基于BIM技術的鋼結構工程項目管理實踐

摘要：本文結合某車站站房鋼結構項目的工程實例，詳細敘述了 BIM 技術在鋼結構加工制作階段、運輸管理階段和現場安裝階段中的應用。BIM技術的引入顯著提高了鋼結構工程建設質量和項目綜合管理水平。體現出 BIM 技術在復雜鋼結構項目中應用的強大優勢，為BIM在建筑行業的推廣應用提供經驗和思路。

Abstract： This paper describes the application of BIM technology in the steel structure processing stage， transportation management stage and field installation stage in combination with the engineering example of a station building steel structure project. The introduction of BIM technology has improved the quality of steel structure construction and the overall management level of the project. It reflects the strong advantages of BIM technology in complex steel structure projects and provides experience and ideas for the promotion and application of BIM in the construction industry.

關鍵詞：鋼結構;BIM技術;項目管理;應用

Key words： steel structure;BIM technology;project management;application

中圖分類號：TU17;TU391 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）27-0175-03

0 ?引言

BIM全稱為Building Information Modeling即建筑信息模型，BIM的出現是自上世紀九十年代出現“甩圖板”之后，工程建設行業出現的第二次產業革命。該技術包含了：建筑設計、工程量統計、物業管理、結構設計、成本計算、管線設備設計等各方面與建筑工程有關的信息數據，是優化建設結構、推動建筑行業快速發展的重要手段[1]。鋼結構作為建筑行業中最重要的建筑結構形式之一，將BIM技術應用到鋼結構工程中，對于強化鋼結構在工程建筑過程中的優勢最大化的發揮鋼結構的作用，具有重要的意義。本文以某火車站站房改擴建工程為例，說明BIM技術在鋼結構項目管理中的應用。該項目使用的深化設計軟件為BIM系統中專門針對鋼結構深化的Tekla Structures軟件，以下簡稱TS。

1 ?BIM技術在加工制作階段的應用

1.1 材料采購

材料采購是影響項目的重要環節之一。項目的工程量較大，如果一次性采購大量材料，會造成材料的積壓，占用項目大量資金。而如果采購量不足，會造成無法滿足現場施工進度，導致延長工期的嚴重后果。所以材料采購一定要適時、適量。適時，即在合適的時候采購。控制工期是三大控制項目之一，一旦工期無法滿足合同要求，會造成大量的經濟損失。可以根據施工方案將工程分區，結合施工時間反推出每個分區需要采購材料的時間，采用分批采購的方式來滿足采購需求。適量，即采購合適數量的材料。不論是過量采購還是過少采購都會對工程造成一定的影響。此時需要提前預估出各個分區中每種材料的重量。TS軟件可以幫助采購人員快速、準確地導出預查詢分區中的每種材料的信息。利用信息中規格、寬度、長度、重量等數據，可以實現快速提料，為精確采購提供依據。

1.2 零件加工

圖紙是加工廠生產零構件的基本依據，因此，一套精確、詳細、完整的深化圖紙是指導加工廠正常生產的重要因素。利用BIM系統中TS軟件可以精確、高效地繪制深化圖紙，為加工工期節約大量寶貴的時間，并為工廠得以準確無誤地加工所需零件奠定了堅實的基礎。

1.3 桿件加工

該車站站房為網架結構，其施工方式為工廠加工網架桿件，以散件形式發往項目部，由現場施工人員拼裝成片，采用超大型液壓同步滑移技術，將結構逐榀累積滑移到位。網架桿件全部為鋼管，鋼管之間的相貫口切割是傳統鋼結構加工制作的重點、難點。利用TS軟件與數控設備結合的方式，可以有效地解決此類問題。利用軟件導出數控設備所需CAD格式的桿件線模，并將線模導入數控設備，再利用數控設備自帶的編輯軟件將線模賦予管徑、編號等信息，最后生成相貫口數據文件，達到桿件一次性切割成型的要求。

用TS軟件導出含有桿件加工需要全部信息的NC文件。數控設備直接讀取NC文件內信息，一次性切割完成桿件所需的長度、相貫口形狀以及相貫口部位的焊接坡口。這樣可以省略導出CAD線模的步驟，更加省時省力。BIM技術的應用可以為工廠加工制作節約了大量的人力和時間，大幅提高生產效率，有效地節約生產成本。

1.4 工廠組裝

該車站項目中不止有網架這類以散件形式加工運輸的構件還有大量需要在工廠拼接的構件，例如支撐整個屋蓋的Y型柱。Y型柱作為整個站房結構的重要結構之一，其焊接工藝較網架來說更為復雜，因此其焊接質量成為工作中的重中之重。由于焊接質量以工廠焊接為最佳，工地焊接次之，因此，Y型柱做為結構承重的重要構件之一，應優先選擇在工廠組裝焊接。然而，由于工廠焊接人員并不了解組裝后構件的實際形狀，若是只通過二維圖紙，很難想象出構件的具體形狀，對構件的拼接造成一定的困難，也可能會有零件拼錯位置或者方向錯誤的情況發生，若發生此類問題校正起來會消耗大量的人力物力，造成較大損失。采用BIM技術之后，可以較大程度的避免發生此類錯誤。BIM技術可以提供構件的三維效果圖（圖1、圖2），在構件焊接之前，工廠管理人員組織操作工人進行交底工作，向其展示預拼裝構件的三維模型，從各個位置、角度講解拼裝時的注意事項。這樣可使得操作人員通過視覺更加全面的了解預拼裝構件的整體效果，為以后拼裝工作的順利進行打下堅實基礎。

1.5 掌握加工順序和進度

該車站站房網架分為一、二、三、四共四個單元，每個單元再分為a、b、c、d、e共五個分塊，即共分為20個分塊。根據施工要求，加工順序由一至四單元。工廠管理人員利用BIM技術，通過信息模型可以精確地掌握各個分塊的構件信息，將各個分塊以不同顏色區分，也可將已加工構件和未加工構件采用不同顏色區分，不需要像以往采用多張二維平面圖紙對應的方法來明確構件。此做法使得加工順序以及加工進度更為具體化、精細化。

1.6 工廠內部成本核算

加工廠內部需要進行成本核算，核算所需的零件名稱、零件數量、零件重量、構件名稱、構件數量、構件重量等數據均可以快速從BIM模型中提取導出。

2 ?BIM技術在運輸管理階段的應用

該項目鋼結構構件的重量、體積均較大，如果前期分段工作沒有做好，就會對后期運輸工作甚至到達現場之后的安裝工作造成巨大困難。技術人員使用BIM技術，能夠快速得到構件的寬度、長度、重量、面積等各種信息，再根據運輸部門提供的運輸能力的基本要求以及項目部提供的吊裝能力等信息，在國家規范要求的范圍內合理分段，以同時達到規范、運輸、吊裝的要求。運輸部人員可以快速導出構件信息，根據車輛運輸能力來合理分配運輸構件，并且可以在三維模型中實現預裝車，確認構件是否可以擺放在車中，合理確定構件裝車的位置、方向、疊壓情況，有效避免出現實際裝車時超載、超寬、超長等情況。運輸部門可以根據導出的構件信息快速制作運輸清單，合理安排運輸順序，有效地掌握運輸進度和控制運輸成本。

3 ?BIM技術在現場安裝階段的應用

3.1 實現可視化交底

傳統的項目部交底只是在二維圖紙的基礎上，對工人進行交底，交底效果有限，工人面對二維圖紙缺乏對工程的整體認識，依舊可能導致安裝錯誤。使用BIM技術可以實現可視化交底，工人對不同構件的施工注意事項以及構件之間的安裝關系更為具象化，大大減少由于工人施工經驗不足導致安裝錯誤的概率。

3.2 為現場拼裝提供便利

該項目屋蓋網架施工采用工廠散件發貨至現場，再由現場拼裝焊接成塊。因此，控制現場拼接質量應作為關鍵步驟之一，拼接質量又分為安裝質量和焊接質量，其中安裝質量理解為拼接時零件的安裝位置誤差。焊接質量是由場地、環境、人工等因素來控制，安裝質量主要取決于現場胎架組拼質量。網架分塊中，焊接球作為關鍵節點，只要精確定位球的位置，整個分塊的整體形狀就較容易精確控制。利用BIM技術將預拼裝分塊中所有焊接球的坐標導出，轉化為相對坐標，再把數據導入到全站儀中，利用全站儀精確控制每個球的位置，這樣可以在地面上精確制作此分塊的拼裝胎架，為分塊的精確拼裝提供重要基礎，為保證網架的整體安裝質量提供重要保障。

3.3 為現場吊裝提供重要數據

現場吊裝是鋼結構施工的重點，吊裝前最重要的準備工作就是確定預吊裝構件的重心位置，再根據重心位置合理設置構件吊點。只有吊點設置合理，才能保證安全的將構件吊裝到位。另外，現場機械設施起重量有限，計算構件重量是否可以滿足機械吊裝要求也是施工重點之一。利用BIM技術可以精確、快速的查詢構件的重心、重量等信息，相比以往采用項目部人員手工計算結果的方式，BIM技術省略掉大量繁瑣的而且缺乏技術附加值的工作，而且得到的結果既精確又高效。

3.4 掌握施工進度并快速制作各類報表

項目部進行施工管理時必須完全掌握工程進度情況，并且同時需要制作項目施工生產周報、月報、季報，項目進度表，成本核算表等大量報表。報表作為工程施工過程中重要的數據保存形式，必須都做的非常精準。由于報表種類及數量較多，所以制作報表的時候需要大量的數據支持。在傳統工作模式下，項目部人員需要消耗大量的時間來統計每一種數據，不僅工作效率上大打折扣而且準確性也不能做到百分百正確。BIM即建筑信息模型，其中儲存了模型中所有信息以供快速調用。工作人員只需選擇預查詢的構件，即可快速查詢出所有構件的相關信息，再將信息導出至Excel表格并加以整合，這樣便可以快速得到制作報表所需的構件名稱、長度、寬度、數量、重量、材質、體積、甚至表面積等各類數據。有了精確、充足的數據支持，可以大大提高項目工作人員工作效率和工作準確性。

3.5 進度模擬和實時漫游

利用BIM技術，可以根據工程實際施工進度，將工程施工流程按照時間的推移演示出來，給人以更加直觀的工程進度概念，如圖6所示。BIM技術同樣支持4D模擬，即在模型中以第一人稱視角實時行走，用模型模擬現實，在里面行走隨時發現問題隨時記錄，以便快速修改。

4 ?結語

BIM技術是工程項目管理中劃時代的標志，代表了建筑業應用信息技術的新方向。BIM技術在該車站鋼結構項目的運用，較好的體現了其在鋼結構領域的優勢與特性。在項目的加工制作階段、運輸管理階段、現場安裝階段，BIM技術保障了結構的安全性和信息傳遞的準確性，保證了構件加工的準確性;既能提高項目各環節的工作效率，又能避免傳統二維圖紙施工構件、管線碰撞而導致的返工情況;在減少工期的同時，亦可節約成本。與傳統管理方法相比，BIM技術在該工程中的管理實踐有更為顯著的優勢，對BIM技術在今后復雜鋼結構工程項目管理中的應用有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]周淳，趙峰，陳敏.BIM技術在大跨度異形桁架鋼結構項目中的應用研究[J].施工技術，2016，45（21）：78-81.

[2]彭軼群.基于BIM技術的鋼結構工程深化設計應用探究[J].價值工程，2019.

[3]劉海東.BIM技術在鋼結構拱圈施工管理中的應用[J].價值工程，2018，37（01）：114-116.

[4]李東海，倪娟.基于BIM技術在工程管理中的實踐研究[J].價值工程，2017，36（18）：38-40.