BIM技術在鋼結構廠房建造中的應用研究

龍飛 宋慶明

鋼結構廠房的主要承重構件為鋼材，其在施工過程中很容易出現質量問題，并且由很多因素引起，包括施工人員的技術水平、違反工藝操作以及工藝不當等。通過BIM技術的使用，可以提前對鋼結構的安裝制作過程進行模擬，對可能出現問題的工序采取必要的改善措施，從而保證鋼結構廠房的質量。

一、BIM技術概述

1.BIM的概念

BIM技術全稱為Building Information Modeling，即建筑信息模型，其能夠實現建筑信息的集成，并且貫穿于從設計開始的建筑工程全生命周期內。BIM技術會建立一個三維模型信息數據庫，能夠儲存建筑工程中的所有信息，并且業主、設施運營部門、施工單位以及設計單位都基于此模型開展工作。這樣就可以提高建筑工程的施工效率、降低投資成本，實現可持續發展。BIM技術的應用核心就是建筑工程三維模型的建立，并且通過數字化技術能夠為模型提供符合實際情況的、完整的信息庫。三維模型數據信息庫，包含了建筑構件的狀態信息、專業屬性、幾何信息，以及空間、行為運動等非構件的狀態信息。建筑工程三維信息模型的應用，能夠極大的提高建筑工程的信息集成化，并且能夠為所有參與方提供一個信息共享和交流的平臺。

2.BIM技術的特點

BIM技術的特點包括可視化、協調性、模擬性以及優化性。可視化即所見所得，建筑工程的可視化具有重要的意義。BIM技術的使用，能夠將傳統的線條式構件以三維圖形的方式呈現給人們。雖然建筑工程設計也有類似的效果圖，但是效果圖只包含構件的顏色、位置以及大小，構件之間的反饋性以及互動性比較差。BIM技術能夠實現構件反饋性以及互動性的可視化。這種可視化不僅能夠用于報表生成和效果圖展示，同時其還能夠實現運營、建造、設計過程中決策、討論以及溝通的可視化。

建筑工程中的一個重要內容就是協調，建筑工程全生命周期過程中，各方都在努力開展協調工作。當建筑工程遇到問題時，各方會組織起來進行溝通協調，尋找解決的辦法。建筑工程設計過程中，經常出現各專業的設計師協調溝通不到位而導致的碰撞問題，而BIM的協調性服務就能夠很好的解決這些問題。除此之外，BIM技術還能夠解決地下排水布置與其它布置的協調、防火分區與其它布置的協調、電梯井布置與凈空要求的協調等。

BIM技術的模型性不僅能夠模擬建筑模型，還能夠模擬一些無法操作的事物。比如在設計階段使用BIM技術，能夠做一些熱能傳導模擬、日照模擬、緊急疏散模擬以及節能模擬等。建筑工程的各環節都可以使用BIM技術進行模擬，進而保證施工的科學性以及合理性。

建筑工程施工過程中一直都在優化，BIM技術的出現能夠提高這種優化的效果。建筑工程的優化受到時間、復雜程度以及信息的影響。如果缺乏準備的信息，那么優化則無從談起，BIM技術能夠提供規則信息、物理信息、幾何信息以及建筑物的變化信息。隨著建筑工程的不斷發展，當前的很多建筑物復雜程度都比較高，超過了技術人員的能力上限，這時就需要借助科學技術，比如BIM技術。

二、鋼結構廠房概述

1.鋼結構廠房的概念

鋼結構廠房就是以鋼材作為主要的承重構件，包括鋼屋蓋、鋼屋架、鋼結構基礎、鋼梁、鋼柱子等。我國的鋼產量一直都比較高，因此很多廠房都開始使用鋼結構，并分為重型鋼結構廠房和輕型鋼結構廠房。鋼結構建筑具有較好的環保性能，其施工過程周期也比較短，能夠降低建造成本。鋼結構廠房具有較好的抗震性、抗風性、耐久性、保溫性、隔音性、健康性、舒適性、環保性以及快捷性。

2.鋼結構廠房的優缺點

鋼結構廠房的優點：用途廣泛，可以用于飛機庫、體育場、辦公樓、倉庫、工廠等，適合大跨度建筑與高層建筑。施工方便，所有的鋼構件都可以直接在工廠加工完成，運輸到施工現場之后直接拼裝即可，能夠極大的縮短施工周期。經久耐用，使用BIM技術設計而成的鋼結構廠房能夠抵抗各種惡劣天氣，并且維修也比較簡單。美觀實用，鋼結構廠房的外形線條比較簡單，具有較強的美觀性。造價合理，鋼結構廠房的施工周期較短，并且自重比較輕，因此具有較高的綜合經濟效益。

鋼結構廠房的缺點：鋼結構使用的鋼材經常出現質量問題，并且在施工過程也容易出現各種質量問題，并且多發于重要工序。很多廠家沒有正確的使用鋼結構廠房泡沫，填充物使用的是無阻燃材料，增加了火災發生的隱患。

三、BIM技術在鋼結構廠房建造中的應用

1.招投標階段的BIM技術

鋼結構廠房工程招投標階段，可以直接從設計單位獲得BIM技術模型。這樣能夠避免重復建模的錯誤率，也能夠縮短時間。BIM建筑模型中需要有屋面板面積、墻面板面積、樓梯、門窗等方面的內容。如果設計單位沒有建模，就需要自己建模。目前市面上的建筑模擬軟件比較多，因此可以根據自己的實際情況選擇符合的軟件。不同的模擬軟件實現的功能不同，比如某些軟件可以進行水電等的三維模型設計。通常三維模型軟件中都含有建筑的主要參數點，制作模型的時候可以參考這些參數點，設計出更貼近鋼結構廠房實際的三維模型。

2.鋼結構設計過程中的BIM技術

通過BIM技術設計出來的圖紙，每一張圖紙都代表一項獨立的設計內容。傳統鋼結構制作建筑圖紙時，首先應該設計出平面圖紙，然后根據平面圖紙以及剖面圖紙進行立體圖紙模型的制作。并且在圖紙制作的過程中，設計人員還需要根據工程的實際情況，對圖紙進行改進。這樣通過不斷的修改圖紙，才能確保建筑的穩定性和安全性。這種方式對施工人員的安全性要求比較高，需要設計人員有大量的時間以及耐心。但是使用BIM技術能夠緩解設計人員的壓力，設計人員可以通過相關的BIM設計軟件設計出鋼結構的三維模型，如果需要的話還可以轉換為二維圖紙。這樣設計人員在工作過程中能夠專注于三維模型的建立，并且設計的效率比較高，同時設計時間也得到減少。設計人員還可以在軟件中根據自己的想法進行圖紙繪制，其精準度高于人工手繪。同時設計圖紙中中包含的信息與鋼結構廠房的實際情況基本一致，使得設計圖紙的可靠性得到提高。

3.協同工作和碰撞檢查

BIM三維模型技術能夠將鋼結構廠房工程中的各方結合在一起，并且為參與方提供一個相互交流信息的平臺，這樣不同專業設計出的模型能夠相互交流并且融合，實現不同專業之間的共同工作。除了能夠進行工作配合之外，還能夠分辨鋼結構廠房中的線和構件。傳統建筑中對線和構件進行分析時需要將所有的圖紙結合在一些進行對比，這種方式有時候會造成信息的遺漏。如果在施工過程中發生問題，不僅會提高工程的施工成本，并且施工也不能按時完成。而通過BIM技術進行圖紙設計時，能夠及時地檢查出圖紙中存在的各種問題，使得設計人員能夠很好的清楚問題所在，并采取相應的解決措施。鋼結構廠房中使用BIM技術能夠極大的提高設計人員的效率，同時還能夠提高鋼結構廠房的質量，為人們生產生活提供很大的便利。

4.加工制造過程中的鋼結構應用

鋼結構廠房的構件一般都是在工廠完成加工的。工程師通過使用BIM技術，能夠更加直觀和便捷的開展BIM技術，并且建造出比較完整的模型。傳統的設計過程中，工程師在放樣過程中一般選擇的都是CAD手工放樣的方法，這種方法很難考慮到鋼結構建造過程中的所有方面，容易出現遺漏的情況。使用BIM技術之后，能夠根據設計師的具體要求在三維模型中增加各種節點，進而不斷深化3D模型。除此之外，這些節點還能夠直觀的呈現在設計師面前，能夠及時發現各種問題，比如扭剪型螺栓安裝控件。很多BIM軟件都具有較高的智能化程度，能夠直接在模型中搭建鋼結構構件和零件，并且還能夠生成構件圖和零件圖。經過對BIM模型的深化之后，能夠降低生成NC文件。這些NC文件不僅作為套料，也可以應用到板零件的加工過程中。

5.鋼結構安裝過程中的BIM技術

鋼結構廠房現場安裝過程中使用BIM技術，具有較高的價值，能夠給安裝人員帶來較為直觀的感受。使用BIM軟件能夠制作3D安裝圖和3D模擬安裝示意圖，并且能夠加入空間和時間信息。很多BIM軟件都可以直接將模型導出來，通過筆記本、智能電腦等打開模型，就不需要再翻閱安裝圖。能夠直接在計算機中找到安裝位置的構件數量以及編號等，從而提高鋼結構安裝的便捷性以及直觀性。比如，鋼結構吊裝的過程中使用安裝照片和模塊圖，根據安全性原則將鋼結構廠房進行拆分，統一吊裝支撐、柱、梁等構件。這樣能夠提高施工的效率，減少高空作業量，并且還能夠保證施工人員的安全。傳統鋼結構廠房施工模塊化吊裝過程中，分區的打包和加工難度都比較大；很多鋼構件都需要運輸到海外的施工現場，這樣導致安裝過程追溯、運輸以及加工等方面的問題。使用BIM技術之后，能夠集合匯總不同階段的信息數據，保證采購使用的鋼板符合設計方案的要求，并且可以施工的各個環節都可以隨時查閱數據，增加了施工的便捷性。

四、結語

將BIM技術應用到鋼結構廠房建造過程中，具有虛擬施工指導、碰撞檢查以及提供準確信息數據等方面的優勢。BIM技術在鋼結構廠房工程中的應用，包含了招投標、鋼結構的設計安裝等方面，對提高鋼結構廠房的質量安全有著重要意義。