探究BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用

趙亮

（山東林李建筑設(shè)計(jì)有限公司）

BIM是建筑信息模型英文首字母的縮寫，是建筑業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)的第二次革命。BIM技術(shù)是通過建立一種將工程相關(guān)信息以數(shù)據(jù)型式輸入作為建模基礎(chǔ)的三維建筑模型，該技術(shù)依靠數(shù)字信息仿真功能對建筑物實(shí)際使用時(shí)的真實(shí)功能和信息進(jìn)行模擬。在工程項(xiàng)目中應(yīng)用BIM技術(shù)可以從根本上對建筑生命周期的規(guī)范方面、設(shè)計(jì)方面、施工方面、維護(hù)管理方面等各階段系統(tǒng)之間存在的信息斷層進(jìn)行消除，方便工程項(xiàng)目中管理機(jī)構(gòu)對整個(gè)工程進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計(jì)算和項(xiàng)目管理。我國現(xiàn)階段信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑工程信息化、工業(yè)高度化也不斷的進(jìn)步，在當(dāng)下高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)支持下，信息化在建筑業(yè)的普及應(yīng)用越來越廣泛，對于建筑信息化的發(fā)展，便需要相關(guān)人員投入更多的精力去進(jìn)行發(fā)展[1]。

1 鋼結(jié)構(gòu)工程的特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)工程的特點(diǎn)通常分為三個(gè)方面：

1）鋼結(jié)構(gòu)工程中使用的鋼材一般為強(qiáng)度高、塑性強(qiáng)并且韌性好的鋼材。這種鋼材的使用可以使鋼結(jié)構(gòu)工程的鋼結(jié)構(gòu)重量比用混凝土、磚石和木材等材料建造的其他結(jié)構(gòu)，尤其是以鋼筋混凝土建造的結(jié)構(gòu)重量輕很多。在大面積和大跨度的工程結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)重量輕的這一特點(diǎn)體現(xiàn)的更明顯。

2）鋼結(jié)構(gòu)工程中使用的鋼材比其他材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加均勻，結(jié)構(gòu)的受力情況和計(jì)算時(shí)的模型更加接近，有利于技術(shù)人員對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行更好的分析研究，從而提高鋼結(jié)構(gòu)工程的可靠性，使其較其他材料結(jié)構(gòu)更安全穩(wěn)定，以便達(dá)到人們對建筑物提出的各種功能性要求，尤其是對于建筑物的抗震要求，鋼結(jié)構(gòu)工程可以對其做到較好的滿足。

3）現(xiàn)階段我國鋼結(jié)構(gòu)工程中使用的鋼材已經(jīng)普遍采用工廠化制作，將結(jié)構(gòu)中所需要的構(gòu)件進(jìn)行型材的軋制，使鋼材構(gòu)件的規(guī)格尺寸可以得到統(tǒng)一，方便人們對鋼結(jié)構(gòu)工程中構(gòu)件的制作和加工，有利于實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的產(chǎn)業(yè)化升級。但是，鋼結(jié)構(gòu)工程也存在一定的缺陷，鋼結(jié)構(gòu)工程易被腐蝕和銹蝕，并且鋼結(jié)構(gòu)耐火性差。隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，技術(shù)人員正努力結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)工程中存在的缺陷進(jìn)行改進(jìn)，使鋼結(jié)構(gòu)的可靠性越來越高[2]。

由于鋼結(jié)構(gòu)工程具有以上幾個(gè)方面的特點(diǎn)，造成鋼結(jié)構(gòu)工程在施工階段比其他建筑材料結(jié)構(gòu)施工時(shí)有著明顯的優(yōu)勢。鋼結(jié)構(gòu)工程的施工速度在保證較高施工質(zhì)量的條件下施工速度較快，直接提高了工程的生產(chǎn)效率。

2 BIM技術(shù)的研究目的和意義

鋼結(jié)構(gòu)工程顧名思義，工程的建筑主體一定主要由鋼制構(gòu)件組合安裝而成的。在我國當(dāng)前大力推廣裝配式結(jié)構(gòu)的政策下，建筑結(jié)構(gòu)的未來發(fā)展方向一定是以鋼結(jié)構(gòu)工程為主要工程結(jié)構(gòu)的。鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)和安裝過程與其他結(jié)構(gòu)形式的構(gòu)件安裝更加復(fù)雜，同時(shí)全項(xiàng)目周期中信息更新效率不高，工程量統(tǒng)計(jì)困難這些問題一直是鋼結(jié)構(gòu)工程中難以解決的，我國對于BIM技術(shù)的普及和推廣就是為了通過應(yīng)用BIM技術(shù)對這類疑難問題進(jìn)行適宜的解決。加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)工程和BIM技術(shù)的結(jié)合對我國早日實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理的高效性、快捷性和精準(zhǔn)性有著十分深遠(yuǎn)的意義[3]。

3 鋼結(jié)構(gòu)工程中BIM技術(shù)的應(yīng)用

我國現(xiàn)階段建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)能力和施工技術(shù)都逐漸成熟，隨著鋼結(jié)構(gòu)工程形式的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，建筑工程中對于使用鋼結(jié)構(gòu)的功能要求也逐漸復(fù)雜。工程建筑的施工規(guī)模不斷增大，結(jié)構(gòu)整體形式越發(fā)復(fù)雜，這使得工程項(xiàng)目施工的安裝管理工作越來越困難。并且在鋼構(gòu)件制作和連接過程中，經(jīng)常會因?yàn)楦鱾€(gè)部門在設(shè)計(jì)和施工過程中的不及時(shí)溝通，往往會造成構(gòu)件制作不合理需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)修改的情況；同時(shí)因?yàn)樵诠こ讨屑夹g(shù)人員要確保圖紙信息和工程設(shè)計(jì)方案的一致性，需要對圖紙上的每個(gè)信息進(jìn)行核對檢查，導(dǎo)致總體工程任務(wù)量變大[4]。

鋼結(jié)構(gòu)工程中通過對BIM技術(shù)信息共享、數(shù)據(jù)檢測功能的應(yīng)用，可以很大程度上對工程的整體效率進(jìn)行提升，并且可以在一定程度上對工程項(xiàng)目管理方法進(jìn)行改善，而鋼結(jié)構(gòu)工程中BIM技術(shù)的應(yīng)用有以下幾方面特點(diǎn)。

3.1 建立模型速度快

因?yàn)樗袖摌?gòu)件使用的材料、所處位置、選用的截面形式和構(gòu)件部位加工的信息都儲存在鋼構(gòu)件數(shù)據(jù)庫中，所有BIM技術(shù)使用過程中會采用三維模型的方式進(jìn)行模型建立，為施工人員提供構(gòu)件組合成體，方便施工人員對構(gòu)件的安裝，同時(shí)也對項(xiàng)目的后期管理和施工統(tǒng)計(jì)提供有價(jià)值的資料。

3.2 通過三維模型進(jìn)行整體分析

通過對模型施加合適的外部荷載，對建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力實(shí)驗(yàn)，結(jié)合軟件分析后的數(shù)據(jù)進(jìn)行文本結(jié)果和相關(guān)圖像輸出，對建筑結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)行判斷。而且應(yīng)用不同類型的BIM軟件可以對輸出結(jié)果進(jìn)行多方面對接分析，經(jīng)過技術(shù)人員反復(fù)驗(yàn)證輸出數(shù)據(jù)和結(jié)果，判斷鋼構(gòu)件的準(zhǔn)確性能[5]。

3.3 軟件自動成圖和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

技術(shù)人員利用系統(tǒng)中的圖紙管理器對全部施工圖紙進(jìn)行類別、功能和用途的快速分類，方便繪制人員對全部工程圖紙進(jìn)行管理。這樣可以大大減少繪圖人員繪圖時(shí)間，并且可以更好的提高圖紙精確度。設(shè)計(jì)人員在構(gòu)件細(xì)節(jié)節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行尺寸初值的輸入，根據(jù)系統(tǒng)中預(yù)設(shè)好的節(jié)點(diǎn)運(yùn)算運(yùn)行參數(shù)設(shè)定，通過BIM軟件完成節(jié)點(diǎn)預(yù)設(shè)要求的節(jié)點(diǎn)拼裝工作，通過軟件對模型細(xì)節(jié)進(jìn)行不斷加工處理，提高模型細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，使其更符合工程實(shí)際情況；還可以通過軟件的自定義節(jié)點(diǎn)工作對構(gòu)件復(fù)雜的空間關(guān)系簡化處理，提高節(jié)點(diǎn)制作和施工時(shí)的精準(zhǔn)程度。

3.4 工程量的統(tǒng)計(jì)和投標(biāo)的展示

因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)工程中使用的原材料種類繁多，需要對截面形式和構(gòu)件類型進(jìn)行區(qū)分。使用人員可以在建模初期對模型進(jìn)行相應(yīng)工程量的分析，在軟件運(yùn)行通過后再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)信息的匯總，利用軟件報(bào)表輸出功能對輸出信息進(jìn)行核對分類，降低工程計(jì)算錯誤率和工程匯總工作的工作量。另外BIM信息共享功能的應(yīng)用，可以方便招投標(biāo)雙方更好的對工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)理念進(jìn)行把握，了解施工過程中項(xiàng)目設(shè)計(jì)的要求。

3.5 碰撞實(shí)驗(yàn)的檢測

鋼結(jié)構(gòu)工程中節(jié)點(diǎn)復(fù)雜多樣，在進(jìn)行實(shí)際施工過程中難免會因?yàn)槭┕ぜ夹g(shù)的原因產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)零件之間的碰撞和混凝土組合部分與管道搭接時(shí)發(fā)生的碰撞。通過使用軟件中模型的碰撞檢測功能，可以在施工之前對建筑工程整體節(jié)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)的安裝進(jìn)行科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)布置，通過軟件的模擬實(shí)驗(yàn)功能可以對整體工程中節(jié)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理性的檢測，保障工程實(shí)際施工中不會出現(xiàn)構(gòu)件相互碰撞的問題，加快工程整體施工安裝效率[6]。

4 結(jié)束語

綜上所述，在鋼結(jié)構(gòu)工程中對BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以有效的對施工設(shè)計(jì)和施工程序進(jìn)行精細(xì)化的分類，在設(shè)計(jì)和檢測過程中相比于傳統(tǒng)技術(shù)有著明顯的進(jìn)步，同時(shí)，該技術(shù)的應(yīng)用還可以有效提升鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)效果和施工效率。通過在鋼結(jié)構(gòu)工程中更廣泛的使用BIM技術(shù)，可以優(yōu)化在鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目實(shí)施中的設(shè)計(jì)和計(jì)算，從而做到對工程項(xiàng)目的優(yōu)化管理。在工程中怎樣更大限度使用BIM技術(shù)去進(jìn)行工程質(zhì)量和信息傳遞效率的有效提升，也將成為鋼結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的發(fā)展方向和發(fā)展目標(biāo)。

[1]彭偉.BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用研究[J].四川水泥,2015(12):103-103.

[2]王朝陽,劉星,張臣友等.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.

[3]杜煒平,孫海龍.超高層鋼結(jié)構(gòu)工程BIM應(yīng)用和思考[J].建筑技術(shù),2014,45(6):524-525.

[4]孫志偉,孟瑜,王勇等.簡析BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（下）,2017,15(3):115.