BIM技术在钢结构施工项目中的应用

姚炜 王富 王明辉 陆天培 孙杰毅 洪海天

摘 要：目前在建筑行业设计与施工管理中，为了提高工程的质量，需将现代化信息技术与传统建筑施工相结合，即BIM技术。本文通过对BIM技术进行概述，介绍了该技术在钢结构中的应用现状与存在问题，同时对BIM技术在钢结构中的优势和现阶段的主要应用进行具体分析，旨在对建筑行业的工业化提供一定理论支持。

关键词：BIM技术;钢结构施工;应用现状;优势;应用

引言

现代化建设离不开工业化的高速发展，也离不开建筑工程的不断推进。新一代发展浪潮下，各式各样的建筑群应运而生。随着我国建筑行业的快速发展，钢结构施工也成为了建筑行业技术进步的重要内容。现代工业化离不开信息技术的应用，通过将BIM技术应用于钢结构施工，对于设计进行深化，保证高效、正确、顺利实施钢结构施工的前期准备工作，大幅提高钢结构施工的规范性和准确性具有重要指导意义。BIM技术可以搭建一个信息管理框架，除了可以通过三维模型来组合各个模型中的信息，对工程设计进行准确模拟预测，还可以梳理生产方的各个信息，如钢结构设计、材料选取、配件使用情况、焊接信息、工人资质等内容，实时更新施工过程的具体数据，使复杂问题简单化，大幅度提高钢结构施工的规范性和准确性，在提高施工效率的同时，帮助建筑行业的工业化迈上一个新的台阶。

1.BIM技术概述

BIM（Building Information Modeling）是美国标准协会制定的技术标准，是一类专业性软件，现在已成为我国建筑行业发展的一项重要核心技术。该建筑信息模型包含了与建筑施工项目相关的各种数据形式，如建筑的整体设计、施工方案、项目管理计划、工程统计、成本核算等，其实质是一种可视化数据模型。因此，BIM从根本上来说还是一项数字信息技术，而并不是具体的施工手段。BIM技术奖整个项目的施工方案集中起来，通过搭建信息管理平台来提升各部门之间的有效配合，同时对施工方案进行模拟、预测，通过了解BIM技术的优势并将BIM技术应用于钢结构施工，可以对各个环节进行优化，通过将数据支持引入实际施工来减少不必要的人力、物力损失，从而促进整个建筑行业的快速发展。

2.BIM技术在钢结构中的应用现状

2.1设计与选材难度高

就目前而言，设计钢结构首先要考虑的是其高承重性和复杂建筑设计中钢材的整体构型，高层建筑、复杂形变设计建筑、构型层次差别较大设计建筑都会增加钢结构设计的难度系数，也对钢结构的安全性、承重性提出了更高要求。這种情况下，只有通过对钢结构进行综合性、准确性评估后，才能确定此种类型建筑是否适合选用钢结构进行建造。另一方面，满足设计要求后，选材也是一大难题。首先，要保证钢材强度符合复杂结构的安全、承重等相关要求;其次，所选钢材料物理、化学性质必须稳定，不易发生形变，同时具备较好的抗疲劳性;再次，选材还要考虑材料自身成本、材料设计成本、材料运输成本等。因此，在市场上对于各种材料进行设计、选择并最终得到符合条件的施工材料，需要耗费较长时间，这对于建筑公司实现高施工速率和高经济社会效益的初衷是相背离的。随着国家对建筑行业工业化、信息化的不断推进，BIM技术顺应了历史潮流，为建筑建设行业迈向工业化生产提供了可能。

2.2成本和施工要求高

钢结构施工工期较短，但由于实际施工中会遇到各种问题，为保证建设作业的安全性和施工进度的正常进行，常需要及时修改方案，这往往会加重钢结构的施工成本。因此，在进行钢结构施工时，对于钢材选择、钢材特性及抗疲劳性、钢结构设计都有严格要求，对于钢结构施工人员的技术素质和业务能力也许进行严格把关。钢材特性的不同，也要求技术人员能够合理进行钢架的架设、铺设，需要焊接的点位也要按要求进行焊接，同时采取切实有效的安全措施，防坍塌、防火灾，在确保人员安全的同时也要避免对钢材的破坏与腐蚀。

3.BIM技术在钢结构中的优势

将BIM技术应用于钢结构对于提升建筑行业的工业化进程优势明显。首先，将BIM技术应用于钢结构，可以在施工作业初期将所有计划作出合理安排，对于高效、安全生产大有助益。其次，BIM技术作为一项数字信息技术，通过该项技术可以进行三维建模，对于模拟建筑钢结构的主体框架，展示钢结构铺建信息具有重要的指导作用。再次，BIM技术也可以对后期施工内容进行合理化模拟，有利于提高建筑施共作业效率。最后，BIM建模对于优化工程流程，设计施工方向和及时修正施工错误都有明显的指路作用，可减少人力、物力的浪费，在一定程度上减少建筑施工的安全隐患。

4.BIM技术在钢结构中的应用

4.1对设计的环节进行深化

无论任何工作，保证其高效、正确、顺利实施一定需要在前期准备工作上下足功夫。因此，将BIM技术应用于钢结构，也是把好设计这首要环节，也是建筑施工的重要环节。为了提高设计水平，保证在材料选择、钢结构搭建、关节连接、现场施工等设计环节减少问题发生，利用BIM技术对设计的各个环节进行深化，利用三维建模来测试各个环节是否做到了真正的符合行业规则、符合施工要求，工程施工作业是否能够做到高效、安全，这样才能充分满足用户需求，保证建筑施工安全，保证使用安全。

4.2构建信息管理框架

BIM技术还可以用于钢结构施工过程中对于信息管理框架的搭建。这里的信息管理框架，主要包括生产方的各个信息，如钢结构设计、材料选取、配件使用情况、焊接信息、工人资质等内容。这有利于对于施工的各个环节进行有效监管，使各项信息得到一个集中化管理，对于保障施工进程的合理推行，提升钢结构施工的作业水平和确保各项工作的顺利开展具有重要作用。

4.3加工制作

传统的钢结构搭建主要通过技术人员，按照自己的专业化水平并借助以往的经验进行施工作业。但是，我们必须承认施工条件各有不同，钢结构搭建方式、材料选择、施工方案和技术人员资质也存在变化，因此在实际施工中势必存在不同程度的问题，仅仅依靠工作人员把关无法使施工进程得到有效提升。在钢结构施工中利用BIM技术来指导现场的加工制作，利用现代化数字技术进行实时监管与控制，可为施工单位提供实时、准确的数据，提高钢结构的自动化水平。

4.4现场安装

随着工业化程度的不断推进，钢结构现场安装不再完全依赖人工作业，机器现场安装的准确度也是保证钢结构实现自身优势的重要环节。钢材料和配件在运输过程中，由于部分材料尺寸较大，运输、吊装都存在不便，有时需要在现场实现安装和拼接。仅通过人工对车辆空间、吊车吨位和现场安装等条件进行调试容易产生误差，影响钢结构施工的准确度。将BIM技术用于现场安装，通过该项技术对钢结构的现场安装进行模拟调试，利用模拟场景和模型点位现场进行仿真，及时修改作业数据信息，对一方面可以及时调整施工顺序，另一方面也可以更精确把握具体的尺寸信息，使现场安装工作有合理依据，提高安装质量。

结论

将BIM技术应用于建筑钢结构施工中，加强钢结构施工与现代化数字科学技术的联系，一方面可以避免传统钢结构施工设计与选材难度高、成本和施工要求高的问题，另一方面也可以提升建筑行业的工业化进程，实现钢结构施工的高效、安全、准确性。实现钢结构加工和 BIM 技术的现实应用，对设计的环节进行深化，构建信息管理框架，对于钢结构的加工制作和现场安装能够实现更加方便、准确和科学化管理，更加方便、准确，真正发挥 BIM 技术的先进生产力。

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