BIM技術在大型鋼結構建筑智能建造中的應用

摘 要：大型鋼結構作為一種不可忽略的重要形式，是建筑行業發展的必然趨勢。闡述BIM技術的特征，分析BIM技術應用在大型鋼結構建筑施工中的優勢，重點探究BIM技術在大型鋼結構工程中智能建造的應用，為提高大型鋼結構施工單位決策能力和管理水平提供幫助，確保大型鋼結構建筑建造的有序運轉。

關鍵詞：BIM技術；大型鋼結構；智能建造

0 引言

目前，混凝土澆筑施工已逐步采用大型鋼結構。BIM（Building Information Modeling）技術是一種較為有效的輔助工具，對整個大型鋼結構的施工有很好的改善作用，具有很高的理論和實際應用價值。BIM技術在工程實踐中的運用，可以有效地壓縮成本資金、減少工程建設中出現的許多變更問題。大型鋼結構建筑的發展不僅要有高素質的施工人員，還要注意采用先進的技術，才能達到預期的效果。

1BIM技術的特征

BIM技術是一種數字化工具，用于表示建筑、基礎設施和設備的物理和功能特性。它通過創建三維模型來管理建筑項目中的信息。該模型可在項目整個生命周期內實時更新，確保所有相關人員都能獲取最新信息。

BIM技術的應用可以提高建筑項目的效率、準確性和協同工作能力，降低錯誤和浪費，并優化資源利用。它不僅改變了建筑行業的工作方式，還為可持續設計和施工、設施管理等提供了強大支持。隨著技術的不斷發展，BIM正在為更智能、更綠色的建筑未來奠定基礎。

1.1 優化性

以BIM技術為基礎建立的三維模型能有效地克服建設過程中遇到的困難。BIM技術模型中蘊含了建筑工程的幾何信息與物理信息。在該技術的輔助下，對數據模型進行實際搭建，不僅可對工程項目施工建設中的設計、施工以及生產加工等環節進行管理，對安裝等多個環節的技術難點進行分析，還可對建筑工程結構層面設計方案、施工作業方案、質量管控等多個方面進行綜合優化，從而增強施工作業效果[1]。

1.2 可視化

基于BIM技術的模型構建能夠為從業人員呈現建筑工程結構信息，相關信息建立在直觀、簡便、高效的表達基礎之上，“所見即所得”。同時可有效地減少或者避免錯誤情況發生，加強其精準程度。

以BIM技術可視化特征為基礎，設計工作者不需要以想象為基礎來構圖，并且能夠及時彌補設計圖紙中的缺陷，提前預防工程中出現的不足。

1.3 模擬性

將BIM技術運用到鋼結構建筑工程施工建設當中，能夠對全部施工環節進行實時仿真。管理工作者按照仿真得出的數據模型進行施工，制定應急措施，有助于降低可能發生的事故，推動現代化施工技術的運用。

BIM技術可以直觀地顯示三維立體圖像，綜合模擬建筑工程項目中的景觀、日照和噪聲等多種因素。在科學技術不斷創新發展下，BIM技術能夠實現四維和五維影像的綜合仿真。

2 BIM技術應用在大型鋼結構建筑智能建造中的優勢

基于BIM技術在建筑工程項目中的具體運用，可以將數據庫信息，三維模型等充分結合在一起，實現對建筑工程項目建設現場狀況的直觀展示，并模擬建筑工程周圍的狀態。應用BIM技術有助于項目內所有部門溝通協作，有效控制工程進度，合理地進行施工成本調控，提升建筑質量。

2.1 有助于項目內所有部門溝通協作

工程項目具備較多部門與環節，只有多專業相互交叉，相互配合，才可以讓工程項目的各個方面都達到預定目標。在工程項目中，有許多專業都是分包的，而且分工十分細致，只有對施工現場進行準確的配合，才能保證項目的正常進行。

BIM技術可以很好地解決項目內所有部門溝通協作問題，它具有統一的規范，如果在設計階段發生了沖突，可以通過建模來進行比較和仿真，最終確定最佳解決方案，大大減少了內部溝通協作時間，提高工程效率[2]。

2.2 有效控制工程進度

與傳統形式相比，大型鋼結構建筑工程在現場建設之前，需將建筑工程的整體結構拆分為許多獨立單元，在現場建設至相應環節時，施工作業者可以直接將建筑結構拼接在一起，從而縮短工期。

在進行模擬裝配時，利用BIM技術能夠從時間維度上進行把關，幫助分析和理清大型鋼結構現場安裝和施工需要的工期，優化管控，減少時間浪費，保證大型鋼結構更高效更順利得現場施工，消除工期延誤的風險。

基于Revit建立的三維可視化建筑物三維建模，采用Navisworks將傳統的工程管理軟件Project編制的工程進度規劃導入Navisworks中，并在 Navisworks中執行“TimeLiner”指令，將工程進度分解為各個分支，然后將這些分支與整體工作聯系起來，以不同的形式對工作分支的運行狀況加以標明，讓項目決策者更加直觀地了解項目運行現狀。

在仿真過程中可以用不同顏色代表進度的實際情況，比如用綠色、紅色和灰色分別代表進度的提前、延后和完成。這樣可以方便管理人員通過不同色彩了解進度的整體狀況，及時對工程方案和進度計劃進行相應調整。BIM技術的應用極大提升了項目建設效率，為項目的良好實施打下了堅實基礎。

2.3 合理地進行施工成本調控

BIM技術除了有助于優化項目進度外，同樣可以有效實施項目成本控制。運用BIM技術，可以精確而高效地計算工程量。應用二維碼等技術將項目物料的生產、運輸等情況與BIM模型結合，可實現動態化管理。在項目運行中，將項目資源的運行情況與BIM模型相結合，可以更直觀地顯示項目資源分配與運轉情況，實現對工程成本的控制。通過BIM技術模型為物資的應用位置提供數據支持，充分掌握項目物料運轉實施狀況。通過將項目進度計劃與成本計劃進行對比，實時分析項目成本數據，可為及時糾偏創造良好條件。

利用BIM技術可以很好地處理在設計階段成本管理中可能出現的問題，進而有效管理成本。例如，在鋼結構建筑設計中應用這種技術，設計人員能夠充分利用成本信息，尤其是各種材料的自動統計功能，準確地掌控工程的成本，并能及時指出大型鋼結構的超預算問題，達到比較理想的經濟調控效果。

2.4 有利于提升建筑質量

BIM技術在實際運用時需要借助互聯網技術。以互聯網技術為基礎對數據信息進行采集，可以有效地促進建筑工程項目管理工作的開展。工程項目質量管理是一項系統化工程，項目各功能區的劃分、資源分配等都可以應用BIM模式進行相應的控制，直觀反應工程進展狀況。

通過Revit軟件，將項目現場區域進行細致規劃，可保證項目各功能區域運行的有條不紊。使用可視化模型配合現場監控，可以達到項目實時過程監控的目的。項目管理者通過對工程施工的監控，可更好地提升項目質量。BIM模型參數的調整更有利于實現項目質量、工期、成本的統一，實現項目優化的目的。

3BIM技術在大型鋼結構工程智能建造的應用

3.1 BIM設計

BIM技術運用于大型鋼結構工程設計環節，可以使設計者獲得舒適的輔助體驗，并顯著地減少設計工作中的缺陷。一方面，BIM技術與傳統CAD軟件相比，有著顯著的特點。不需要設計師進行平面圖、立面圖、截面圖的處理，可以在三維空間中進行最優的組合，降低設計難度。該系統可以自行進行三維轉換，也可以對整體結構的規劃和節點進行優化，從而得到更好的結果。

另一方面，將BIM技術運用到大型鋼結構工程設計當中，可以形成參數化的設計效果，更好地對全部信息資料進行準確地輸入與分析，促使各項參數精確地運用于最終大型鋼結構之中，規避可能存在的設計偏差。

以往大型鋼結構的設計工作在對相關參數信息進行加工時，通常需要設計人員使用Excel表格進行加工，不僅作業難度大，還極易產生差錯，甚至與大型鋼結構工程的設計方案明顯不符。BIM技術的運用，使得設計人員可以通過這個平臺對參數進行分析和處理，使參數更好地為設計工作服務。

3.2 工廠預制構件管理

在信息技術的支持下，工程管理人員可以對資源數據平臺進行構建，對整個施工過程進行分析，通過建筑施工場景可視化處理來提高管理效率。

在現代化建筑發展過程中，BIM模數化設計具有很高的應用價值。在預制裝配式建筑中，利用模數化設計，采用基本模數、擴大模數、分模數的RNG方法來設計預制構件與組合件，可提高建筑施工的標準化與智能化水平，促使主體結構在施工過程中具有整體性、協調性。

工程深化設計結束后，可對預制構件實施工廠加工。在這一過程中，可利用BIM技術對預制構件工廠加工實施動態跟蹤管理。每一個預制構件從下料到維護再到出廠，都可以使用手機微信掃描二維碼和條形碼查看。業主、工程總承包單位、監理和分包單位都可以通過掃描來實時了解每一個構件的加工制作過程和發貨進度等信息，并在入場之前對構件的所有屬性進行審核。當工廠加工不能滿足現場裝配需要時，現場技術人員可以與廠方直接交流，經業主同意后，由廠方技術人員實時變更，避免損失和工期拖延[3]。

3.3 模擬裝配

BIM技術在大型鋼結構工程的運用可以借助模擬裝配環節對整體施工進行管控，模擬裝配能夠較好地達到對后續現場組裝工作進行優化引導的目的。在對各關鍵施工任務進行重點分析和明確的前提下，有助于促使對應的裝配工作變得更加有序。

基于BIM技術運用模擬裝配環節，技術人員可先對大型鋼結構工程整體進行精細化設計。先設計成各種特定構件，再對組成部件安裝次序加以明確，并一一模擬組裝。這樣有關人員對安裝次序會有一個精確的把握，對各部件的使用需求也能清晰明了，從而形成最佳裝配效果。模擬裝配環節要著重關注一些常見問題，例如后續組裝時可能存在的事故隱患等，需要有關人員對模擬裝配環節深入分析研究，以確保現場裝配工作安全有序。

3.4 現場安裝

BIM技術能夠對安裝全過程進行有效的監督，避免可能發生的偏離問題。可以建立和工廠設計之間密切關聯的控制框架，對工程信息進行有效的管理。管理框架可以全面地收集施工現場參與者進行的每一項活動信息，對施工進行全過程管理，和工業化生產相結合，保障每項環節能夠在合理的控制范圍內。

BIM技術與RFID等技術手段相配合，可促使各構件安裝運用不存在偏差問題，并能讓技術人員清楚各構件安裝就位程序。若是現場的安裝處理過程中出現了突發性的事件，借助BIM技術應對和處理，可幫助技術人員自動找到最適合和最合理的工程更改方案，有效地解決安裝過程中可能遇到的困惑。

大型鋼結構工程在進行現場安裝時，若存在構件上的不足或破壞問題，依靠BIM技術及時地提供相關構件參數信息，可使此構件制作更加精準[4]。

3.5 輔助竣工

BIM技術在大型鋼結構工程竣工環節的運用也大有作為。BIM技術能夠協助竣工環節的負責人對全部竣工因素進行全面細致的分析和管理，了解大型鋼結構工程項目的施工效果是否達到預期，對出現的問題進行適時的處理。

竣工驗收人員可憑借BIM技術對相應施工成果的適宜性與合理性進行更全面、詳盡地把握，及時糾正與初始設計模型不符、潛在的安全質量隱患等情況，保證了安全性與穩定性，為工程順利投入使用提供了保障。在竣工環節進行結算時，管理人員可以對之前輸入的各項數據信息進行整合，從構件的使用情況，工程量等數據出發，全面地掌握工程造價情況，協助合同管理人員做好結算工作。

大型鋼結構工程遭遇變更和索賠需求時，BIM技術應用能夠提供翔實的證據支持，方便明確責任方，提高索賠效率。當然，即使工程建成之后，BIM技術也一樣能夠很好地保存數據，為后續大型鋼結構工程的大修、擴建、拆除等提供數據支撐[5]。

4結束語

隨著建筑工程項目不斷增多，城市中高層建筑物也越來越多，對建筑工程結構中質量的要求也越來越高。基于BIM技術在大型鋼結構建筑施工中的運用，有利于施工信息的收集和分析，合理減少施工成本，加快施工進度，提高建筑工程施工質量，對施工企業持續、健康、穩定的發展起到良好促進作用。

參考文獻

[1] 郭繼業.BIM技術在大型鋼結構建筑中的應用[J].智能建筑與智慧城市，2021（11）：71-72.

[2] 許國紅.BIM在大型鋼結構施工精細化管理中的應用分析[J].磚瓦，2021（9）：58-59.

[3] 李科，郭青偉.基于BIM技術的鋼結構建筑的虛擬施工研究[J].四川建材，2021，47（9）：109-110+113.

[4] 陶紅星，王少非，史亞彬，等.基于BIM技術的大型鋼結構建筑工程管理[J].建筑技術，2022，53（3）：347-349.

[5] 闕榮.BIM技術在大型鋼結構建筑施工過程中的應用研究[J].智能建筑與智慧城市，2022（10）：63-65.

收稿日期：2023-09-28

作者簡介：譚琦（1985—），男，江蘇鹽城人，碩士研究生，經濟師，研究方向：建筑與房地產經濟。