BIM技術在復雜裝配式鋼結構中的應用

許 洪 云

(北京語言大學，北京 100000)

裝配式鋼結構是指建筑的結構系統由鋼件構成的裝配式建筑[1]。與傳統鋼結構相比，裝配式鋼結構應當是鋼結構、維護系統、設備與管線系統以及內裝系統的和諧統一。滿足安全、適用、經濟、綠色、美觀的要求，提高鋼結構建筑的環境效益、社會效益以及經濟效益。

BIM技術是目前較為新興主流的設計技術，被稱為繼CAD后的又一次革命。BIM技術有利于項目的可視化、精細化建造。《裝配式鋼結構建筑技術標準》指出裝配式鋼結構建筑宜采用建筑信息模型(BIM)技術，實現全專業、全過程的信息化管理[2]。

1 BIM技術在復雜裝配式鋼結構設計中的應用優勢

裝配式鋼結構構件以及細部節點板、高強螺栓均在工廠進行生產，然后運至施工現場進行組裝。相比于混凝土結構，復雜的裝配式鋼結構對構件的制作、安裝精度要求較高。以往的設計資料都是二維的，設計人員無法直觀有效的發現設計過程中存在的問題[3]。通過對三維BIM技術的應用，結構設計人員能夠準確的反映設計信息、細部尺寸，并且通過模擬裝配、碰撞檢查找出設計階段存在的問題，還方便工程量的統計。

2 工程實例應用分析

本文以古生物化石博物館為例，介紹BIM技術在裝配式鋼結構設計中的應用。

2.1 項目概況

擬建古生物化石博物館位于天津市津南區天津大學北洋園校區西南部，總建筑面積為5 198.70 m2，主要功能為展覽。建筑總高22.45 m，結構設計使用年限為50年，如圖1所示。

2.2 建模流程

本項目采用Revit軟件進行建模。在此項目中，建筑造型獨特，采用較多的異形鋼梁、鋼柱，各構件交錯連接，結構形式復雜。首先根據結構計算軟件的分析結果定義族庫，錄入構件以及節點信息，然后進行三維模式下的施工圖繪制，包括結構框架繪制以及節點詳圖繪制，如圖2所示。在同一個BIM模型中分別建立建筑、結構、設備模型。然后進行結構預裝配檢查，最后與建筑、設備模型進行碰撞檢查。建筑、結構、設備專業BIM模型如圖2所示。

2.3 細部節點構造

裝配式鋼結構節點宜采用螺栓連接。為了確保復雜裝配式鋼結構的安全可靠、體系穩定，節點連接需精確可靠。對于一些復雜鋼結構，節點連接形式往往較為復雜，采用二維圖紙難以快速使施工人員理解。通過BIM技術建立的鋼結構節點模型，可以提高可視化與模擬性，如圖3所示，為保證拼裝時的節點精度對節點建模細致可靠。

2.4 裝配構件進行模擬裝配

裝配式施工是整個項目中最為復雜的階段，實際施工時還需要考慮工期、工序等問題。采用BIM技術中的Navisworks軟件可以進行施工環境的4D模擬(見圖4)，將三維設計模型與時間關聯，清晰明確的表現出裝配構件的工期安排[4]。

2.5 碰撞檢查

采用BIM技術進行碰撞檢查是二維設計圖紙所不具備的優勢所在。表1為本項目鋼結構部位于建筑、設備專業發生碰撞的部分位置統計；圖5為優化前后的對比。

表1 部分碰撞位置統計

3 BIM軟件在裝配式鋼結構設計中的不足

裝配式鋼結構的設計施工流程如下：

設計院出具鋼結構施工圖→鋼結構廠家進行深化設計→施工單位進行現場裝配。

現階段的BIM數據僅停留在設計階段，不能很好的與鋼結構廠家進行對接，鋼結構廠家仍需通過二維設計圖紙進行深化設計，造成工作量的浪費。施工單位也不能利用根據鋼結構廠家的深化模型進行更細化的模擬裝配，使得BIM信息僅停留在設計階段。使用過程中應制定統一的BIM參數，保證設計單位、鋼結構深化單位與施工單位的信息流的通暢。

4 結語

本文以古生物化石館為例，探討了BIM技術應用于裝配式鋼結構中的設計流程。通過采用BIM技術，可以提高鋼結構設計效率以及加工精度，通過模擬裝配能夠在設計階段解決裝配過程中可能出現的問題。可視化模型的構建，還能夠更加形象直觀的指導施工進程，減少施工過程中由于圖紙不清楚不清晰產生的問題，減少施工洽商以及變更造成的量單變化，總體上有利于裝配式鋼結構建筑的發展。