BIM技術在鋼結構安裝效率提升中的研究及應用

摘要：當前BIM技術已成為我國建筑業信息化發展的核心技術之一，是當前的研究熱點。 將BIM技術的整合優化、仿真模擬、BI數據分析等功能引入到鋼結構工程建設施工中，將鋼結構設計、生產、安裝三大階段整合優化，設計指導施工現場場地布局、規避構件碰撞、融入焊接安裝工藝、杜絕信息孤島等。本文淺析BIM技術在鋼結構安裝效率提升中的研究及應用。

關鍵詞：BIM；鋼結構；鋼結構施工

引言

BIM（BuildingInformationModeling）———建筑信息模型，建筑業的第二次設計技術革命。BIM技術所建立的是一種三維建筑模型，把工程的每項相關信息以數據輸入作為建模基礎，依靠數字信息仿真功能模擬出建筑物實際包含的真實功能和信息。應用BIM技術是想從根本上消除整個工程項目在全建筑生命周期中的規劃方面、設計方面、施工方面、維護管理方面等各階段、各系統之間存在的信息斷層，以便可以實現工程全過程信息的準確分析計算和項目管理。現階段，這種建筑業信息化、高度工業化正在如火如荼地進行中，在當前不斷發展的各類科技支持之下，建筑信息化將勢不可擋，在發展過程之中也需要繼續投入相當多的努力。

1、BIM技術特點

1.1三維動態模型

三維建筑信息模型是建筑行業的第三次革命，通過模型直觀的反映出建筑全貌、結構特點和建筑特點，將二維平面轉化為三維空間，這在項目管理前期的項目策劃階段和施工階段以及后期運維階段的作用都非常大，見圖1。通常施工現場人員在拿到施工圖之后，經過研讀圖紙中各種線條繪制所表達的內容，只能在大腦中將平面圖紙進行拉伸還原三維的結構原貌。利用BIM技術提供的可視化三維信息模型可高效解決在項目決策及施工組織設計階段中容易忽視和判斷錯誤的關節施工節點，也大大降低了技術交底時的時間成本。

1.2動畫仿真模擬

動畫仿真模擬是BIM技術一大特色功能，不僅可以模擬項目建筑的施工過程，而且涵蓋了項目施工管理從初步設計到后期啟用和運維階段全過程的仿真模擬。在項目施工準備階段進行4D動畫模擬，也就是三維模型再加上項目的進度時間，根據施工組織設計模擬實際施工，制定更加合理的施工方案。在5D模擬的基礎之上加入成本、預算的信息，形成5D模型，對項目全生命周期進行成本控制；運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式。

1.3BI數據+多專業集成

此方面是BIM技術在建筑業中的重點內容，上至業主、下至各分包工程單位、包工隊，中間涵蓋了總承包、監理、各分包單位等多達十幾家甚至幾十家公司在為同一個項目進行服務，要達到整合、協調各分包單位的施工進度、條件、人員等信息以及最大限度的優化組織結構，節約成本，控制施工工期的目的，在如今越來越復雜、涉及專業越來越多的工程項目中，傳統的項目管理模式已相對落后。而BIM技術提供的多專業集成將各分包工程單位模型、進度、人員、資金以及變更、質量安全等信息整合匯總，以各種BI數據圖表的形式進行展示，使項目進展清晰透明，便于管理和協調；且BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業的碰撞問題進行協調，生成協調數據，并提供出來，杜絕各專業在集成時由于碰撞而造成的返工及資源浪費。

2、BIM技術在鋼結構施工中的應用

2.1利用5D模型劃分精確施工時間

基于BIM平臺，運用TeklaStructure軟件建立5D進度模型，并利用廣聯達BIM5D進行安裝前吊車、起重機等吊裝設備詳細位置及分工細節的模擬，以便解決吊裝設備時間、用工量的沖突問題，避免不必要的成本浪費。還可以對主結構、次結構以及圍護結構進行安裝順序模擬，在施工初步方案設計階段提供直觀、全面的動畫模擬方案，降低錯誤發生概率，縮短工期。

2.25D虛擬建造的進度管理技術

將施工進度時間與BIM信息化模型結合起來，形成5D模型，通過BIM模擬軟件展示出來，進行進度計劃與實際施工的實時對比，對比結果由圖表以及模型顏色的變化情況反饋，使項目進展情況清晰、準確、及時的跟蹤報道，以便提前制定相應的解決措施和進行方案的再優化。BIM技術的關鍵在于建筑信息模型，它又被稱之為5D模型，其包含了完整的建筑信息數據。5D模型由一個或多個三維模型整合加上工程時間信息、預算成本信息、人員組織信息等匯總而成，它包含了這個建筑結構中所有的尺寸、材料、數量、重量以及場地布局、施工工藝等信息。因此通過BIM模型進行模擬及項目管理，可由計算機數據分析生成更優化的材料供應計劃及資金供應計劃，確保施工過程中計劃合理，信息及時，避免因資金和材料不足等問題對施工進度產生影響。

2.3模型快速建立

BIM技術采用三維模型，因為每個鋼構件所選用的材料、構件所處的位置、構件選用的截面形式和構件加工的部位等信息都在該構件的信息庫中有存儲，整個建模過程結束以后，操作人員可以按結構實際需要將各構件組合成體，為后期的項目管理和施工統計上提供方便。

2.4結構三維模型分析

對整體模型施加外部荷載作用，運行結構受力檢驗，在軟件運行分析后可以把分析得出的文本結果和相關圖像輸出，通過關鍵數據及反應譜顏色上判斷結構合理性，而且輸出的結果可以應用到不同類型的BIM軟件上進行對接分析，可以反復多樣驗證輸出的分析數據和結果是否準確。

2.5細部設計與自動成圖

用戶可以利用軟件中的圖紙管理器功能按類別、用途、功能快速分類各種圖紙，方便繪制人員對各類工程圖紙管理，這樣既可以縮減繪圖時間，又可以提高圖紙的精準度。用戶在細部節點中輸入尺寸初值，根據在節點數據庫中已經預設好的運行參數，BIM軟件將按照節點的預設要求來完成節點的拼裝成型，通過軟件不斷加工處理，可以提升模型細部設計的質量，更符合實際情況；還可以利用軟件的自定義節點功能把構件的復雜空間關系簡化處理，以能夠提高節點處在制作加工時以及現場安裝時的精度要求。

2.6利用BIM技術實現信息實時共享提高合同管理效率

BIM模型不僅僅是項目信息的集成，對這些數字信息的應用更是重中之重，可以應用于規劃、設計、施工的信息集成化方法。首先，BIM模型包含著完整的項目信息，能夠支持與服務項目從規劃、設計、施工等各階段的穩定進行，提高了效率和準確性；其次，BIM技術能夠解決鋼結構在當前建筑業信息瓶頸的問題，實現在鋼結構工程中項目信息資源由全體參與者共享。BIM模型以項目為中心，模型包含單一項目數據源，項目各參與方使用單一信息源，確保信息的準確性和一致性。實現項目各參與之間的信息交流和共享，從根本上解決項目各參與方因其他交流方式形成的“信息斷層”和應用系統之間“信息孤島”問題；最后，在鋼結構建筑的建設階段，在信息模型中進行信息共享，相同的信息無需重復輸入，能夠合理地解決鋼結構項目中一系列復雜數據間的一致性和共享問題。

結語

未來應在設計中實現可持續低耗理念，施工中推廣BIM5D平臺進行全面的施工管理，運維階段進行BIM技術在多方面應用的深入研究。建筑業的發展必然朝著“綠色高效”邁進，鋼結構工程應充分利用其可回收、智能化、集約化的特點，標準化、工業化、裝配化的生產安裝形式，在大力開展BIM信息化建設的同時，完善企業信息系統、培養BIM技術及鋼結構設計的綜合性人才，以推動鋼結構的產業升級和行業變革。

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