BIM技术在大型钢结构建筑智能建造中的应用

摘 要：大型钢结构作为一种不可忽略的重要形式，是建筑行业发展的必然趋势。阐述BIM技术的特征，分析BIM技术应用在大型钢结构建筑施工中的优势，重点探究BIM技术在大型钢结构工程中智能建造的应用，为提高大型钢结构施工单位决策能力和管理水平提供帮助，确保大型钢结构建筑建造的有序运转。

关键词：BIM技术；大型钢结构；智能建造

0 引言

目前，混凝土浇筑施工已逐步采用大型钢结构。BIM（Building Information Modeling）技术是一种较为有效的辅助工具，对整个大型钢结构的施工有很好的改善作用，具有很高的理论和实际应用价值。BIM技术在工程实践中的运用，可以有效地压缩成本资金、减少工程建设中出现的许多变更问题。大型钢结构建筑的发展不仅要有高素质的施工人员，还要注意采用先进的技术，才能达到预期的效果。

1BIM技术的特征

BIM技术是一种数字化工具，用于表示建筑、基础设施和设备的物理和功能特性。它通过创建三维模型来管理建筑项目中的信息。该模型可在项目整个生命周期内实时更新，确保所有相关人员都能获取最新信息。

BIM技术的应用可以提高建筑项目的效率、准确性和协同工作能力，降低错误和浪费，并优化资源利用。它不仅改变了建筑行业的工作方式，还为可持续设计和施工、设施管理等提供了强大支持。随着技术的不断发展，BIM正在为更智能、更绿色的建筑未来奠定基础。

1.1 优化性

以BIM技术为基础建立的三维模型能有效地克服建设过程中遇到的困难。BIM技术模型中蕴含了建筑工程的几何信息与物理信息。在该技术的辅助下，对数据模型进行实际搭建，不仅可对工程项目施工建设中的设计、施工以及生产加工等环节进行管理，对安装等多个环节的技术难点进行分析，还可对建筑工程结构层面设计方案、施工作业方案、质量管控等多个方面进行综合优化，从而增强施工作业效果[1]。

1.2 可视化

基于BIM技术的模型构建能够为从业人员呈现建筑工程结构信息，相关信息建立在直观、简便、高效的表达基础之上，“所见即所得”。同时可有效地减少或者避免错误情况发生，加强其精准程度。

以BIM技术可视化特征为基础，设计工作者不需要以想象为基础来构图，并且能够及时弥补设计图纸中的缺陷，提前预防工程中出现的不足。

1.3 模擬性

将BIM技术运用到钢结构建筑工程施工建设当中，能够对全部施工环节进行实时仿真。管理工作者按照仿真得出的数据模型进行施工，制定应急措施，有助于降低可能发生的事故，推动现代化施工技术的运用。

BIM技术可以直观地显示三维立体图像，综合模拟建筑工程项目中的景观、日照和噪声等多种因素。在科学技术不断创新发展下，BIM技术能够实现四维和五维影像的综合仿真。

2 BIM技术应用在大型钢结构建筑智能建造中的优势

基于BIM技术在建筑工程项目中的具体运用，可以将数据库信息，三维模型等充分结合在一起，实现对建筑工程项目建设现场状况的直观展示，并模拟建筑工程周围的状态。应用BIM技术有助于项目内所有部门沟通协作，有效控制工程进度，合理地进行施工成本调控，提升建筑质量。

2.1 有助于项目内所有部门沟通协作

工程项目具备较多部门与环节，只有多专业相互交叉，相互配合，才可以让工程项目的各个方面都达到预定目标。在工程项目中，有许多专业都是分包的，而且分工十分细致，只有对施工现场进行准确的配合，才能保证项目的正常进行。

BIM技术可以很好地解决项目内所有部门沟通协作问题，它具有统一的规范，如果在设计阶段发生了冲突，可以通过建模来进行比较和仿真，最终确定最佳解决方案，大大减少了内部沟通协作时间，提高工程效率[2]。

2.2 有效控制工程进度

与传统形式相比，大型钢结构建筑工程在现场建设之前，需将建筑工程的整体结构拆分为许多独立单元，在现场建设至相应环节时，施工作业者可以直接将建筑结构拼接在一起，从而缩短工期。

在进行模拟装配时，利用BIM技术能够从时间维度上进行把关，帮助分析和理清大型钢结构现场安装和施工需要的工期，优化管控，减少时间浪费，保证大型钢结构更高效更顺利得现场施工，消除工期延误的风险。

基于Revit建立的三维可视化建筑物三维建模，采用Navisworks将传统的工程管理软件Project编制的工程进度规划导入Navisworks中，并在 Navisworks中执行“TimeLiner”指令，将工程进度分解为各个分支，然后将这些分支与整体工作联系起来，以不同的形式对工作分支的运行状况加以标明，让项目决策者更加直观地了解项目运行现状。

在仿真过程中可以用不同颜色代表进度的实际情况，比如用绿色、红色和灰色分别代表进度的提前、延后和完成。这样可以方便管理人员通过不同色彩了解进度的整体状况，及时对工程方案和进度计划进行相应调整。BIM技术的应用极大提升了项目建设效率，为项目的良好实施打下了坚实基础。

2.3 合理地进行施工成本调控

BIM技术除了有助于优化项目进度外，同样可以有效实施项目成本控制。运用BIM技术，可以精确而高效地计算工程量。应用二维码等技术将项目物料的生产、运输等情况与BIM模型结合，可实现动态化管理。在项目运行中，将项目资源的运行情况与BIM模型相结合，可以更直观地显示项目资源分配与运转情况，实现对工程成本的控制。通过BIM技术模型为物资的应用位置提供数据支持，充分掌握项目物料运转实施状况。通过将项目进度计划与成本计划进行对比，实时分析项目成本数据，可为及时纠偏创造良好条件。

利用BIM技术可以很好地处理在设计阶段成本管理中可能出现的问题，进而有效管理成本。例如，在钢结构建筑设计中应用这种技术，设计人员能够充分利用成本信息，尤其是各种材料的自动统计功能，准确地掌控工程的成本，并能及时指出大型钢结构的超预算问题，达到比较理想的经济调控效果。

2.4 有利于提升建筑质量

BIM技术在实际运用时需要借助互联网技术。以互联网技术为基础对数据信息进行采集，可以有效地促进建筑工程项目管理工作的开展。工程项目质量管理是一项系统化工程，项目各功能区的划分、资源分配等都可以应用BIM模式进行相应的控制，直观反应工程进展状况。

通过Revit软件，将项目现场区域进行细致规划，可保证项目各功能区域运行的有条不紊。使用可视化模型配合现场监控，可以达到项目实时过程监控的目的。项目管理者通过对工程施工的监控，可更好地提升项目质量。BIM模型参数的调整更有利于实现项目质量、工期、成本的统一，实现项目优化的目的。

3BIM技术在大型钢结构工程智能建造的应用

3.1 BIM设计

BIM技术运用于大型钢结构工程设计环节，可以使设计者获得舒适的辅助体验，并显著地减少设计工作中的缺陷。一方面，BIM技术与传统CAD软件相比，有着显著的特点。不需要设计师进行平面图、立面图、截面图的处理，可以在三维空间中进行最优的组合，降低设计难度。该系统可以自行进行三维转换，也可以对整体结构的规划和节点进行优化，从而得到更好的结果。

另一方面，将BIM技术运用到大型钢结构工程设计当中，可以形成参数化的设计效果，更好地对全部信息资料进行准确地输入与分析，促使各项参数精确地运用于最终大型钢结构之中，规避可能存在的设计偏差。

以往大型钢结构的设计工作在对相关参数信息进行加工时，通常需要设计人员使用Excel表格进行加工，不仅作业难度大，还极易产生差错，甚至与大型钢结构工程的设计方案明显不符。BIM技术的运用，使得设计人员可以通过这个平台对参数进行分析和处理，使参数更好地为设计工作服务。

3.2 工厂预制构件管理

在信息技术的支持下，工程管理人员可以对资源数据平台进行构建，对整个施工过程进行分析，通过建筑施工场景可视化处理来提高管理效率。

在现代化建筑发展过程中，BIM模数化设计具有很高的应用价值。在预制装配式建筑中，利用模数化设计，采用基本模数、扩大模数、分模数的RNG方法来设计预制构件与组合件，可提高建筑施工的标准化与智能化水平，促使主体结构在施工过程中具有整体性、协调性。

工程深化设计结束后，可对预制构件实施工厂加工。在这一过程中，可利用BIM技术对预制构件工厂加工实施动态跟踪管理。每一个预制构件从下料到维护再到出厂，都可以使用手机微信扫描二维码和条形码查看。业主、工程总承包单位、监理和分包单位都可以通过扫描来实时了解每一个构件的加工制作过程和发货进度等信息，并在入场之前对构件的所有属性进行审核。当工厂加工不能滿足现场装配需要时，现场技术人员可以与厂方直接交流，经业主同意后，由厂方技术人员实时变更，避免损失和工期拖延[3]。

3.3 模拟装配

BIM技术在大型钢结构工程的运用可以借助模拟装配环节对整体施工进行管控，模拟装配能够较好地达到对后续现场组装工作进行优化引导的目的。在对各关键施工任务进行重点分析和明确的前提下，有助于促使对应的装配工作变得更加有序。

基于BIM技术运用模拟装配环节，技术人员可先对大型钢结构工程整体进行精细化设计。先设计成各种特定构件，再对组成部件安装次序加以明确，并一一模拟组装。这样有关人员对安装次序会有一个精确的把握，对各部件的使用需求也能清晰明了，从而形成最佳装配效果。模拟装配环节要着重关注一些常见问题，例如后续组装时可能存在的事故隐患等，需要有关人员对模拟装配环节深入分析研究，以确保现场装配工作安全有序。

3.4 现场安装

BIM技术能够对安装全过程进行有效的监督，避免可能发生的偏离问题。可以建立和工厂设计之间密切关联的控制框架，对工程信息进行有效的管理。管理框架可以全面地收集施工现场参与者进行的每一项活动信息，对施工进行全过程管理，和工业化生产相结合，保障每项环节能够在合理的控制范围内。

BIM技术与RFID等技术手段相配合，可促使各构件安装运用不存在偏差问题，并能让技术人员清楚各构件安装就位程序。若是现场的安装处理过程中出现了突发性的事件，借助BIM技术应对和处理，可帮助技术人员自动找到最适合和最合理的工程更改方案，有效地解决安装过程中可能遇到的困惑。

大型钢结构工程在进行现场安装时，若存在构件上的不足或破坏问题，依靠BIM技术及时地提供相关构件参数信息，可使此构件制作更加精准[4]。

3.5 辅助竣工

BIM技术在大型钢结构工程竣工环节的运用也大有作为。BIM技术能够协助竣工环节的负责人对全部竣工因素进行全面细致的分析和管理，了解大型钢结构工程项目的施工效果是否达到预期，对出现的问题进行适时的处理。

竣工验收人员可凭借BIM技术对相应施工成果的适宜性与合理性进行更全面、详尽地把握，及时纠正与初始设计模型不符、潜在的安全质量隐患等情况，保证了安全性与稳定性，为工程顺利投入使用提供了保障。在竣工环节进行结算时，管理人员可以对之前输入的各项数据信息进行整合，从构件的使用情况，工程量等数据出发，全面地掌握工程造价情况，协助合同管理人员做好结算工作。

大型钢结构工程遭遇变更和索赔需求时，BIM技术应用能够提供翔实的证据支持，方便明确责任方，提高索赔效率。当然，即使工程建成之后，BIM技术也一样能够很好地保存数据，为后续大型钢结构工程的大修、扩建、拆除等提供数据支撑[5]。

4结束语

随着建筑工程项目不断增多，城市中高层建筑物也越来越多，对建筑工程结构中质量的要求也越来越高。基于BIM技术在大型钢结构建筑施工中的运用，有利于施工信息的收集和分析，合理减少施工成本，加快施工进度，提高建筑工程施工质量，对施工企业持续、健康、稳定的发展起到良好促进作用。

参考文献

[1] 郭继业.BIM技术在大型钢结构建筑中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2021（11）：71-72.

[2] 许国红.BIM在大型钢结构施工精细化管理中的应用分析[J].砖瓦，2021（9）：58-59.

[3] 李科，郭青伟.基于BIM技术的钢结构建筑的虚拟施工研究[J].四川建材，2021，47（9）：109-110+113.

[4] 陶红星，王少非，史亚彬，等.基于BIM技术的大型钢结构建筑工程管理[J].建筑技术，2022，53（3）：347-349.

[5] 阙荣.BIM技术在大型钢结构建筑施工过程中的应用研究[J].智能建筑与智慧城市，2022（10）：63-65.

收稿日期：2023-09-28

作者简介：谭琦（1985—），男，江苏盐城人，硕士研究生，经济师，研究方向：建筑与房地产经济。