BI M技術在鋼結構工程施工中的應用探討

閆飛，李茂省，于風仙，李波

（1.北京東方雨虹防水技術股份有限公司，北京 100000；2.中科建通工程技術有限公司，北京 100000）

1 引言

隨著建筑行業的不斷發展， 鋼結構工程在建筑中的應用越來越廣泛。 然而，由于鋼結構工程的復雜性和特殊性，傳統的施工方式已難以勝任其施工要求。 為此，BIM 技術應運而生， 成為鋼結構工程施工的重要利器。 BIM 以三維建模為基礎，可以在設計、施工、運營等多個階段提供全面的信息支持，同時可以更好地協調各方面的工作， 提高工程質量和施工效率。 在鋼結構工程中，BIM 技術尤其重要，不僅可以更準確地進行設計和施工，還可以有效降低工程的錯誤率和成本費用。因此，研究深入探討BIM 技術在鋼結構工程施工中的應用，以及如何充分利用這一技術提高施工質量和效率。

2 鋼結構工程施工中的難點與問題

2.1 鋼結構工程施工中的難點

鋼結構工程是一種快速、環保、集成度高的建筑工藝，廣泛應用于物流倉儲、車站機場、展覽館、商場等各類建筑領域。但是，作為一項高風險的工程，鋼結構工程的施工中存在不少問題和難點，需要在施工過程中認真應對。 首先，在鋼結構工程施工過程中，工序復雜，需要高效的調度和協調。 鋼結構工程施工的工序較多、較復雜，其中常見的包括腳手架架設、基礎建筑、柱連梁、墻體澆筑等等。 這些工序的調度需要高效的協調和管理，否則將極大地影響工程的進度和質量。 其次，安全防護措施需全面、嚴格，鋼結構工程是一項高風險的工程，因此，在施工中必須嚴格遵守安全規章和操作規程。 同時，對施工場地進行全面的安全防護，防止發生安全事故，是保障施工質量和工人安全的重要手段。 最后，對施工人員的技術水平要求高， 鋼結構工程施工對施工人員的技術水平和操作技能要求非常高。 施工人員需要熟練掌握鋼結構連接、焊接和切割等技能，以確保施工質量和安全[1]。

2.2 鋼結構工程施工中的風險

鋼結構工程施工過程中可能存在荷載計算不足或錯誤的問題，鋼結構工程設計荷載計算若不充分或計算錯誤，將對整個工程的穩定性和安全性造成極大的影響， 引發嚴重的質量事故。 在材料方面，金屬材料在長期使用過程中可能會出現疲勞和裂紋，特別是在強烈的風雨等惡劣環境中，因此，需要對金屬材料進行定期維護和檢查，及時發現和處理問題。 在施工中，由于鋼結構工程施工的工序較多、較復雜，可能會出現誤操作、疏忽等問題，造成安全事故和施工質量問題。

2.3 鋼結構工程施工中的協調調度問題

鋼結構工程施工的工序相對較多、較復雜，需要進行高效的調度和協調。 例如，柱連梁工序需要在基礎建筑完成后立即開始，否則會影響后續工程的進度和質量，因此，需要對各工序施工進行協調和管理，以確保工程順利完成。 在施工材料的供應和管理中， 鋼結構工程施工需要大量的鋼材和焊接材料等，需要對施工材料進行充分的供應和管理。 合理規劃施工采購計劃，確保不會出現材料短缺或浪費，有助于控制施工成本和保證工程質量。 施工場地的組織和管理是鋼結構工程施工中的重要考量因素，需要對場地進行布置和標記，確保施工場地的清潔和有序[2]。 同時，也需要對現場安全進行全面的管理和監控，保證施工作業的安全。

綜上所述， 鋼結構工程施工過程中存在著較多的難點和風險問題，需要進行全面的前期準備和規劃，以確保工程的順利進行和質量的穩定。 BIM 技術則可以在施工中積極處理相關問題和風險，以保證鋼結構工程施工的順利完成。

3 BI M技術的特點

BIM 是一種以數字化設計為基礎的全流程建筑工程管理模式。 BIM 技術將建筑結構、設備、管線及相關信息集成于一體，可以有效解決建筑工程信息傳遞中的不對稱問題，并提升建筑項目的設計、施工和運營管理水平。 BIM 技術可以在鋼結構工程施工的全生命周期中使用，涵蓋了設計、施工、運營和維護等各個階段。 在設計階段，BIM 技術可以實時監測項目各個環節和細節， 提高設計的精準度， 減少重復設計和時間成本。 在施工階段，BIM 技術可以對建筑工程的實現進行管理，縮短建筑周期并提升工程質量。 在運營和維護階段，BIM 技術可以幫助運營和管理者實時得到項目數據，保證建筑的高效、安全、可持續性發展。 BIM 技術的特點如圖1 所示。

圖1 BI M技術的特點

BIM 技術具有多個特點，在多維模型中，BIM 技術可以更加精準地將建筑物以三維和多維模型展示，包括如何構造、工程設備、建筑材料、施工日期等各方面信息。 在信息共享中，BIM 技術可以決定每個參與者對項目的訪問和分享權限，從而建立有效的溝通渠道和信息交流平臺。 BIM 技術還具有高精準度特點，可以實時監測建筑工程的每一個環節和細節，提高精度，避免成本和時間浪費。 BIM 技術可以對整個建筑工程進行管理，從而減少資源的浪費，縮短建筑周期，優化施工進度。 BIM 技術可以對工程進行智能設計，從而減少重復設計，提高設計質量和效果。 針對工程標準，BIM 技術結合建筑部門的各項標準，可以實現組建建筑標準庫，減少標準過時及不同標準之間的矛盾問題。 在施工實現方面，BIM 技術可以在施工過程中，實現BIM 模型自動調整，并提供資料支持，保證施工質量和安全。

4 BI M技術在鋼結構工程施工中的應用分析

BIM 技術可以保證施工質量， 避免施工過程中的安全隱患。 施工單位可以根據相關設計需求與建筑規定，在施工前進行材料與建筑質量控制工作。

在鋼結構工程施工前期，BIM 技術可以大大提高工程的可靠性和安全性。 在設計階段，BIM 技術可以模擬鋼結構工程的三維模型，將結構、管線和設備等信息整合起來，幫助設計師更好地理解工程，并且避免了設計中的疏漏和錯誤。 此外，BIM技術還可以幫助工程師確保材料的準確性和一致性。鋼結構工程的材料需要通過許多不同的生產和運輸渠道到達工地，可能存在質量問題。 通過BIM 技術，可以對鋼結構的材料進行數字化的跟蹤，確保材料的質量并使其符合設計標準。 在鋼結構工程施工中期，BIM 技術可以提高工人的效率和安全性[3]。

通過BIM 技術， 施工人員能夠使用虛擬現實技術對鋼結構安裝過程進行模擬。 這樣，他們可以更好地了解施工現場的情況以及材料的位置等信息，更加高效地完成任務。 BIM 技術還可以幫助施工人員進行協調和溝通，避免發生問題。 鋼結構工程需要涉及許多不同的專業，如建筑、結構和機電工程等。通過BIM 技術，各個專業可以共享信息和溝通，縮短工期，減少了不必要的成本和浪費。 在鋼結構工程施工后期，BIM 技術可以幫助項目管理者進行維護和運營。通過BIM 技術，項目管理者可以查看鋼結構工程的數字模型， 查找維護和修理需要進行的位置或工作。 這樣可以避免出現人工搜索浪費時間的問題，并且能夠提高維護和修理的效率。

5 BI M技術在鋼結構工程施工中的優勢與局限

BIM 技術在鋼結構工程領域中的應用越來越普及， 優勢同樣十分明顯。 首先，BIM 技術可以更好地協調和整合各個施工階段，包括設計、構建和維護。 它可以幫助工程師更好地理解和設計模型，并將其精確轉化為現實構造物。 其次，BIM 技術還可以優化鋼結構工程的整體效率。 通過數字化的模型，工程師可以實現更準確、更高效的構建與施工，減少人力和材料浪費，從而降低工程成本。 此外，BIM 技術還可以精準控制整個施工進程， 提高生產率， 并提供更高質量的維護和管理服務。 最后，BIM 技術還可以在施工期間提供更安全和可持續的環境。通過使用BIM 模型，工程師可以預測施工期間存在的風險和安全問題，并在施工前進行必要的調整和改進。此外，BIM技術還可以提高對環境和社區的關注， 減少對自然資源的損害，并提供更可持續的建筑解決方案。盡管BIM 技術在鋼結構工程施工中具有多種優勢，但它仍存在一些局限性。首先，BIM技術需要更高水平的技能和培訓， 以便有效利用和應用數字化的模型。 如果缺乏必要的培訓和技能，可能會導致不適當的應用和誤解。 其次，BIM 技術需要更高的投資。 雖然使用BIM模型可以在施工期間降低成本， 但是數字化的模型需要更多的技術和設備的支持，這可能需要更高的投資。 在一些相對落后的地區，BIM 技術可能尚未廣泛普及，這種技術的推廣可能需要更多的支持和資金。

總體來說，BIM 技術在鋼結構工程領域具有廣泛的應用前景， 隨著技術進步和經驗積累， 它的應用將更加普遍和反復。 未來，應加大對BIM 技術的研究和發展力度，針對目前存在的局限性和問題，進行深入探索和解決。 同時，應該推動工業化和數字化生產的發展， 以更好地整合鋼結構工程和BIM技術，降低成本并提高效率。 此外，未來應加強對BIM 技術的培訓和教育，提高施工人員和工程師的數字技能水平，為數字化建筑行業的可持續發展注入強勁動力。

6 結語

BIM 技術在鋼結構工程領域中應用的優勢顯著， 可以大幅提升工程效率、控制工程成本、確保工程質量。 BIM 技術與分析模型、人工智能等技術相結合，不但可以實現全流程數控制造，同時也有利于環境保護和社區健康。 尤其在當前大力推進全社會低碳生態環保的背景下，BIM 技術在鋼結構工程領域的應用將具有重要的促進作用。 同時為克服BIM 技術在鋼結構工程領域的局限性， 需要不斷提高鋼結構工程領域工程師和技術人員的數字技能水平，優化BIM 軟件的設計和功能，降低BIM 技術的成本。 隨著技術不斷更新， 工程經驗不斷積累，BIM 技術將更加成熟、普及和實用化，成為推動整個建筑行業可持續發展的強大動力。