BIM技術在裝配式鋼結構建筑施工過程中的應用

高建明

（山西建筑工程集團有限公司，山西 運城 044000）

傳統形式的建筑施工技術在具體應用期間，會對生態環境產生破壞，在面對這一情況時，相關建筑企業以及部門給予更多重視，在建筑施工期間采用裝配式鋼結構形式，該結構施工能夠達到良好環保效果，減少資源浪費問題出現，因此，在當前建筑工程施工中得到廣泛應用。為確保裝配式鋼結構建筑施工能夠達到更好效果，為企業創造更多經濟效益、社會效益與生態效益，要將BIM技術優勢發揮出來，實現對施工各環節的有效把控。

1 BIM技術內容及特點

BIM技術是建筑信息模型，是將三維數字技術作為基礎保障，集成建筑工程中各類信息的工程數據模型，BIM技術屬于是工程項目設施實體，以及功能特性的數字化表達。完善、合理的建筑信息模型，能夠對建筑工程項目生命周期中不同階段、過程、資源的連接，實現對工程對象的科學描述，可以為建設項目各個參與方提供更多便利[1]。BIM技術能夠為建設項目生命周期當中的工程信息創建、信息管理以及信息共享提供更多便利。此外，建筑信息模型又是一種數字化方式，可以將其應用在設計、建造、管理等環節中，提升工作效率的同時，能夠減少風險。BIM技術的特點體現在不同方面中。

1）協調性特點。在建筑工程施工中會涉及到很多不同部門，以及施工作業，通過對BIM技術的應用，能夠實現對建筑工程各環節工作、數據資源、文件、資料的整合，協調施工中的各個問題與各項作業，從而避免在后續施工中出現其他問題[2]。如果在施工期間面臨很多難題，那么可以使用BIM技術創建三維模型，實現對問題的解決。

2）優化性特點。在建筑工程施工初期階段中，需要施工方的參與，施工方對于施工方案中的技術難點要有正確認識，同時還要做好技術難點優化工作，推動施工工作的順利進行。在BIM技術當中涉及到建筑工程幾何信息、物理信息，因此，可以發揮BIM技術優勢，構建數據模型，從而全面分析在建筑工程項目設計環節、施工環節、加工環節、安裝環節存在的技術難點，完善建筑工程設計方案，減少質量問題出現[3]。

3）可視化特點。BIM技術的應用能夠構建相應模型，將建筑工程結構、具體情況，更加直觀、全面的展現在工作人員全面。工作人員通過分析就可以了解在建筑工程中可能存在的一系列問題，從而在施工中盡量避免失誤等情況出現，提升工程施工精度。基于BIM技術具備的可視化特點，設計人員不需要依靠自己的想象構圖，降低工作難度。對于設計圖紙中存在的不同問題，設計人員也能夠及時作出調整，這對于建筑工程施工質量的提升能夠起到良好促進作用。

4）模擬性特點。在裝配式鋼結構建筑施工中，通過對BIM技術的應用，能夠實現對各個施工環節的模擬[4]，工作人員根據模擬獲得的數據模型，可以制定科學合理的工作措施與應急措施，從而減少施工問題，促使施工技術能夠在建筑施工中得到更好應用。此外，BIM技術的應用能夠直接展示出三維立體圖像，模擬建筑工程景觀、環境等，為各環節施工落實提供更多便利。

5）可出圖性特點。在建筑工程施工中，BIM技術的應用，并不是單純為了出具建筑設計院能夠出具的具備普遍性特點的建筑設計圖紙、構件加工圖紙。而是通過對建筑物的可視化、協調、優化之后，出具綜合管線圖紙、綜合結構留洞圖、碰撞檢查偵錯報告、建議整改方案等，其中出具的綜合管線圖已經經過碰撞檢查、設計修改，不存在錯誤情況。

6）一體化特點。BIM技術可以將其貫穿到建筑工程項目設計到施工的整個生命周期內，實現一體化管理。實際上，BIM技術的核心內容是，計算機三維模型形成的數據庫，在其中包含很多建筑信息，比如，工程項目開始設計到建成使用的信息，甚至包括使用周期終結的全部信息，此類信息可以為建筑施工奠定基礎。

通過上述分析可以對BIM技術有大致了解，從當前發展中不難看出，在很多國家針對BIM技術已經形成相對成熟的標準、制度。BIM技術想要在我國建筑市場中得到更好發展，要將BIM技術與我國建筑市場發展特點進行相互融合，將國內建筑市場發展需求滿足，推動建筑行業朝著高質量、高標準方向發展。

2 裝配式鋼結構建筑施工中BIM技術的應用優勢

2.1 提升建筑工程管理水平

從當前我國建筑行業發展中不難看出，建筑工程體系逐漸朝著成熟化方向發展，同時建筑工程規模也在逐年擴大。相較于傳統形式的建筑工程施工而言，裝配式鋼結構建筑在具體施工過程中[5]，要將建筑工程整體結構拆分為獨立的個體，在具體施工期間，工作人員可以直接使用構件、部件進行建筑結構拼裝，從而節約更多施工時間成本。在施工中會涉及到很多不同零件結構，為保證零件能夠具備較強適用性，發揮出BIM技術優勢，工作人員要提前做好數據采集工作以及資料信息工作。在這一過程中，需要使用先進互聯網技術做好數據信息采集、分析工作，此類數據信息可以為管理工作的落實，以及管理水平的提升打下良好基礎。

2.2 保證施工方案設計質量

設計是裝配式鋼結構建筑施工中的一項重點內容，設計也是整個建筑工程初始環節。BIM技術的應用，可以提升現場采集工作的有效性與精準性，利用篩選系統實現數據信息的精準篩選，而且能夠深入挖掘數據信息的隱藏價值，這對于設計方案質量的提升能夠起到良好促進作用[6]。

2.3 實現施工成本全面控制

在施工企業選擇過程中，通常情況下為保證公平、公正，推動后續工作的順利進行，會采用招投標方式，該種方式的應用范圍較廣，企業之間可以實現良性競爭，同時區域間的競爭轉化為全國性競爭，這會在不同程度上影響經濟效益、社會效益。中標企業在這一過程中為創造更多經濟效益，要在確保整個裝配式鋼結構建筑施工質量基礎之上，節約更多成本。在此背景下，應用BIM技術，能夠在最大限度上保證數據信息采集的準確性能夠、有效性，利用4D系統創建基礎模型，實現對不同施工作業環節的優化，不僅能夠達到更好工作效果，而且可以節約更多建筑施工成本。

3 裝配式鋼結構建筑施工中BIM技術的應用

3.1 在設計環節中的應用

在裝配式鋼結構建筑施工中，設計環節工作會對整個施工質量、施工進度產生影響，因此，如果在施工中出現設計不合理情況，那么會直接影響施工質量，以及工程項目的按期交付[7]。基于此，對于設計環節工作，工作人員要給予更多重視，并合理應用BIM技術。在將BIM技術應用在裝配式鋼結構建筑設計環節中，要做好以下幾點工作。

1）利用BIM軟件開展模擬工作。設計師在傳統裝配式鋼結構建筑施工方案規劃、施工圖紙設計環節中，要對業主提出的不同要求有正確認識，圍繞要求開展設計工作。與此同時，要對以往類似工程項目資料進行查閱與分析，在此基礎上，繪制出CAD圖紙、建筑物渲染效果圖，這樣可以將具體業務凸顯出來[8]。建筑物渲染效果圖屬于三維形式效果圖，利用的制作軟件是3d MAX、Photoshop等，在這一過程中，CAD圖紙當中的二維信息無法被全面、科學的展現出來。采用CAD設計方式，在設計工作落實期間，設計人員并沒有充分考量整個建筑工程項目具體情況。這一問題的出現，會導致設計的圖紙、工作方案等缺乏合理性與可行性，在具體工作開展中，無法滿足業主需求，這會對后續施工產生直接影響。

在設計裝配式鋼結構建筑方案過程中，要合理利用BIM技術，設計師可以創建BIM輕量化模型。此時，要對BIM軟件具備的可視化功能、動態漫游功能進行合理利用，實現方案分析，將設計方案中存在的不合理之處及時發現并解決，避免設計方案問題影響范圍的進一步擴大。在這一過程中，設計師能夠對建筑形態、空間設計作出調整，滿足業主對工程項目的需求。比如，工作人員可以對Autodesk Revit軟件具備的第一人稱視覺模擬性能、動態漫游性能優勢發揮出來，這樣能夠對裝配式鋼結構建筑內部構造情況有著更加直觀的認識[9]。加之對VR技術的應用，能夠讓設計人員對真正的建筑房間內部有更好感受。也就是將Revit模型導入到DVS3D軟件中，利用VR眼鏡或者VR投影儀，對顯示中的房間進行模擬，采用動態交互方式，分析并觀察裝配式鋼結構建筑具體情況。

在建筑設計方案逐步深化環節中，要將BIM模型導入到專業分析軟件中，從而分析室外環境情況、室內風環境情況、能耗情況等。利用性能分析結果，保證建筑設計功能的完善性，提升居民居住舒適度，實現建筑自身的安全穩定運行。

2）利用BIM技術落實參數化設計工作。要對BIM軟件中參數化規則體系進行合理利用，創建建筑模型的同時，實現對傳統設計模式與設計思維的創新。在開展裝配式鋼結構建筑方案設計工作之前，要提前做好分析工作，將項目劃分成為不同的獨立單元板塊、互通的單元板塊。在板塊改進與板塊結合過程中，要結合建筑工程實際需求展開，這樣能夠保證板塊合理性，各個板塊之間能夠實現科學組合。BIM模型當中的鋼梁元素、鋼柱元素、龍骨隔墻元素等，都是單個獨立的小體系，對于此類體系在建筑方案設計環節中要給予更多重視。

3.2 在生產環節中的應用

在裝配式鋼結構建筑施工中，需要提前進行構件、部件的生產，在工廠中預制，并將預制的構件、部件運輸到施工現場進行拼裝，從而推動各環節施工的順利進行。基于此，要重視構件、部件生產環節工作，保證生產的構件質量都能夠符合施工需求，為整個建筑工程質量提升打下良好基礎。為推動生產環節工作的順利進行，要做好以下幾點工作。

1）及時統計材料與工程量。在BIM模型當中，會包含相應的材料信息，工作人員要結合BIM模型，針對建筑工程施工中所需要的物料數目、零構件數目等進行精準核算。與此同時，要將Revit中的明細表，導出到Excel軟件當中，并做好明細表中構件大小、性質、長短等情況的分析工作，減少工作人員工作量，實現對不同規格零構件、不同厚度零構件、不同材質零構件的科學統計[10]。將構件的形狀信息、體積信息、數目信息以及切割距離信息輸入到Excel表格當中，能夠自動獲得每個原材料板的利用率數據、廢料百分比數據等。

2）利用三維模型，實現對加工工作的科學引導。利用BIM軟件，推動局部設計修改工作的順利進行，完善并更新建筑部品大模型數據信息，這樣能夠成為LOD400的部品模型。在建筑部品的生產、制作、加工環節中，能夠直接調取建筑部品模型的三維直觀圖。例如，在裝配式鋼結構建筑工程中，鋼結構深入化設計是一項重點工作，在這一過程中，可以使用BIM模型做好設計內容色深入分析工作，為鋼結構加工圖紙設計、施工圖紙設計奠定良好基礎，保證鋼構件生產制作工作，以及施工安裝工作，都能夠符合實際施工需求。鋼結構加工圖紙質量以及安裝圖紙質量，會直接影響構件生產制作質量與組拼安裝質量，而且還會對建筑工程施工質量，與整體造價成本產生影響。基于此，在施工現場工作人員要嚴格按照圖紙、方案做好鋼構件安裝工作與拼裝工作。在深化設計過程中，如果鋼結構模型等級在LOD400以上，那么BIM軟件可以將鋼結構支撐體系中大批構件相連之間的節點直接展現出來。在這一過程中，能夠減少人工節點描繪環節、統計環節。這不僅能夠提升構件加工精度，提升加工效率，而且能夠在一定程度上防止人工帶來的誤差問題。保證鋼結構模型的專業性、規范性，這樣才能保證最終構件詳圖的精確性、科學性，盡量避免在施工安裝期間出現偏差情況，為整個施工節約更多成本。

3）構件詳細信息查詢。Revit軟件能夠實現對工程圖紙的科學劃分，將工程圖紙劃分為構件生產加工圖、后期施工圖等。Revit軟件在應用過程中，還能夠輸出鋼構件文件，在文件中包括鋼構件形狀信息、尺寸信息、體積信息以及性質信息等，可以將文件導入到Navisworks當中，從而實現對施工流程的模擬，提升完成施工設計方案驗證工作。鋼結構節點深化工作在具體落實期間，要確保可以發揮出BIM技術優勢，通過該種方式，能夠節約更多施工原材料，鋼結構定位的準確性與便捷性也能夠得到保障，實現降本增效。在創建材料BIM數據庫過程中，可以將BIM材料管理體系作為參考，為參與到工程項目中的單位，信息查閱、信息分析提供更多便利，這對于項目部的材料管理能力、決策能力的提升能夠起到良好促進作用。如果在裝配式鋼結構建筑施工期間出現工程變更情況，BIM能夠實現動態保護，針對出現的變更材料數目，進行科學合理的統計、整理，為后續物品采買工作、生產加工工作提供保障。在構件出廠環節中，BIM技術與RFID技術可以同時應用，在保證建筑構件質量的同時，確保信息傳遞過程中的完整性。BIM模型以及機器設備的應用，能夠根據建筑部品設置相應的二維碼圖案，這樣無論是在構件輸送環節，還是在構件施工環節，通過掃描二維碼，就能夠獲得相應的構件數據信息，為相關工作人員查詢等工作落實提供更多保障。

3.3 在施工環節中的應用

在施工環節，施工人員要發揮出BIM技術優勢，為各環節施工工作的落實奠定良好基礎，保證施工質量與施工效率。在將BIM技術應用在施工環節中，要做好以下幾點工作。

1）4D應用。在裝配式鋼結構建筑施工過程中，通過對4D模擬的應用，能夠模擬不同施工方案，工作人員根據具體模擬情況進行分析，從而選擇最為科學的施工方案。針對施工技術能夠實現虛擬演練，從而幫助工作人員明確在施工期間可能會出現的一系列問題，結合具體情況給出預防措施、應急措施，盡量避免問題的出現。裝配式鋼結構建筑是將生產商加工的構件，在施工現場拼裝，想要實現各個構件的順利裝配，要盡量避免出現碰撞情況。此時，可以采用4D模擬方式，實現對建筑工程施工的模擬，從而實現對各環節施工流程的管控。4D模擬的實現要合理應用先進軟件，最為常用的軟件是Navisworks，Navisworks軟件根據標準規定，推動MicrosoftProject進度、BIM模型的自動關聯，以及Timeliner模板與進度規劃的有效連接，這樣能夠保證不同部品構件都能夠具備時間參數，這對于三維模型與時間數據之間的相互結合能夠起到良好促進作用。還可以對Revit軟件當中的輸出模塊進行合理利用，通過該種方式，能夠將原本裝配式鋼結構建筑模型中的.rvt格式轉化為.nwc格式，需要注意的一點是，要保證可以使用Navisworks軟件將.nwc格式模型打開。Navisworks功能模塊與進度規劃之間可以實現相互關聯，選用不同構件集合，并對接進度計劃，在此基礎上，創建4D模型，這樣能夠確保進度計劃具備可視化特點。因為BIM進度模型本身具備可視化、多維化特點，所以進度計劃工作人員可以直接了解施工時間節點情況，使得進度計劃的合理性與科學性得以保障。

通過上述分析能夠發現，BIM模型與進度計劃彼此之間具備一定關聯性。在4D模型中通過時間信息與空間信息的整合，可以全面提高計劃可視性。針對施工進程以及與施工各環節關聯的點進行模擬，從而展現出建筑工程施工的動態狀況。還可以利用4D進度模擬模型，對工作具體開展情況進行觀察、分析，通過該種方式，能夠了解施工環節的重點、難點內容，分析施工期間造成差異的原因，并對施工方案、施工計劃作出相應調整，推動后續施工的有序開展。在建筑工程項目中，通過4D進度模擬幫助工作人員更好的控制進度，掌握不同構件施工具體情況、重要時間節點，這對工程項目的按期交付具有重要意義[11]。

2）利用BIM技術實現對施工方案的模擬。在裝配式鋼結構建筑施工過程中，可以對施工重要節點處進行模擬，尤其要做好局部施工流程的仿實模擬。BIM技術在這一過程中，可以利用BIM模型將施工節點安裝順序，采用動態化方式呈現出來，幫助工作人員了解具體情況，為后續施工方案優化，以及施工工作的落實奠定良好基礎。通過動態模擬幫助工作人員掌握重要節點，從而推動各環節施工工作的順利進行。

總之，在施工環節中，施工人員必須要對BIM技術的重要作用有正確認識，將其應用在不同環節中，模擬施工流程、明確重點施工環節，從而嚴格按照流程、規定落實各項施工工作。通過該種方式能夠確保各環節施工質量都能夠符合規定標準，減少質量問題、安全問題出現。

4 結語

綜上所述，為推動裝配式鋼結構建筑施工的順利進行，工作人員要對BIM技術有正確認識。要意識到將BIM技術應用在裝配式鋼結構建筑施工環節，不僅能夠提升施工管理水平、降低施工成本，而且能夠保證各環節施工質量。在此背景下，根據工程項目具體情況，將BIM技術應用在設計環節、生產環節以及施工環節中，為各環節施工提供更多便利，同時還要可以對施工流程、施工方案、施工圖紙等進行模擬，及時發現在其中存在的不同問題，并給出針對性調整措施，保證施工流程、施工方案以及施工圖紙的合理性、有效性。保證各項工作都能夠嚴格按照規定、流程進行，推動裝配式鋼結構建筑的更好發展。