BIM技术在钢结构装配式建筑中的运用

摘 要：近几年，建筑行业得到了全面发展和进步，所以建筑工程实施过程中需要进一步强调绿色环保发展模式，因此， 钢结构装配式建筑得到了广泛的关注和重视。由于该建筑模式不仅经济成本投入相对较少，并且建筑工程施工时间相对较  短，所以在建筑项目施工过程中不会产生严重的污染问题，为此，只有在钢结构装配式建筑施工环节上科学、合理使用 BIM  技术（Building Information Modeling，建筑信息模型技术），才能进一步提高建筑施工质量水平，推动建筑各项工作顺利开展。本文首先详细分析BIM技术特点，并且结合BIM技术优势以及建筑案例，进一步总结出 BIM技术应用策略。

关键词：BIM 技术;协调性;管理水平

中图分类号：TU391                                文献标识码：A                              文章编号：2096-6903（2022）01-0004-03

由于我国城市化基础建设不断发展，进一步推动了建筑行业的全面发展， 近几年建筑企业发展遇到了一些问题，只有在项目施工过程中不断提高建筑质量，才能从根本上展现 BIM 技术应用优势。

1 BIM 技术特点

1.1 协调性

钢结构装配式建筑项目实施环节上涉及到不同种类  的建设项目和模式，为此BIM技术在实施过程中，需要  整合建筑工程施工环节上的许多工作业务、项目资料以  及工程报告等，针对项目施工流程所产生的问题和不足进行相互协调处理，避免项目在后期建设过程中的安全风险。特别是在实际施工过程中产生问题和不足，则需要利用BIM技术针对三维参数模型等问题进行合理的技术处理，最终有效解决建筑工程实施难题。

1.2 可视化

在信息模型构建方面上需要充分利用该技术可视化特点，进而为工作人员在日常项目管理内容提供正确的技术支持，并且该技术实施环节上能够保证项目实施模式更加直观且清晰，减少问题产生概率，提高建筑工程强化精准程度。而基于BIM技术可视化特点， 实际人员无需单纯依靠想象进行构图操作就可以不断提升建筑施工作业的质量水平和基础效果，进而针对方案设计图纸中可能产生的遗漏的故障问题进行全面完善和改革，从根本上确保建筑工程施工质量层次和效果 [1]。

1.3 优化性

BIM 技术想要有效开展，则需要在数据模型构建环节上建立几何信息和物理参数，针对此种技术应用现状  和特点，需要将建筑工程项目施工方案设计、项目施工、 生产加工以及设备安装等多个环节所存在的问题和难点  进行全面考核，以此作为基础条件全面优化建筑工程设  计方案、实施方案以及质量管理等相关问题，进而不断  强化施工作业的质量水平。

2 BIM 技术优点

针对建筑项目钢结构装配式建筑实施过程中，需要  利用项目信息数据构建信息模型，所以应用该技术时需  要根据建筑工程实际情况获得具体的施工现场图纸。而  BIM技术在应用时还应该与信息和数据路等基础功能相  互结合，进而实现建筑工程施工现场的可视化基础效果， 进而模拟出建筑工程周边实际情况之后，保证后续项目  施工环节能够顺利开展。

BIM技术实施过程中能够合理利用装配式建筑模式，实现数字化和信息化的建筑系统，有效将建筑项目钢结构所产生的施工信息和结构参数进行全方位的收集、分析以及归纳，结合建筑工程实际施工情况进行技术引导， 让其深入了解工程项目基础参数之后，协调作业的积极性。

2.1 提高管理效果

由于现代化建筑工程基础管理结构体系向成熟且完 善化方向发展，钢结构装配式建筑无论是建筑规模还是 施工进度都得到了全面成长和进步。

相比传统建筑项目施工现状来说，全新钢结构装配 式建筑施工之前，应该针对项目工程基础结构进行区域划分，所以实际项目施工过程中，施工技术人员需要针对建筑结构进行直接拼接，而实现节省施工时间的最终目标。由于实际施工过程中会涉及到许多零部件，所以为了进一步保证零部件的适用性，BIM技术的实际应用中还可以通过运用互联网平台详细收集市场数据信息，比如：材料价格、建筑时间以及支出成本等，最终实现提升建筑工程项目的管理工作水平 最终目标[2]。

2.2 合理控制支出成本

选择适合的企业时，如果仅仅依靠传统管理模式，其可选择的范围相对较小，所以在建筑市場结构进行调  整时，需要根据建筑项目建设需求以及基础条件上，其  招投标工作和施工企业的选择和应用范围不断扩大，导  致建筑企业在经营过程中的竞争范围不断拓展，致使地  区性的竞争会转变为为良性竞争，进而对企业经济收益  以及社会效益都会产生明显的影响。而BIM技术在应用  过程中，需要保证信息数据收集全面性的同时，还需要  针对其三维模型进行全面构建，进一步强化建筑工程项  目施工效果。

2.3 强化钢结构施工质量

而BIM技术在实际应用环节上，可以进一步加强施 工现场信息收集的精准性和可行性，同时针对系统内部结构中的过滤系统进行详细分析，进而针对数据信息进行精准的过滤，可以针对信息数据可能产生的隐形价值深入探索，从根本上强化方案设计实施水平，继而为后续施工作业提供基础环境和平台。作为建筑施工企业的 核心环节，必须重视BIM技术应用水平，并且选择合理 的措施，全面强化和提升装配式钢材料建筑整体施工质 量水平。DA61D9DF-659A-4AB1-8297-32BE256A1F28

3 建筑案例

3.1 概况

某办公楼工程普遍使用钢结构装配式施工模式，所以建筑主体普遍使用钢结构体，围护体系采用轻质复合内外隔墙板，在工厂预制加工好之后运至施工现场吊装。楼面采用钢筋桁架楼承板，现场吊装铺设后浇筑混凝土。本工程即采用钢结构主体，预制复合板墙围护体系的公用建筑。为满足办公场所开间及进深的要求，钢结构建筑体系可方便的营造大跨度房间。内外墙采用轻质符合墙板，吊装施工，在墙板之间的拼缝处采用抗裂网，同时所有墙面满粘海基布，起到抗裂和装饰的作用，完全取消抹灰作业，减少了资源浪费，加快了施工进度。针对此种施工现状，利用BIM技术能够合理规划钢结构支撑体系，可减少大量的资源浪费，减少切割废料和施工现场的工作量 [3]。

3.2 项目建设结构体系

本建筑项目主要为装配式钢材质结构建筑模式，其  中内部结构建设形式为钢材框架以及自我复位的能量消  耗支撑结构体系，所以该结构体系的整体刚度相对较大， 其抗侧能力相对较高，其中不同层间的位移程度相对较  小，并且主要振动形态主要以平移移动为主，有效减少  了多级别地震条件下建筑结构扭转效应。

其中建筑施工过程中，其标准楼层建筑面积基础占 比为 91%，相比较传统的建立墙体增加了有效面积为 5%。其中立柱一般需要使用钢材质混凝土立柱，进一步结合了砼物质的基础承压性能和钢材质的延展性，其中立柱与立柱之间连接需要使用全部熔透焊接形式。而横梁之间则需要使用窄翼边缘的H形态横梁结构中，进一步保证相同抗弯能力的同时，不断提升横截面的基础使用效率。除此之外，高层建筑楼板一般需要使用高压形态下的钢筋结构板材和立架，由于改材料的基础装配率相对较高，其钢材质刚度较强，可以从根本上减少钢筋基础捆绑效率。所以，高层建筑的立柱节点大量使用高预紧力单边锁紧螺栓节点，进一步完成了装配式建筑钢材质的快速安装，并采用了自复式阻尼器，提高了装配式钢结构建筑的抗震效果及抗变形效果。

3.3 项目建设亮点

（1）设计环节。在建筑项目实施过程中，使用BIM  技术可以进行建筑结构方案设计和参数计算，并且根据时间结果针对建筑楼层抗震能力进行全面修正，并且将项目建筑模型因导致系统内部结构中针对数据计算结果进行全面对比和技术分析，其中对于特殊的建筑造型， 则需要利用3D3S软件进行数据补充计算，进一步确保特殊建筑结构的安全水平。

（2）结构零部件。针对建筑项目以及内部结构设计上，其横梁立柱和建筑楼板需要依靠建筑工厂提前进行生产制造，保证建筑设计施工时仅仅需要提前运输至建筑现场进行结构安装，极大提升了建筑项目的装配水平，减少大量施工现场额作业数量。

（3）单边螺栓。西楼的梁柱节点应用了高预紧力单 边锁紧螺栓节点，首次实现了钢框架节点全装配、現场免焊接，提高了施工效率。

（4）阻尼器。自复位阻尼器首次在国内建筑上使用， 可根据层间变形订制伸长率，实现了8级地震与风载作  用下结构自复位、消震减能的效果，阻尼器终身免更换。

（5）机电设计。在建筑工程前期方案设计阶段，技  术人员需要根据设计图纸建立初步信息模型，并且与设  计管理部门进行三方沟通，进一步综合建筑工程、内部  结构针对BIM信息模型进行全面协调、完善以及优化。 除此之外，还需要通过机电专业建立相关信息数据模型， 出具预留的洞口结构、机电管道线路图纸、机电专业加  工图纸、以及难点进行详细说明，保证建筑工程可以顺  利开展。同时，将施工现场的安全内容和流程进行针对  性和目的性进行详细分析和说明，进而将不同施工区域、 功能进行模块化方案设计，从而简化施工现场的作业水  平保证建筑工程施工质量。

4 BIM 技术应用策略

4.1 应用问题

（1）技术交底问题。在钢结构装配式建筑实施过程中，其钢结构横梁节点主要包含全部焊接、螺栓焊接以及纯螺栓等三种连接模式，由于传统钢材质结构横梁立 柱节点一般使用焊接混合连接模式，此种连接模式极大 耗费了施工人力和时间，严重拖慢了建筑项目施工时间和进步，并且在现场施工中极易造成自然环境污染问题，不符合现代化建筑产业环保绿色理念。虽然现代化栓焊混合连接技术已经无法满足装配式建筑发展要求，致使国内外对于单边螺栓的研究仍然停留在初级阶段，但是建筑工程实际应用过程中，施工现场的技术人员、工作人员由于没有丰富的工作经验，无法确保建筑施工质量水平，为此如何让建筑工程施工人员快速、准确掌握施工技术成为建筑项目需 要解决的重点问题 [4]。

（2）给排水施工问题。在装配式建筑项目主体结构 实施过程中，给排水工程是重要的构成因素，但是现阶 段排水工程传统施工技术则是在现场材料的分割、材料 组装以及施工工作，进而在设备安装时产生主体结构碰 撞和其他类型问题，进一步产生大量的返工操作。为此 装配式建筑项目施工人员需要针对机电装置以及给排水 施工进行详细研究和技术分析，从而保证建筑工程可以 顺利开展。

（3）板材封闭性。现阶段建筑楼板、内、外墙体结 构板被称为钢材质结构的板材结构体系，由于板材结构 体系的基础密闭性相对较高，比如：温隔热性能、隔音 性能、防水防渗性能、抗裂性能等，所以板材封闭性成 为了影响装配式钢材质结构发展的核心因素以及基础条 件，进一步确保建筑楼板、内、外部墙体结构与主要结 构体连接的密封性，确保板材在横方向基础荷载的作用 下，墙体结构板材的抗裂性成为现阶段装配式建筑施工 主要问题之一。

4.2 应用策略

针对以上装配式建筑工程所产生的问题和不足，本次研究需要重点解决装配式建筑工程高水平预紧力单边螺栓、高强度弹簧自我复位耗能阻尼器的施工技术、建筑工程暖通施工技术以及主要结构体钢材质施工技术碰撞等问题。针对此种施工现状，施工部门需要积极引进BIM技术构建出有限元模型，并且针对建筑内部结构进行建筑施工信息模拟计算，针对钢材质管道混凝土立柱的竖方向形变情况进行详细对比，并且根据参数公式计算进而得出竖方向结构零部件寻找出基础的平衡数值，进而为建筑工程结构零部件的原材料制作提供基础参考 价值。DA61D9DF-659A-4AB1-8297-32BE256A1F28

同时，针对建筑整体结构进行模型建立时，还需要  充分利用Midas/Gen系统进行施工模拟和数据分析，并  且与一次性参数计算进行详细比较，并且根据参数模拟  计算结果进一步判断建筑工程施工情况。基于BIM技术  开展全面探索和研究，实际开展Tekla系统软件研究过程中，需要进一步利用该系统软件应用在钢材质装配式结构上，并且将该技术应用至数字化加工和制作环节上， 并且针对建筑工程实际情况，针对下料、虚拟拼装进行  合理化研究。对高预紧力单边锁紧螺栓、高强钢环簧自  复位耗能阻尼器的组成进行介绍，结合BIM软件，以高  预紧力单边锁紧螺栓为例进行模拟安装工作，实现复杂  技术施工工艺的可视化，将交底工作以可视化的形式表  达出来。

5 结语

由此可见，随着经济的快速发展，建筑工程的数量 会逐渐增多，   尤其是人口数量的不断增加，   必然会刺激 居民的买房需求。因此，在此后的施工过程中，BIM技 术被广泛使用，并且应用手法愈加娴熟。在未来，相关 单位要做的就是对此技术进行深入研究，从而使其功能 与优势能够充分发挥出来。

参考文献

[1] 田启明，田旭，李勇，等.BIM技术在钢结构装配式超低能耗建筑 中的實践应用[J].混凝土世界，2021（6）：88-91.

[2] 吴水根，王玲玲，韩晓丹.BIM技术在多层装配式钢结构住宅建 筑设计与施工中的应用[J]. 建筑施工，2019，41（4）：691-693.

[3] 吴永顺.BIM技术在装配式整体结构与钢结构转换节点的应 用[J].建筑技术开发，2020，47（24）：12-13.

[4] 张学生， 徐志新， 潘霞，等. BIM技术在北京冬季奥运村人才公租房项目一标段工程装配式钢结构住宅施工中应用方法[J]. 土木建筑工程信息技术，2021，13（5）：5.

The Application of BIM Technology in Steel Structure Prefabricated Building

JIA Hongli

（Shandong High Speed Laigang Green Construction Development Co.， Ltd.， Qingdao  Shandong  266000）

Abstract： In recent years， the construction industry has been comprehensively developed and progressed. Therefore， it is necessary to further emphasize the development mode of green and environmental protection during the implementation of construction projects. Therefore， steel structure prefabricated buildings have received extensive attention and attention. Because this construction mode not only has relatively low economic cost input， but also has relatively short construction time， so there will be no serious pollution problems during the construction process of the construction project. For this reason， only scientific， scientific， and the rational use of BIM technology can further improve the quality of construction and promote the smooth development of various construction tasks. This article first analyzes the characteristics of BIM technology in detail， and combines the advantages of BIM technology and architectural cases to further summarize the application strategy of BIM technology.

Keywords：  BIM technology; coordination; management level

收稿日期：2021-12-08

作者简介：贾洪利（1970—），男，山东济南人，硕士研究生，工程师，研究方向：钢结构装配式建筑。DA61D9DF-659A-4AB1-8297-32BE256A1F28