基于BIM 技術的建筑鋼結構施工仿真可視化研究

高 沛

（山東誠祥建設集團股份有限公司， 山東 濟寧 272400）

鋼結構建筑由于其自身重量輕、結構強度高、施工周期短等優勢，已經逐步取代了傳統鋼筋混凝土建筑并得到了較為廣泛的運用。然而隨著我國鋼結構建筑施工技術不斷發展，我國大型鋼結構施工工藝越來越復雜，相應的施工難度也越來越大，與此同時帶來了新的風險和隱患。在此之前許多建筑設計師、工程師都曾在技術層面進行創新，也取得了許多卓越的成效，其中最為有效的是將建筑信息模型（Building Information Model，BIM）技術應用到建筑當中，但尚未完全成熟。

1 BIM 技術優點

1） 具備項目管理的3D/4D/5D 模型的模擬性。BIM 可以建立3D 模型對結構的構件以及連接進行檢查，能夠發現在施工中可能遇到的問題。BIM 也可以建立4D 模型，模擬鋼結構施工過程中構件吊裝以及合理施工方案，可以方便的確定項目的施工方案。BIM 也可以建立5D 模型，對施工過程中的成本加以控制，這樣可以合理的確定工程造價，并且產生良好的經濟效益。

2） 可以優化項目以及具有良好的協調性，能夠使工程中所有的數據進行交互，可以方便的完成項目的優化，不需要花費太多的時間進行各專業的配合。能夠縮短工期，同時也可以發現工程中的安全隱患，為工程的安全進行提供幫助。

3） 可以實現良好的經濟效益。通過合理的安排施工進度，以及合理的配置人工和材料以及投資，能夠實現對該項目的成本控制。

2 BIM 技術在建筑鋼結構施工仿真可視化中的應用

2.1 基于BIM 技術的可視化施工仿真應用研究

在我國，關于BIM 可視化施工仿真應用的研究較少，其中一些主要是用于BIM 教學實訓，很少應用于實際的工程施工管理當中。BIM 技術理論主要是通過借助在虛擬平臺建立BIM 建筑模型，解決建筑項目生產周期可能遇到的問題。Revit 軟件中，建立LOD 模型。本文鋼結構受力計算公式主要考慮軸心受拉、受壓、受彎構件，以受拉和受壓構件為例，采用公式（1） ～公式（4） 計算其強度，并將公式納入軟件中統一管理，方便仿真計算，提高仿真效率。其中非摩擦型高強度螺栓連接的強度采用公式（1），摩擦型高強度螺栓連接處其強度分別用公式（2） 和公式（3） 計算，軸心受壓構件期剪力采用公式（4） 計算。

式中：σ1是非摩擦型高強度螺栓連接的強度值，σ2和σ3為摩擦型高強度螺栓連接的強度，n 表示軸心拉力或者軸心壓力，An 為凈截面積，f 是鋼材的抗拉和抗壓強度設計值，n 和n1 表示節點或者拼接處，構件一端連接的高強度螺栓數。A 為構件的毛截面積，fy 為鋼材的屈服強度。

實踐證明，BIM 施工仿真實訓平臺不僅可以應用于BIM人才教學方面，同時也能夠應用到建筑工程施工過程中。隨著我國建筑工程行業數量的不斷增加，將BIM 技術的可視化施工仿真平臺引進到實際施工過程中必將成為整個建筑行業的大勢所趨，從而提升建筑工程的整體質量以及施工效率。本文中簡要例舉鋼結構施工中BIM 可視化施工仿真平臺的應用。具體內容如下：

1） 項目概況介紹。本文以某高層公寓建筑為例，闡述鋼結構高層公寓建筑施工過程中BIM 技術可視化施工仿真平臺的應用；2） 基于實訓平臺的可視化模型建立。根據鋼結構工程施工的數據信息，在平臺內部建立可視化三維建筑模型。借助幾何參數信息，能夠在模型建立過程中對模型進行多角度的觀察，防止出現建模錯誤；3） 施工場地布局及模擬技術。基于建立的BIM 三維模型，并借助二維平面施工圖進行施工；4） 施工場地布局優化技術。利用BIM 軟件建立施工各個階段的現場模型，而后對工程線路進行繪制，在虛擬空間內對施工場地的布局進行合理的配置。

2.2 基于實訓平臺的可視化施工指導分析

在BIM 鋼結構施工仿真實訓平臺操作過程中，應根據實際工程需求進行平臺操作，重點對BIM 鋼結構施工建筑結構進行深化設計時，借助專業化分析軟件，能夠實現對鋼結構施工空間的模擬。根據工程的幾何參數，建立鋼結構建筑模型，并將之應用到可視化操作平臺的鋼結構施工建造工作中，能夠有效的對鋼結構工程設計、運輸、裝配、施工的整個流程進行管理。在鋼結構構建的生產加工階段，可借助BIM 鋼結構施工仿真實訓平臺，實現鋼結構構建生產表的生成，為后期的生產工序提供數據支持。

3 結語

當前，我國相關建筑企業應在實際施工過程中引進BIM技術，重視BIM 鋼結構施工仿真實訓平臺的應用。一方面提升BIM 技術復合型人才的教育，通過施工仿真實訓平臺培養更多的企業人才；另一方面，應將BIM 鋼結構施工仿真實訓平臺應用到施工管理工作中，借助施工仿真實訓平臺所具有的性能和優勢，全面的對整個施工過程進行有效的監管，降低鋼結構施工問題的出現頻率，解決鋼結構施工過程中存在的各類問題。