BIM技術在大跨度鋼結構施工管理中的應用分析

卜學寶 張紅 杜傳金

摘? ? 要：隨著近年來我國經濟實力的不斷增強，我國各行各業的發展水平都得到了顯著地提升，我國的建筑行業正是在這一社會背景之下飛速發展起來的。建筑行業的發展與人類的社會生活是息息相關、密不可分的，從隨處可見的大型公共建筑，例如體育場館、會展中心，再到日常生活所必須居民廣場、公共廁所等等，這些隨處可見的生活場地都可以視為基于建筑美學與施工技術相結合的藝術產物。一直以來，我國始終奉行著為人民服務的核心理念作為一切行動的準則，建筑行業也不例外，更是要以為人民提供更為便利、舒適的生活環境為主要目標，建設更具有實用性、藝術性、技術性的建筑物。

關鍵詞：BIM技術;大跨度鋼結構;施工管理

1? 大跨度鋼結構施工技術的研究現狀

自我國實行加大高等教育、素質教育力度以來，各類高素質人才豐富涌現，這些新鮮的血液注入了建筑行業，促進了建筑理念的革新，也使得我國的建筑行業達到了一個前所未有的高度。近年來，新涌現的現代大跨度鋼結構施工技術雖然推行時間尚短，但是已經得到了十分廣泛的應用與發展，為人類生活帶了諸多便利。例如深圳國際會展中心、哈爾濱體育會展中心、廈門國際會展中心等建筑，都是大跨度鋼結構施工技術在建筑行業中得到實際應用的優秀案例。除此以外，這種以鋼結構建筑為核心建筑理念，各種大跨度、復雜空間形狀的鋼結構建筑更是層出不窮，并且許多建筑物之中還在此基礎上衍生出了多種新型、局部受力復雜、制作難度大的鋼構件，它們可以依據其鋼結構的連接方式主要劃分為網架式、網殼式、懸索式三種結構。這三種鋼結構施工技術各有其獨特的優勢性，且較傳統的建筑材料而言具備更良好的抗壓性與實用性。

2? 大跨度空間鋼結構的基本特點

2.1? 空間跨度比較大且質量嚴格

目前，空間鋼結構朝著大跨度發展已經成為了當前的關鍵所在。其中在研究中需要注意到的一點是建筑空間是橫向拓展，可為建筑功能的豐富性奠定基礎，提供環境支撐。但是需額外注意的一點是結構荷載也會增加，所以怎樣保證鋼結構建筑質量的安全性成為了關鍵所在。相關部門出臺了大跨度空間鋼結構建筑質量審查標準，無論是施工設計流程還是鋼材選擇均給予了明確的說明，所以在施工過程中需要嚴格按照相應的標準，保證建筑工程的有效性。

2.2? 結構形式與功能呈現出多樣性

受到設計理念與施工技術等因素的影響，傳統模式下鋼結構建筑形式和使用功能都比較單一。然而在當前科學技術的不斷發展下，大跨度空間鋼結構結構的出現不僅改變了傳統的缺陷與不足，并且也可以滿足人們的多種需求。比如鳥巢作為最具代表性的大跨度空間鋼結構，不僅是比賽場地，并且在奧運會結束之后也可發揮出旅游、娛樂的良好作用。

2.3? 材料強度與厚度比較大

在跨度的不斷增加下，其結構材料所受到的力學作用呈現出幾何增長的趨勢，這對材料力學性能提出了較高的要求。就目前而言，大跨度空間鋼結構已經無法滿足30m跨度下限的要求，需要朝著更大跨度不斷發展，并且為進一步保證結構的穩定性。在材料選擇方面要盡可能選擇高強度的材料作為主體，并且材料還要具備一定的尺寸厚度，才能實現對建筑物荷載的穩定支撐。

3? BIM技術在工程中的應用

3.1? BIM技術在設計中的應用

組裝式鋼結構住宅的發展前提是標準化的設計，其中包括標準化的建筑設計和標準化的構造設計。在過去的設計中運用了二維方式，如果在二維和實際的三維之間的信息傳達不通順的話，導致不同職責的員工間的銜接困難，銜接中會出現各種問題，以致于其工作的效率大大降低。例如，在通常的設計中，建筑設計、構造設計、安裝設計的聯系性往往較差，施工中沖突的問題、開口部的磨損等未預約和預約位置有時會發生偏離。但是，如果使用BIM這一技術，可以把建筑、構造、設置等分散的各個系統規整為一個整體的可視化模式。BIM技術采用的是三維建模軟件，設計者可以根據BIM技術對建筑的構造，排水等建立三維模型，從三維模型角度設計建筑圖紙，在各個系統設計時要運用同一三維建筑模型。

組裝式鋼房中的各個元件分解成大小、形狀標準化和可自訂的元件，可以采用BIM技術。應用BIM技術中的族群作用，需要制作各個元件的族群信息，并在建模中運用這些信息，結構構件中的結構模式、加工方法及工程規范化可以做到指導工廠工人的加工效率。在建筑施工中，正確地運用這項技術可以減少施工難度和風險，提高建筑施工的質量和效率。BIM技術還可以為預制材料的模具設計提供三維形狀模型，從而形成預制材料的自動生產線和自動生產線縫合。

3.2? 施工模擬

BIM技術能夠通過技術模擬，對施工現場的復雜環境進行模擬演示，確定最合理的施工方案。或者按照既定的施工方案，模擬出整個施工過程的各個細節，從而便于發現施工方案的不足，方便進行修改。在施工階段，該裝配式鋼結構高層住宅的BIM技術應用主要包括進行場地布置、施工模擬。

（1）場地布置。裝配式鋼結構住宅的施工特點是將構件運輸至現場進行組裝，如何合理放置建筑部品構件是施工過程的重點。應用BIM技術使用Revit可對模擬施工現場場地布置，完成對施工區、備料區、辦公區、宿舍區的布置。塔吊是裝配式建筑施工的關鍵，在對施工區進行布置時，可對塔吊位置進行布置，對比多個方案進行優化。

（2）施工模擬。施工組裝在裝配式建筑建造過程中擔任十分重要的角色，對于裝配式鋼結構住宅而言，僅應用傳統施工方法進行施工組裝存在弊端，可能遇到一些問題。比如說消防管道等，當反映在平面圖上時，往往存在很多交叉的地方，不能很好的反映其中的問題。可以利用BIM技術對現場進行模擬，根據實際情況，將二維的圖紙，轉化為三維的動畫，從而發現其中存在的問題，提前優化施工方案和結構布局，避免在施工過程中再對方案進行修改，出現返工現象。利應用BIM技術，可在Navis?works中進行三維施工模擬，通過漫游模擬、施工動畫等。

4? 工程實例應用

4.1? 項目概況

擬建某博物館總建筑面積為5198.70m2，主要功能為展覽。建筑總高22.45m，結構設計使用年限為50年。

4.2? 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，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。

4.3? 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。

5? 結束語

總的來說，伴隨計算機技術的日益發展，BIM技術日趨成熟，不可否認的是BIM技術在裝配式鋼結構工程中已經取得了顯著的效果，在我國的應用前景還是很可觀的，因此我們應當共同努力，不斷的去研究和實踐。

參考文獻：

[1] 黃鸝，李嫻，張學輝.BIM在某鐵路專線鋼結構工程中的應用研究[J].河北工業科技，2017.

[2] 丁文勝，張彬彬.BIM技術在大型鋼結構施工危險源管理中的應用[J].土木工程與管理學報，2017.

[3] 冷平，史占寬，喬文濤，張坡，劉寧.基于BIM的二維碼技術在鋼結構施工中的應用[J].施工技術，2017.

[4] 范學寧，湯杰，鄭愛武，曾凡奎.BIM與數字化加工技術在鋼結構中的應用[J].洛陽理工學院學報（自然科學版），2017.