)計環(huán)節(jié)減少問題發(fā)生，利用BIM技術(shù)對設(shè)計的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行深化，利用三維建模來測試各個環(huán)節(jié)是否做到了真正的符合行業(yè)規(guī)則、符合施工要求，工程施工作業(yè)是否能夠做到高效、安全，這樣才能充分滿足用戶需求，保證建筑施工安全，保證使用安全。

4.2構(gòu)建信息管理框架

BIM技術(shù)還可以用于鋼結(jié)構(gòu)施工過程中對于信息管理框架的搭建。這里的信息管理框架，主要包括生產(chǎn)方的各個信息，如鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選取、配件使用情況、焊接信息、工人資質(zhì)等內(nèi)容。這有利于對于施工的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行有效監(jiān)管，使各項信息得到一個集中化管理，對于保障施工進(jìn)程的合理推行，提升鋼結(jié)構(gòu)施工的作業(yè)水平和確保各項工作的順利開展具有重要作用。

4.3加工制作

傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)搭建主要通過技術(shù)人員，按照自己的專業(yè)化水平并借助以往的經(jīng)驗進(jìn)行施工作業(yè)。但是，我們必須承認(rèn)施工條件各有不同，鋼結(jié)構(gòu)搭建方式、材料選擇、施工方案和技術(shù)人員資質(zhì)也存在變化，因此在實際施工中勢必存在不同程度的問題，僅僅依靠工作人員把關(guān)無法使施工進(jìn)程得到有效提升。在鋼結(jié)構(gòu)施工中利用BIM技術(shù)來指導(dǎo)現(xiàn)場的加工制作，利用現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)進(jìn)行實時監(jiān)管與控制，可為施工單位提供實時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，提高鋼結(jié)構(gòu)的自動化水平。

4.4現(xiàn)場安裝

隨著工業(yè)化程度的不斷推進(jìn)，鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝不再完全依賴人工作業(yè)，機(jī)器現(xiàn)場安裝的準(zhǔn)確度也是保證鋼結(jié)構(gòu)實現(xiàn)自身優(yōu)勢的重要環(huán)節(jié)。鋼材料和配件在運輸過程中，由于部分材料尺寸較大，運輸、吊裝都存在不便，有時需要在現(xiàn)場實現(xiàn)安裝和拼接。僅通過人工對車輛空間、吊車噸位和現(xiàn)場安裝等條件進(jìn)行調(diào)試容易產(chǎn)生誤差，影響鋼結(jié)構(gòu)施工的準(zhǔn)確度。將BIM技術(shù)用于現(xiàn)場安裝，通過該項技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場安裝進(jìn)行模擬調(diào)試，利用模擬場景和模型點位現(xiàn)場進(jìn)行仿真，及時修改作業(yè)數(shù)據(jù)信息，對一方面可以及時調(diào)整施工順序，另一方面也可以更精確把握具體的尺寸信息，使現(xiàn)場安裝工作有合理依據(jù)，提高安裝質(zhì)量。

結(jié)論

將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中，加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)施工與現(xiàn)代化數(shù)字科學(xué)技術(shù)的聯(lián)系，一方面可以避免傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)計與選材難度高、成本和施工要求高的問題，另一方面也可以提升建筑行業(yè)的工業(yè)化進(jìn)程，實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)施工的高效、安全、準(zhǔn)確性。實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)加工和 BIM 技術(shù)的現(xiàn)實應(yīng)用，對設(shè)計的環(huán)節(jié)進(jìn)行深化，構(gòu)建信息管理框架，對于鋼結(jié)構(gòu)的加工制作和現(xiàn)場安裝能夠?qū)崿F(xiàn)更加方便、準(zhǔn)確和科學(xué)化管理，更加方便、準(zhǔn)確，真正發(fā)揮 BIM 技術(shù)的先進(jìn)生產(chǎn)力。

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