BIM技术在复杂装配式钢结构中的应用

许 洪 云

(北京语言大学，北京 100000)

装配式钢结构是指建筑的结构系统由钢件构成的装配式建筑[1]。与传统钢结构相比，装配式钢结构应当是钢结构、维护系统、设备与管线系统以及内装系统的和谐统一。满足安全、适用、经济、绿色、美观的要求，提高钢结构建筑的环境效益、社会效益以及经济效益。

BIM技术是目前较为新兴主流的设计技术，被称为继CAD后的又一次革命。BIM技术有利于项目的可视化、精细化建造。《装配式钢结构建筑技术标准》指出装配式钢结构建筑宜采用建筑信息模型(BIM)技术，实现全专业、全过程的信息化管理[2]。

1 BIM技术在复杂装配式钢结构设计中的应用优势

装配式钢结构构件以及细部节点板、高强螺栓均在工厂进行生产，然后运至施工现场进行组装。相比于混凝土结构，复杂的装配式钢结构对构件的制作、安装精度要求较高。以往的设计资料都是二维的，设计人员无法直观有效的发现设计过程中存在的问题[3]。通过对三维BIM技术的应用，结构设计人员能够准确的反映设计信息、细部尺寸，并且通过模拟装配、碰撞检查找出设计阶段存在的问题，还方便工程量的统计。

2 工程实例应用分析

本文以古生物化石博物馆为例，介绍BIM技术在装配式钢结构设计中的应用。

2.1 项目概况

拟建古生物化石博物馆位于天津市津南区天津大学北洋园校区西南部，总建筑面积为5 198.70 m2，主要功能为展览。建筑总高22.45 m，结构设计使用年限为50年，如图1所示。

2.2 建模流程

本项目采用Revit软件进行建模。在此项目中，建筑造型独特，采用较多的异形钢梁、钢柱，各构件交错连接，结构形式复杂。首先根据结构计算软件的分析结果定义族库，录入构件以及节点信息，然后进行三维模式下的施工图绘制，包括结构框架绘制以及节点详图绘制，如图2所示。在同一个BIM模型中分别建立建筑、结构、设备模型。然后进行结构预装配检查，最后与建筑、设备模型进行碰撞检查。建筑、结构、设备专业BIM模型如图2所示。

2.3 细部节点构造

装配式钢结构节点宜采用螺栓连接。为了确保复杂装配式钢结构的安全可靠、体系稳定，节点连接需精确可靠。对于一些复杂钢结构，节点连接形式往往较为复杂，采用二维图纸难以快速使施工人员理解。通过BIM技术建立的钢结构节点模型，可以提高可视化与模拟性，如图3所示，为保证拼装时的节点精度对节点建模细致可靠。

2.4 装配构件进行模拟装配

装配式施工是整个项目中最为复杂的阶段，实际施工时还需要考虑工期、工序等问题。采用BIM技术中的Navisworks软件可以进行施工环境的4D模拟(见图4)，将三维设计模型与时间关联，清晰明确的表现出装配构件的工期安排[4]。

2.5 碰撞检查

采用BIM技术进行碰撞检查是二维设计图纸所不具备的优势所在。表1为本项目钢结构部位于建筑、设备专业发生碰撞的部分位置统计；图5为优化前后的对比。

表1 部分碰撞位置统计

3 BIM软件在装配式钢结构设计中的不足

装配式钢结构的设计施工流程如下：

设计院出具钢结构施工图→钢结构厂家进行深化设计→施工单位进行现场装配。

现阶段的BIM数据仅停留在设计阶段，不能很好的与钢结构厂家进行对接，钢结构厂家仍需通过二维设计图纸进行深化设计，造成工作量的浪费。施工单位也不能利用根据钢结构厂家的深化模型进行更细化的模拟装配，使得BIM信息仅停留在设计阶段。使用过程中应制定统一的BIM参数，保证设计单位、钢结构深化单位与施工单位的信息流的通畅。

4 结语

本文以古生物化石馆为例，探讨了BIM技术应用于装配式钢结构中的设计流程。通过采用BIM技术，可以提高钢结构设计效率以及加工精度，通过模拟装配能够在设计阶段解决装配过程中可能出现的问题。可视化模型的构建，还能够更加形象直观的指导施工进程，减少施工过程中由于图纸不清楚不清晰产生的问题，减少施工洽商以及变更造成的量单变化，总体上有利于装配式钢结构建筑的发展。