BIM技术在钢结构厂房建造中的应用研究

2019-01-12龙飞宋庆明

中华建设 2019年1期

龙飞宋庆明

钢结构厂房的主要承重构件为钢材，其在施工过程中很容易出现质量问题，并且由很多因素引起，包括施工人员的技术水平、违反工艺操作以及工艺不当等。通过BIM技术的使用，可以提前对钢结构的安装制作过程进行模拟，对可能出现问题的工序采取必要的改善措施，从而保证钢结构厂房的质量。

一、BIM技术概述

1.BIM的概念

BIM技术全称为Building Information Modeling，即建筑信息模型，其能够实现建筑信息的集成，并且贯穿于从设计开始的建筑工程全生命周期内。BIM技术会建立一个三维模型信息数据库，能够储存建筑工程中的所有信息，并且业主、设施运营部门、施工单位以及设计单位都基于此模型开展工作。这样就可以提高建筑工程的施工效率、降低投资成本，实现可持续发展。BIM技术的应用核心就是建筑工程三维模型的建立，并且通过数字化技术能够为模型提供符合实际情况的、完整的信息库。三维模型数据信息库，包含了建筑构件的状态信息、专业属性、几何信息，以及空间、行为运动等非构件的状态信息。建筑工程三维信息模型的应用，能够极大的提高建筑工程的信息集成化，并且能够为所有参与方提供一个信息共享和交流的平台。

2.BIM技术的特点

BIM技术的特点包括可视化、协调性、模拟性以及优化性。可视化即所见所得，建筑工程的可视化具有重要的意义。BIM技术的使用，能够将传统的线条式构件以三维图形的方式呈现给人们。虽然建筑工程设计也有类似的效果图，但是效果图只包含构件的颜色、位置以及大小，构件之间的反馈性以及互动性比较差。BIM技术能够实现构件反馈性以及互动性的可视化。这种可视化不仅能够用于报表生成和效果图展示，同时其还能够实现运营、建造、设计过程中决策、讨论以及沟通的可视化。

建筑工程中的一个重要内容就是协调，建筑工程全生命周期过程中，各方都在努力开展协调工作。当建筑工程遇到问题时，各方会组织起来进行沟通协调，寻找解决的办法。建筑工程设计过程中，经常出现各专业的设计师协调沟通不到位而导致的碰撞问题，而BIM的协调性服务就能够很好的解决这些问题。除此之外，BIM技术还能够解决地下排水布置与其它布置的协调、防火分区与其它布置的协调、电梯井布置与净空要求的协调等。

BIM技术的模型性不仅能够模拟建筑模型，还能够模拟一些无法操作的事物。比如在设计阶段使用BIM技术，能够做一些热能传导模拟、日照模拟、紧急疏散模拟以及节能模拟等。建筑工程的各环节都可以使用BIM技术进行模拟，进而保证施工的科学性以及合理性。

建筑工程施工过程中一直都在优化，BIM技术的出现能够提高这种优化的效果。建筑工程的优化受到时间、复杂程度以及信息的影响。如果缺乏准备的信息，那么优化则无从谈起，BIM技术能够提供规则信息、物理信息、几何信息以及建筑物的变化信息。随着建筑工程的不断发展，当前的很多建筑物复杂程度都比较高，超过了技术人员的能力上限，这时就需要借助科学技术，比如BIM技术。

二、钢结构厂房概述

1.钢结构厂房的概念

钢结构厂房就是以钢材作为主要的承重构件，包括钢屋盖、钢屋架、钢结构基础、钢梁、钢柱子等。我国的钢产量一直都比较高，因此很多厂房都开始使用钢结构，并分为重型钢结构厂房和轻型钢结构厂房。钢结构建筑具有较好的环保性能，其施工过程周期也比较短，能够降低建造成本。钢结构厂房具有较好的抗震性、抗风性、耐久性、保温性、隔音性、健康性、舒适性、环保性以及快捷性。

2.钢结构厂房的优缺点

钢结构厂房的优点：用途广泛，可以用于飞机库、体育场、办公楼、仓库、工厂等，适合大跨度建筑与高层建筑。施工方便，所有的钢构件都可以直接在工厂加工完成，运输到施工现场之后直接拼装即可，能够极大的缩短施工周期。经久耐用，使用BIM技术设计而成的钢结构厂房能够抵抗各种恶劣天气，并且维修也比较简单。美观实用，钢结构厂房的外形线条比较简单，具有较强的美观性。造价合理，钢结构厂房的施工周期较短，并且自重比较轻，因此具有较高的综合经济效益。

钢结构厂房的缺点：钢结构使用的钢材经常出现质量问题，并且在施工过程也容易出现各种质量问题，并且多发于重要工序。很多厂家没有正确的使用钢结构厂房泡沫，填充物使用的是无阻燃材料，增加了火灾发生的隐患。

三、BIM技术在钢结构厂房建造中的应用

1.招投标阶段的BIM技术

钢结构厂房工程招投标阶段，可以直接从设计单位获得BIM技术模型。这样能够避免重复建模的错误率，也能够缩短时间。BIM建筑模型中需要有屋面板面积、墙面板面积、楼梯、门窗等方面的内容。如果设计单位没有建模，就需要自己建模。目前市面上的建筑模拟软件比较多，因此可以根据自己的实际情况选择符合的软件。不同的模拟软件实现的功能不同，比如某些软件可以进行水电等的三维模型设计。通常三维模型软件中都含有建筑的主要参数点，制作模型的时候可以参考这些参数点，设计出更贴近钢结构厂房实际的三维模型。

2.钢结构设计过程中的BIM技术

通过BIM技术设计出来的图纸，每一张图纸都代表一项独立的设计内容。传统钢结构制作建筑图纸时，首先应该设计出平面图纸，然后根据平面图纸以及剖面图纸进行立体图纸模型的制作。并且在图纸制作的过程中，设计人员还需要根据工程的实际情况，对图纸进行改进。这样通过不断的修改图纸，才能确保建筑的稳定性和安全性。这种方式对施工人员的安全性要求比较高，需要设计人员有大量的时间以及耐心。但是使用BIM技术能够缓解设计人员的压力，设计人员可以通过相关的BIM设计软件设计出钢结构的三维模型，如果需要的话还可以转换为二维图纸。这样设计人员在工作过程中能够专注于三维模型的建立，并且设计的效率比较高，同时设计时间也得到减少。设计人员还可以在软件中根据自己的想法进行图纸绘制，其精准度高于人工手绘。同时设计图纸中中包含的信息与钢结构厂房的实际情况基本一致，使得设计图纸的可靠性得到提高。

3.协同工作和碰撞检查

BIM三维模型技术能够将钢结构厂房工程中的各方结合在一起，并且为参与方提供一个相互交流信息的平台，这样不同专业设计出的模型能够相互交流并且融合，实现不同专业之间的共同工作。除了能够进行工作配合之外，还能够分辨钢结构厂房中的线和构件。传统建筑中对线和构件进行分析时需要将所有的图纸结合在一些进行对比，这种方式有时候会造成信息的遗漏。如果在施工过程中发生问题，不仅会提高工程的施工成本，并且施工也不能按时完成。而通过BIM技术进行图纸设计时，能够及时地检查出图纸中存在的各种问题，使得设计人员能够很好的清楚问题所在，并采取相应的解决措施。钢结构厂房中使用BIM技术能够极大的提高设计人员的效率，同时还能够提高钢结构厂房的质量，为人们生产生活提供很大的便利。

4.加工制造过程中的钢结构应用

钢结构厂房的构件一般都是在工厂完成加工的。工程师通过使用BIM技术，能够更加直观和便捷的开展BIM技术，并且建造出比较完整的模型。传统的设计过程中，工程师在放样过程中一般选择的都是CAD手工放样的方法，这种方法很难考虑到钢结构建造过程中的所有方面，容易出现遗漏的情况。使用BIM技术之后，能够根据设计师的具体要求在三维模型中增加各种节点，进而不断深化3D模型。除此之外，这些节点还能够直观的呈现在设计师面前，能够及时发现各种问题，比如扭剪型螺栓安装控件。很多BIM软件都具有较高的智能化程度，能够直接在模型中搭建钢结构构件和零件，并且还能够生成构件图和零件图。经过对BIM模型的深化之后，能够降低生成NC文件。这些NC文件不仅作为套料，也可以应用到板零件的加工过程中。

5.钢结构安装过程中的BIM技术

钢结构厂房现场安装过程中使用BIM技术，具有较高的价值，能够给安装人员带来较为直观的感受。使用BIM软件能够制作3D安装图和3D模拟安装示意图，并且能够加入空间和时间信息。很多BIM软件都可以直接将模型导出来，通过笔记本、智能电脑等打开模型，就不需要再翻阅安装图。能够直接在计算机中找到安装位置的构件数量以及编号等，从而提高钢结构安装的便捷性以及直观性。比如，钢结构吊装的过程中使用安装照片和模块图，根据安全性原则将钢结构厂房进行拆分，统一吊装支撑、柱、梁等构件。这样能够提高施工的效率，减少高空作业量，并且还能够保证施工人员的安全。传统钢结构厂房施工模块化吊装过程中，分区的打包和加工难度都比较大；很多钢构件都需要运输到海外的施工现场，这样导致安装过程追溯、运输以及加工等方面的问题。使用BIM技术之后，能够集合汇总不同阶段的信息数据，保证采购使用的钢板符合设计方案的要求，并且可以施工的各个环节都可以随时查阅数据，增加了施工的便捷性。