BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工及風(fēng)險管理中的應(yīng)用研究

曹 平

煙建集團(tuán)有限公司

BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工及風(fēng)險管理中的應(yīng)用研究

曹 平

煙建集團(tuán)有限公司

2015年全國建筑鋼材價格持續(xù)走低，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，對鋼結(jié)構(gòu)的推廣產(chǎn)生了積極有利的推動。隨著住建部對建筑產(chǎn)業(yè)的工業(yè)化和信息化推動，BIM技術(shù)的發(fā)展迎來了一個黃金發(fā)展期，技術(shù)方面正在不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域從大型復(fù)雜的公共建筑(例如：鳥巢)逐漸向常規(guī)的工業(yè)廠房擴(kuò)展。下面文章將會根據(jù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行闡述，以供參考。

BIM技術(shù)；鋼結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型的簡稱，其通過一系列例如R evit、Tekla等軟件平臺建立項目從可行性分析到后期運營管理的全壽命分析過程。而鋼結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)設(shè)計、深化設(shè)計、施工建造到后期運營管理都與BIM理念不謀而合。通過BIM技術(shù)可以極大地促進(jìn)各個階段的信息交流，體現(xiàn)一體化的設(shè)計思路。該文正是通過Tekla建立深化設(shè)計模型，賦予構(gòu)件各自特有屬性，進(jìn)而為后期施工進(jìn)度控制、材料清單建立及后期運營管理做好準(zhǔn)備。

1 BIM理念概述

BIM(Building Information Model)即建筑信息模型，它并不是指某一款軟件，而是一個包含技術(shù)和管理的行業(yè)概念，軟件只是BIM技術(shù)的應(yīng)用平臺。BIM技術(shù)通過可視化界面將每個部件的基本信息都錄入到數(shù)字化三維模型中，利用軟件對相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計處理，為設(shè)計、施工、運維等不同階段提供數(shù)據(jù)支撐。在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，BIM技術(shù)的應(yīng)用目前主要集中在詳圖深化和制作安裝方面。在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計方面，BIM技術(shù)主要是通過對三維參數(shù)化模型賦予幾何、材料、進(jìn)度、價格等相關(guān)信息，在出圖過程中對信息進(jìn)行整合，自動生成設(shè)計詳圖和準(zhǔn)確的材料信息報表，為加工提供圖紙、為采購部門提供依據(jù)。同時參數(shù)化建模可以保證模型發(fā)生變動，圖紙和報表也能自動更新，極大提高出圖效率和報表準(zhǔn)確性。在后期制作和安裝環(huán)節(jié)，軟件導(dǎo)出的排料清單可以導(dǎo)入CNC切割機(jī)，免去了手動輸入造成的二次誤差。

2 工程概況及施工風(fēng)險

廣西萬達(dá)茂一期主題公園鋼結(jié)構(gòu)屋蓋工程位于良堤路和濱堤路及兩條規(guī)劃路的合圍地塊，規(guī)劃總用地面積為342001.8m2，建筑面積為862125.7m2，主要規(guī)劃建筑物有酒店、高層住宅區(qū)、商業(yè)街、學(xué)校和幼兒園，機(jī)動停車位4920個。其中主題樂園屋蓋長165.2m、寬148.5m，投影面積約2.5萬m2。場館三維視圖如圖1所示。整個項目特點主要是工程量大、節(jié)點復(fù)雜及工期短。該工程從2015年8月份開始深化設(shè)計，歷時160余天完成施工目標(biāo)。

項目總重量大約為2000t，構(gòu)件數(shù)量近8000根，相貫節(jié)點處最多有8個，給加工制作、運輸及吊裝帶來非常大的難度。在傳統(tǒng)施工管理中，對于數(shù)目龐大的設(shè)計圖紙及繁雜的構(gòu)件信息時，僅僅依靠純手工整理特別容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失與重復(fù)，影響施工進(jìn)度。

3 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場安裝

鋼結(jié)構(gòu)以其特有材料性質(zhì)被越來越多的用在了一些跨度大、體型復(fù)雜的公共建筑上，這就對鋼結(jié)構(gòu)的安裝精確度提出更高的要求。由于大尺寸的鋼構(gòu)件在運輸和吊裝時存在諸多不便，所以大型鋼構(gòu)件的現(xiàn)場拼接不可避免。鋼結(jié)構(gòu)在選擇拼接點位置時非常關(guān)鍵，需要考慮多方面因素，如：運輸車輛空間大小、吊車起重噸位、安裝現(xiàn)場條件以及構(gòu)件吊裝時的穩(wěn)定性等。以往鋼結(jié)構(gòu)拼接點的選擇主要依靠工程師經(jīng)驗，給后期安裝帶來了諸多不確定性。

BIM軟件(以Navisworks為例)可以在施工階段對安裝過程進(jìn)行4D仿真模擬(即3維空間+時間)，將整個吊裝過程按照先后順序在虛擬場景進(jìn)行預(yù)安裝，檢查安裝過程中可能出現(xiàn)的一些安裝操作空間不足的問題。問題出現(xiàn)后可以及時調(diào)整模型拼裝節(jié)點，修改施工詳圖，避免返工造成費工費料。該軟件其核心工作原理是將Revit建好模型以NWC格式輸出，并在Navisworks中打開，在Timeliner功能模塊中導(dǎo)入施工進(jìn)度計劃Project文件，并利用選擇集功能將各個構(gòu)件與Project文件中的WBS子項連接，完成4D模型的創(chuàng)建。在施工模擬過程中軟件可以對每個關(guān)鍵節(jié)點的施工進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，為施工現(xiàn)場安裝提供參考數(shù)據(jù)。

3.2 資源配置

傳統(tǒng)資源管理中，項目人員往往通過從數(shù)量眾多的二維圖紙中人為劃分各部分資源調(diào)配，再通過Project等軟件進(jìn)行輸入整理，這種方式不僅容易出現(xiàn)人為的數(shù)據(jù)丟失及錯誤，而且在后期出現(xiàn)改動時就會比較麻煩，手動改動量較大，增長工期。而對于基于BIM平臺的項目管理中，只需要從信息模型中就可以自動生成例如材料清單、人員配置及施工機(jī)械布置等信息。在具體操作中，只需要對與所需構(gòu)件屬性調(diào)為顯性，再在其屬性中添加時間節(jié)點，那么就很容易得到帶有時間先后順序的材料進(jìn)場順序列表。

在BIM平臺的資源配置下，可以有效地對具有時間屬性的構(gòu)件進(jìn)行調(diào)配，同時也有利于工廠預(yù)制與現(xiàn)場施工的溝通。由于提前建好了項目信息模型，對于在施工前期進(jìn)行深化設(shè)計及工廠提前預(yù)制構(gòu)件留下了充足時間，保證了構(gòu)件等資源的及時供應(yīng)。

3.3 全過程管理

BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用，使得工程建設(shè)在設(shè)計工作當(dāng)中就可以解決鋼結(jié)構(gòu)在構(gòu)件制作與裝配當(dāng)中遇到的一些問題，但是無論是哪個工程，最重要的環(huán)節(jié)還是在施工現(xiàn)場的組織與管理上，對于鋼結(jié)構(gòu)工程就是構(gòu)件的現(xiàn)場裝配。所以，對于鋼結(jié)構(gòu)工程，除了在設(shè)計和制作環(huán)節(jié)當(dāng)中可以應(yīng)用BIM技術(shù)，利用BIM技術(shù)來管理好現(xiàn)場施工也是非常重要的。

總之，BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計與精細(xì)化檢驗，從而保證了精細(xì)化施工，再加上BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程管理上的應(yīng)用，使得鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)效率得到了進(jìn)一步的提升。隨著BIM技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用和普及，BIM技術(shù)一定會給工程帶來一次徹底的革命。

[1]李凱，黃振邦，于培德.BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工方案優(yōu)選中的應(yīng)用[J].鋼結(jié)構(gòu)，2015，11：88-93+82.

[2]曹曉羅，印晨曦，洪尹楠.BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的應(yīng)用[J].山西建筑，2016，16：55-56.