BIM技术在钢结构施工中的应用实践探究

吴健伟 茅剑华

摘要：BIM英文全称是Building Information Modeling，这种信息技术最早被应用于制造业，在推动制造业发展的同时有效提高了产业利润。当BIM技术被应用于建筑业之后，常被译作建筑信息模型。本文将简单论述BIM技术在建筑钢结构设计中的应用方案，希望能为建筑工程项目管理作业提供参考与借鉴。

关键词：BIM技术;钢结构施工;应用方案

在建筑行业，BIM技术应用极为广泛，该技术在建筑项目设计、施工管理、造价管理、企业发展战略制定与实施、组织架构、成本管理、业务管理和经营绩效管理等方面均取得巨大成效。

1.BIM技术特征

从技术特征来看，BIM技术具有两大基本特征：第一，模拟性。模拟性是指BIM技术系统软件能根据构件属性对真实事物进行模拟，在项目工程建设作业中，能发挥BIM技术的模拟性对整个施工操作进行规范指导。第二，可视化。可视化当属BIM技术最显著的优势，建筑工程项目从立项设计到全部完工，历经初步构思、图纸设计、实体建成等过程。

2工程特性

2.1材料特点

众所周知，钢结构是由大量钢材作为原材料的，而钢材的材料特性强度大、塑性好、韧性强。正是由于在钢结构工程中采用了大量钢材，使得钢结构工程的整体重量变得更小。相比钢筋混凝土结构的工程，钢结构工程有着非常明显的重量优势，尤其是对大跨度的工程结构而言，这种重量优势会变得更加明显。

2.2结构特点

对钢结構工程来说，采用得大量钢材是通过焊接形式进行连接的，这也使钢结构工程的内部结构变得非常均匀。相比钢筋混凝土结构工程，钢结构工程在受力状况上得到了有效改善，而且能够有效贴近计算阶段的模型，优势在于工程人员能够更加科学地开展工程结构分析，进而使钢结构工程具备更高的可靠性。相比其他材料所组成的结构来说，钢结构工程在安全性和稳定性方面有着更加突出的表现。

2.3工艺特点

从钢结构工程的工艺特点来看，钢结构工程所采用的大量钢材都是通过工厂来进行制作的。工厂在对这些钢材进行制作时，需要通过钢材轧制方法来进行，确保这些钢材在经过一系列加工以后，能够形成统一的规格和尺寸，进而满足钢结构工程的使用要求。钢结构工程中采用的各种构件都需要对钢材进行相应加工，这些加工与制作流程需要得到相应简化，才能有助于优化建筑施工，从而顺利完成整个建筑物的装配式施工。

3传统钢结构建设存在的不足

钢结构相比于以往的钢筋混凝土结构，它是一种与传统的钢筋混凝土结构有一定区别的新型结构形式，其主要结构所应用的施工材料也发生改变。同时，在钢结构工程的施工安装效率和施工工艺、施工质量控制要求方面，均有一定的不同。我国与国外发达国家相比，在钢结构施工建设方面存在一定的差异，从而一定程度上制约了我国钢结构工程可持续发展。具体体现在下面几个方面：

一些钢结构设计单位或者设计人员，仍在使用二维绘图软件进行钢结构工程的设计，从而导致钢结构设计方案的可视化程度较低，图纸的设计效果相对三维图纸较差，即采用二维设计软件绘制的图纸可视化程度较低，对于复杂的钢结构便捷化施工未取得有效的进展。

钢结构加工阶段存在一定的问题。由于我国在钢结构方面的起步相对较迟，一些钢结构生产单位仍采用相对较为传统的加工方式，从而导致钢结构的加工成本较高，一定程度上也限制了钢结构的可持续发展。钢结构的吊装作业环节也存在问题。

3.1工程建模应用

在钢结构工程中，BIM技术的应用能够帮助工程人员根据管理需要来建立各种类型的数据库，如钢结构工程的构件数据，包括构件截面形式、加工信息、安装位置、构件材料等。通过调用数据库中的工程信息，能够使工程人员顺利构建钢结构工程的三维模型，工程人员还可根据实际需要来自由组合这些构件，以此形成对应的构件安装方案。

3.2工程细节设计与成图自动化

将BIM技术应用到钢结构工程中，能够实现对钢结构工程各方面细节的科学化设计，还能进行工程制图。BIM软件中配置了相应的图纸管理器，工程人员可以利用图纸管理器来对各类施工图纸进行划分，以此明确其具体类别、功能及用途，进而使绘图人员花费更少的时间来对这些图纸文件进行科学管理，工程图纸的绘制精度也因此得到极大提升。工程人员可以通过BIM技术来设置各类构件的规格、尺寸，并且可以明确构件的细节节点位置，依据预设的节点信息来运行设定的参数，进而确保工程施工能够按照相应的节点预设要求来进行节点拼装。BIM软件可以优化钢结构工程三维模型的各个细节，进而确保其得到科学有效的设计，使整个钢结构工程的可靠性得到有效提高。

3.3开展整体性的三维模型分析

在钢结构工程中，利用BIM技术来构建三维模型，可以引入相应的外荷载，帮助工程人员对钢结构工程的整体结构实施受力实验。由BIM软件来进行数据分析，然后输出相应的图像与文本，这样工程技术人员便可依据这些图像与文本来作出科学的分析与判断，以此了解建筑结构在各种荷载情况下的变化现象。除此之外，在钢结构工程中可以将许多不同类型的BIM软件综合应用，能够使技术人员对输出结果进行多层面对接式分析，进而极大提高技术人员对钢结构工程的判断准确性。

3.4构件碰撞检测

对钢结构工程来说，涉及的节点数量众多，而且非常复杂。施工技术会对整个工程施工有非常明显的影响，使得这些节点极易发生碰撞。例如，在钢结构施工中可能存在管道和混凝土发生搭接碰撞的问题，通过BIM技术可以有效解决该问题。工程技术人员可以利用BIM技术来对钢结构工程的三维模型实施碰撞检测，这样能够帮助其对节点碰撞位置做出准确判断，并采取相应的措施来加以预防，进而有效降低构件在安装过程中发生的碰撞概率，同时也有助于提高各类构件在钢结构工程中的安装施工效率。

3.5工程量计算与统计

在钢结构工程中，除了要应用大量钢材以外，还要应用到其他原材料，而这就需要工程人员按照相应的截面形式与构件类型来作出划分，以确保整个钢结构工程得以顺利施工。BIM技术的应用可以帮助工程人员科学计算与分析工程量。BIM软件会对这些信息进行汇总与统计，并进行报表输出，而工程人员只需对这些输出信息进行核对即可，这样可以使工程量的计算与汇总效率得到极大提高，更重要的是能够有效避免计算错误的发生。

3.6在施工管理中的应用

深化设计、加工制作、现场吊装是钢结构施工过程中的三个主要阶段，有效的信息传递能够使这三个阶段顺利地进行衔接，所以信息传递在整个钢结构的施工过程中是非常重要的。而运用BIM技术能够实现施工管理信息的搭建，保障施工中的各个阶段能够进行有效的衔接。例如，在进行BIM模型搭建时，对整个工程的数据进行了输入，那么施工单位在编制施工组织或者施工进度计划的时候就能够快速地获得所需要的数据信息。另外，与传统的施工技术相比，管理人员不需要花费大量的时间和精力去解决施工过程中出现的问题，只要做好施工的计划和执行，就能够保障工程的顺利实施，这样不仅减轻了工作人员的压力，还使工程建设的效率和质量得到了有效的提高。

结束语

综上所述，优化建筑钢结构设计方案，应充分发挥BIM技术的作用，搭建完整的建筑钢结构模型，设计科学的施工方案，合理规划钢结构施工流程。

参考文献

[1]陈虹宇，徐刚，吴贤国等.基于BIM绿色建筑信息化设计和绿色度评价研究[J].建筑技术，2019，50（8）：996-1000.