基于BIM的鋼結(jié)構(gòu)數(shù)字化建造技術(shù)

楊高陽 葉曉東 姚煥成 王亞磊 李定山

(中建鋼構(gòu)武漢有限公司，湖北 武漢 430000)

基于BIM的鋼結(jié)構(gòu)數(shù)字化建造技術(shù)

楊高陽 葉曉東 姚煥成 王亞磊 李定山

(中建鋼構(gòu)武漢有限公司，湖北 武漢 430000)

在鋼結(jié)構(gòu)建造中應(yīng)用BIM技術(shù)，將以項(xiàng)目為單位的模型及結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)換為以工序?yàn)閱挝坏臄?shù)據(jù)信息，具體體現(xiàn)在深化設(shè)計(jì)、材料采購、構(gòu)件制造、構(gòu)件安裝等階段的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)跟蹤等方面。通過模型信息關(guān)聯(lián)、資源集約化、工程可視化、數(shù)據(jù)智能化，大幅提高了項(xiàng)目的生產(chǎn)效率和管理水平，也為建筑工程管理模式轉(zhuǎn)型升級，實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化提供了新的發(fā)展思路。

BIM，鋼結(jié)構(gòu)，數(shù)字化建造，模型信息關(guān)聯(lián)，工程可視化

1 概述

建設(shè)行業(yè)最重要的發(fā)展是數(shù)字化建造新技術(shù)[1-3]，隨著工廠化、信息化、自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)字化建造技術(shù)正以前所未有之勢使建設(shè)行業(yè)發(fā)生巨大轉(zhuǎn)型[4,5]，同時(shí)越來越多的鋼結(jié)構(gòu)建筑采用數(shù)字化建造技術(shù)。

BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展為工程方的信息共享與協(xié)同作業(yè)搭建了廣闊的平臺(tái)，同時(shí)也為鋼結(jié)構(gòu)數(shù)字化建造提供了新的思路，使鋼結(jié)構(gòu)的全面工業(yè)化管理成為可能[6]。通過智能工藝方案設(shè)計(jì)、數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)集成、云計(jì)算技術(shù)等應(yīng)用，大大降低了管理失誤率和施工數(shù)據(jù)跨域傳遞的成本，為工程大數(shù)據(jù)庫的建立提供了技術(shù)平臺(tái)[7,8]。

2 鋼結(jié)構(gòu)BIM管理思路

鋼結(jié)構(gòu)全生命周期信息化管理(BIM)系統(tǒng)通過信息化手段對鋼結(jié)構(gòu)建造的四個(gè)主要階段——設(shè)計(jì)、采購、制作、安裝進(jìn)行管理。系統(tǒng)通過三維模型及工程進(jìn)度、造價(jià)等信息導(dǎo)入，創(chuàng)建5D鋼結(jié)構(gòu)工程信息模型，在企業(yè)設(shè)計(jì)管理、制造管理、施工管理、物資管理、安全質(zhì)量管理等職能部門的內(nèi)網(wǎng)客戶端，形成基于建筑信息模型的動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)，同時(shí)經(jīng)審核過程中的循環(huán)檢查后，業(yè)主、設(shè)計(jì)方、總承包方、施工項(xiàng)目部及制作廠等可通過外網(wǎng)瀏覽器了解項(xiàng)目信息，以進(jìn)行各自的管理工作，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)工程設(shè)計(jì)、采購、制造、施工一體化管理。

BIM系統(tǒng)包括模型自動(dòng)化處理、鋼結(jié)構(gòu)數(shù)字化建造、資源集約化管理、工程可視化管理、現(xiàn)代化終端應(yīng)用五大功能，如圖1所示。

3 鋼結(jié)構(gòu)數(shù)字化建造

鋼結(jié)構(gòu)BIM平臺(tái)，將以項(xiàng)目為單位的模型及結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)換為以工序?yàn)閱挝坏募庸?zhǔn)備、采購、制造和其他跟蹤信息，并具備過程管控功能。鋼構(gòu)數(shù)字化建造主要體現(xiàn)在深化設(shè)計(jì)、材料采購、構(gòu)件制造、構(gòu)件安裝等階段的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)跟蹤等方面。

3.1 模型信息關(guān)聯(lián)

依托鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)模型生成的BIM模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無損傳遞，在采購、制造、運(yùn)輸、安裝等各個(gè)階段可關(guān)聯(lián)的查看施工清單、圖紙、模型。

3.2 資源集約化管理

在未使用鋼結(jié)構(gòu)BIM平臺(tái)時(shí)，采用傳統(tǒng)的局域網(wǎng)絡(luò)共享材料堆場及碼單數(shù)據(jù)信息，同一項(xiàng)目材料信息只能一人使用，其他人員只能以只讀模式訪問，不能實(shí)時(shí)更新材料信息，經(jīng)常導(dǎo)致材料重復(fù)使用，影響材料管理及工藝套料人員的工作效率。材料使用情況只能通過紙質(zhì)報(bào)表層層上報(bào)，往往不能體現(xiàn)出材料使用的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)情況，時(shí)效性差。

在引入BIM技術(shù)后，采用現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集手段，實(shí)時(shí)更新項(xiàng)目材料使用情況，通過BIM平臺(tái)可自動(dòng)生成各類材料報(bào)表，大大提高了材料使用的準(zhǔn)確性及時(shí)效性。現(xiàn)場采集的材料及構(gòu)件位置信息實(shí)時(shí)上傳系統(tǒng)后，通過系統(tǒng)可視界面可精確查找廠內(nèi)材料及構(gòu)件的堆放位置，降低出錯(cuò)率，提高操作效率。

3.3 產(chǎn)品工位信息化管理

依托管理平臺(tái)將鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)流程細(xì)分為十余道常用工序和虛擬工序，指定零構(gòu)件一一對應(yīng)的工位路線，建立清晰的鋼結(jié)構(gòu)施工管理流程。所有應(yīng)用項(xiàng)目和應(yīng)用車間均能借助掃描等方式對工位路線進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋，實(shí)現(xiàn)對建造過程的跟蹤，具體如圖2所示。

3.4 建造過程實(shí)時(shí)跟蹤

對施工的零構(gòu)件粘貼系統(tǒng)自動(dòng)生成的零構(gòu)件標(biāo)簽，在完成相應(yīng)工位的施工后，進(jìn)行條碼掃描，可將構(gòu)件當(dāng)前狀態(tài)反饋到系統(tǒng)中。在施工全過程中，各工序有哪些零構(gòu)件正在施工一目了然，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，可實(shí)時(shí)掌握施工動(dòng)態(tài)。

3.5 工程可視化管理

鋼結(jié)構(gòu)BIM平臺(tái)可以將采集設(shè)備所采集的構(gòu)件加工情況、運(yùn)輸情況、安裝情況等，以不同的顏色在BIM模型上進(jìn)行顯示，使工程進(jìn)度更加直觀，各方人員都能實(shí)時(shí)形象的了解工程的建造進(jìn)度，如圖3～圖6所示。

3.6 施工過程數(shù)據(jù)智能管理

通過鋼結(jié)構(gòu)BIM平臺(tái)的應(yīng)用，將估算、采購、材料、圖紙、生產(chǎn)、成本、施工及合同等信息集成管理，形成項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)庫，可根據(jù)不同部門、不同階段、不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)需求進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出，如表1所示。

表1 施工過程信息的集成與管理

序號(hào)系統(tǒng)模塊報(bào)表序號(hào)系統(tǒng)模塊報(bào)表1工程管理工程摘要表16生產(chǎn)管理零件工位配套表2工程管理工程任務(wù)摘要表17生產(chǎn)管理零件生產(chǎn)狀態(tài)表3工程管理工程成本摘要表18生產(chǎn)管理生產(chǎn)任務(wù)唯一清單4工程管理材料清單報(bào)表19生產(chǎn)管理未完成工作報(bào)表5工程管理構(gòu)件清單報(bào)表20生產(chǎn)管理項(xiàng)目工程量統(tǒng)計(jì)表6工程管理物料清單報(bào)表21工程計(jì)量估算清單報(bào)表7工程管理油漆清單報(bào)表22工程計(jì)量材料價(jià)格報(bào)表8工程管理成本分析報(bào)表23工程計(jì)量查詢報(bào)表9工程管理材料預(yù)備情況表24工程計(jì)量估算報(bào)表10工程管理構(gòu)件狀態(tài)報(bào)表25工程計(jì)量估算附加費(fèi)分析報(bào)表11生產(chǎn)管理工程任務(wù)概覽26采購管理采購訂單報(bào)表12生產(chǎn)管理構(gòu)件狀態(tài)報(bào)表27庫存管理當(dāng)前庫存報(bào)表13生產(chǎn)管理工位標(biāo)簽28庫存管理庫存摘要表14生產(chǎn)管理構(gòu)件工位路線報(bào)表29文檔管理文檔歷史詳細(xì)信息報(bào)表15生產(chǎn)管理構(gòu)件工位配套表30文檔管理文檔注冊信息報(bào)表

4 結(jié)語

BIM管理模式是實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)品工業(yè)化、生產(chǎn)自動(dòng)化的重要信息化手段。在我國鋼結(jié)構(gòu)建造中應(yīng)用BIM技術(shù)，將以項(xiàng)目為單位的模型及結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)換為以工序?yàn)閱挝坏募庸?zhǔn)備、采購、制造和安裝信息，打通了傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)建造過程的信息壁壘，解決了施工過程信息共享和協(xié)同工作的問題，為鋼結(jié)構(gòu)數(shù)字化建造提供了新的發(fā)展思路。

[1] 余春宜.BIM技術(shù)在建筑工業(yè)化中的應(yīng)用及對策研究[J].山西建筑,2017,43(9):225-226.

[2] 紀(jì)穎波，周曉茗，李曉桐．BIM技術(shù)在新型建筑工業(yè)化中的應(yīng)用[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2013(8):16.

[3] 張 蕾.BIM技術(shù)在我國建筑工業(yè)化中的研究與應(yīng)用——以某PC住宅建筑為例[D].成都：西南交通大學(xué)，2016.

[4] 許 炳，朱海龍.我國建筑業(yè)BIM應(yīng)用現(xiàn)狀及影響機(jī)理研究[J].建筑經(jīng)濟(jì),2015(3)：10-14.

[5] 李云貴，邱奎寧.我國建筑業(yè)BIM研究與實(shí)踐[J].建筑技術(shù)開發(fā),2015(4)：3-10.

[6] 龍玉峰，焦 楊，丁 宏.BIM技術(shù)在住宅建筑工業(yè)化中的應(yīng)用[J].住宅產(chǎn)業(yè),2012(9)：79-82.

[7] 王朝陽，劉 星，張臣友.BIM技術(shù)在武漢中心項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)施工管理中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2015,44(6):40-45.

[8] 李建宏,李定山.BIM技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)制造廠管理水平的提升[J].鋼結(jié)構(gòu),2014(6)：75-77.

ThedigitalconstructiontechnologyofsteelstructurebasedonBIM

YangGaoyangYeXiaodongYaoHuanchengWangYaleiLiDingshan

(ChinaConstructionSteelStructureWuhan.CORP.Ltd,Wuhan430000,China)

BIM technology was applied to steel structure construction. The model and structure information of the project was converted into data information of processes. Which was embodied in data transformation, data sharing, data acquisition, data tracking and so on in deepening design, material procurement, component manufacturing, component installation and so on. Through the model information association, resource intensive, engineering visualization, data intelligence, the project’s production efficiency and management level increased significantly. Which also provide a new development idea for the construction project management mode transformation, and achieving the construction industry.

BIM, steel structure, digital construction, model information association, engineering visualization

2017-10-22

楊高陽(1986- ),男,碩士,助理工程師

1009-6825(2017)35-0252-02

TU712

A