BIM技術在裝配式鋼結構建筑中的應用

方永梅

青建鋼構有限公司 山東青島 266000

1 BIM 技術在裝配式鋼結構建筑中設計環(huán)節(jié)的具體應用

1.1 基于BIM 軟件的功能模擬

在裝配式鋼結構施工中規(guī)劃施工方案和圖紙時，設計人員根據(jù)業(yè)主提出的要求，在前期查閱和參考類似的工程材料，最后繪制CAD圖（二維）和建筑渲染效果圖（三維），以展示業(yè)務[1]。其中，三維建筑渲染圖采用3dMax、Photoshop等軟件制作，不能完全顯示CAD圖紙中的信息。另一方面，CAD設計方案對建筑工程沒有給予全面的考慮，設計方案不能完全滿足業(yè)主和建筑單位的需要。利用BIM軟件進行設計時，可以構造出BIM的輕量化模型，根據(jù)BIM軟件的視覺和動態(tài)漫游功能分析設計的方案。這種做法有利于設計師對建筑形式和空間設計的調整。例如，AutodeskRevit軟件可以通過第一人稱視景仿真和軟件中的動態(tài)漫游功能，直觀地分析裝配好的鋼結構的內部結構。如果與虛擬現(xiàn)實技術相結合，也可以讓設計師體驗真實房間里的感覺，即將轉速模型導入DVS3D軟件，并通過虛擬眼鏡或虛擬投影儀模擬真實房間，使用動態(tài)交互方法，全面和綜合的視圖。當設計方案進入深化階段時，應將建筑信息模型引入專業(yè)分析軟件，從戶外聲音景觀分析、戶外風環(huán)境分析、能源消耗分析等方面進行分析。通過對其性能的分析，可以使建筑師在充分滿足住宅建筑功能的基礎上，提高住宅舒適性、穩(wěn)定性和安全性。

1.2 通過BIM 技術進行參數(shù)化設計

參數(shù)化設計是數(shù)字信號處理技術的關鍵特征之一。利用BIM軟件建立模型，對原有的設計模式和設計思維進行了創(chuàng)新性的改造。在進行建筑工程設計之前，有必要對建筑方案進行深入的分析和討論，將工程劃分為幾個獨立的互通單元，并結合建筑工程的實際需要，對多個板塊進行組合和改進，規(guī)劃各種功能的新組合。鋼梁、鋼柱、龍骨隔墻、門窗系統(tǒng)是鋼梁、鋼柱、龍骨隔墻、門窗系統(tǒng)的主要組成部分。

2 BIM 技術在裝配式鋼結構建筑中生產環(huán)節(jié)的具體應用

2.1 統(tǒng)計材料、工程量

利用建筑模型中包含的材料信息，準確計算建筑工程所需的各種材料和構件數(shù)量。將Revit的詳細列表導出到Excel軟件，并對這些部件的大小、長度、形狀和性質進行分析和計劃，減輕工作人員的工作量，同時，不同規(guī)格、材料組成的共同質量統(tǒng)計目標。還可以在Excel表格輸入形狀、體積、零件數(shù)量等數(shù)據(jù)，自動獲取各原料板的利用率、廢料百分比和重量等數(shù)據(jù)[2]。

2.2 三維模型指導加工

使用BIM軟件，可以更新和優(yōu)化建筑零件模型的數(shù)據(jù)信息，使之成為LOD400的零件模型。在生產建筑零件時，可以獲得建筑零件模型的三維可視化圖。如鋼結構的進一步設計是裝配式鋼結構施工最關鍵的環(huán)節(jié)。為此可以利用BIM模型進一步分析其設計內容，使其成為鋼結構加工和施工圖紙，從而使鋼結構構件的生產、實際施工和安裝的需要聯(lián)系起來。此外，鋼結構的加工安裝直接關系到構件的裝配，與建設工程的施工質量和成本密切相關。因此，在施工現(xiàn)場安裝鋼結構時，必須嚴格按照圖紙進行組裝。

在高級設計階段，鋼結構模型級別高于LOD400時，BIM軟件能夠清楚地顯示鋼結構支撐系統(tǒng)中大量元素之間的聯(lián)系。這種情況可以從鋼鐵生產廠使用的人力來描述關節(jié)、統(tǒng)計中減去，從而大大提高了鋼鐵零件加工的準確性和效率，避免人工操作造成的誤差。只有使鋼結構模型更加準確、專業(yè)、規(guī)范，才能使鋼結構模型構件的詳圖更加準確、科學，從而降低偏差概率，節(jié)約工程造價。

圖1 三維加工圖

3 BIM 技術在裝配式鋼結構建筑中施工環(huán)節(jié)的具體應用

3.1 基于BIM 的4D 應用

在建立三維模型的過程中，增加了進度信息，能夠充分、直觀地反映不同時期節(jié)點下模型的形狀。這是BIM的4D模擬應用。該應用程序可以模擬多種施工方案，選擇最科學合理的施工方案，并可對施工工藝進行虛擬鉆進，可預先控制和防止施工出現(xiàn)的差錯。裝配式鋼結構是由制造商在施工現(xiàn)場加工的大量建筑構件組裝而成，在此過程中各構件必須按時順利組裝以防止主要工序之間的沖突，可選擇4D模擬來構建施工過程的虛擬施工，以達到預控制施工過程的目的[3]。

3.2 利用BIM 技術模擬施工方案

組合鋼結構建筑中重要節(jié)點的施工模擬主要是模擬建筑物的局部施工過程，通常在實際施工過程中對節(jié)點的位置有具體的要求。BIM模型允許動態(tài)顯示施工節(jié)點的安裝順序，使過程可見。提前模擬重要施工環(huán)節(jié)的作業(yè)過程，有助于優(yōu)化和完善施工設計方案。

4 結語

裝配式鋼結構建筑在設計、施工工藝、生產加工等方面還存在一些不足。然而，組合鋼結構建筑在可視化、模擬、協(xié)調、統(tǒng)一等方面的優(yōu)勢，彌補了組合鋼結構建筑的不足，有效地提高了建筑工程質量，同時也促進了裝配式鋼結構建筑的穩(wěn)定發(fā)展。