BIM技术应用于钢结构施工的策略探究

摘要：BIM技术是现代工程项目建设常用的一种技术，其具有可视化、一体化、参数化的特征，深化BIM技术在钢结构施工中的应用，能准确构建项目施工模型，指导钢结构施工工作实施，提升工程项目建设质量。本文在阐述BIM技术应用特征的基础上，分析BIM技术在钢结构施工中的应用难点，提出在项目建设中，需要细化钢结构BIM施工设计，搭建施工信息化管理框架，同时要利用BIM技术进行施工材料管理，做好BIM技术性钢结构施工技术控制，并开展施工组织管理。期望能进一步提升BIM技术应用水平，保证钢结构施工质量，推动钢结构建筑施工工作的有序开展。

关键词：钢结构；BIM技术；施工技术；策略要点

钢结构在现代工程项目建设中有广泛应用，对比传统的混凝土结构，钢结构建筑具有自重轻、施工周期短的特征，而且钢结构建筑的抗震能力突出，建筑空间和生态效益突出。在此背景下，钢结构建筑获得了较快的发展。严格控制施工技术应用是提升钢结构建筑施工质量的重点所在，在现代工程建设模式下，为充分保证钢结构建筑施工的规范性，施工企业开始融合使用BIM技术，并在该技术的支撑下进行项目设计、施工过程的全要素管理，本文研究BIM技术在钢结构建筑施工中的应用策略和技术要点，期望能为具体工程项目建设工作的开展提供参考。

一、BIM技术在钢结构施工中的应用特征与优势

（一）应用特征

BIM技术即建筑信息模型，作为一种应用于工程项目设计、施工、运维管理的数据化工具，BIM技术以建筑工程项目各项基础信息为支撑，准确构建工程项目建设模型，并依托该模型协调工程项目参建单位，进行工程项目材料、技术、人员、资金等要素的管理，对于提升工程建设质量、效益具有重要作用。从项目应用过程来看，BIM技术具有可视化、一体化、参数化的特征。

BIM技术可视化特征主要体现在三个层面：一是在使用BIM技术后，建筑工程项目的设计工作可实现可视化，即通过BIM技术可模拟建筑工程设计模型，通过不同的方式向用户展示隐藏线、带边框着色，并进行真实渲染。二是BIM技术下的施工具有可视化的特征，依托相应模型可准确发现结构施工中出现的问题，如构件交叉碰撞等。三是BIM技术可实现钢结构复杂结构节点的可视化管理，通过BIM技术虚拟特性，完整地观察到工程中复杂的部分，支撑设计施工工作开展。一体化是BIM技术的重要特征，基于这一特征，BIM技术可准确完成工程项目设计、施工、运营阶段的管理，并且能将项目结构、电气、暖通、给排水等专业统一，更加规范、专业地开展项目设计和施工，满足了钢结构施工的整体需要。

（二）应用优势

现阶段，BIM技术在钢结构设计中得到了广泛应用，从钢结构施工应用来看，BIM技术的应用具有突出优势。一是在BIM技术支撑下，钢结构施工的质量优势较为突出。一方面，在使用BIM技术后，钢结构工程建设人员可以准确地结合基础参数做好工程项目施工设计工作，并且在施工阶段，施工人员可结合设计模型，快速准确地定位构件，这减少了人工技术失误，提升了项目施工效率和质量。另一方面，通过BIM技术可视化功能特征的应用，施工人员能快速地发现施工中存在的缺陷和问题，及时地进行修正处理，避免了返工问题发生，满足了工程项目高质量管理需要。二是BIM技术应用于钢结构施工项目还具有突出的经济优势，即在BIM技术模型下，可准确完成项目施工资源的优化配置，并实施项目建设资源可溯管理，同时通过BIM技术模型衔接各专业施工单位和部门，有效减少沟通成本和工期成本，保证项目建设效益。

二、BIM技术应用于钢结构施工的难点

（一）平台技术难点

在整个钢结构施工中，BIM技术的应用具有较强的专业性，要深化BIM技术在工程项目建设中的应用，首要任务就是建立钢结构施工BIM技术平台。在一定程度上，BIM模型的准确性直接关系BIM技术应用效果，对于工程建设质量具有较大的影响。通常，BIM技术应用与模型建设均需要具有较高专业水平的技术人员实施，一些中小施工企业缺乏相应的技术人员，BIM模型建设难度较大。同时BIM技术作为一种新兴技术，其软件成本价格较高，部分施工企业难以承受BIM技术的应用成本。此外，在具体的项目建设中，还需要重视BIM技术与其他技术的集成，如BIM技术不仅需要与项目管理系统衔接，而且需要与工程项目成本管理系统、材料管理系统结合起来，才能发挥更大的作用。然而在当前环境下，BIM技术与其他系统的集成尚存在一定的难点，对钢结构施工带来一定的影响。

（二）钢结构施工自身专业性

但对比传统的钢筋混凝土结构，钢结构建筑本身具有“高、大、轻”的特征，为充分满足这一施工特征，在项目设计施工中，需严格控制钢板和热轧、冷弯或焊接型材的连接方式，确保其具有良好的合作在承受和传递路径，这显著增加了项目设计施工的难度。在钢结构工程项目建设中，需要通过BIM技术对钢结构构件制作与安装、构件连接等环节进行控制管理，同时需在施工中重视一二级控制网的建设，本身具有较强的专业性。尤其是在建筑工程快速发展的背景下，一些钢结构建筑还属于连体钢结构，这些均会增加项目建设的难度，对BIM技术的应用产生一定的影响。

（三）施工人员因素

不论是钢结构建筑施工，还是BIM技术的融合应用，均需要具有较高专业素养的施工人员，才能提升项目建设的整体质量。然而在当前环境下，仍有较多的施工人员习惯了传统的施工方式，即按照图纸进行钢结构构件的安装、衔接，缺乏必要的BIM技术操作和应用能力，这给整个项目的建设造成较大的困难，继续进行施工人员的培训和教育，提升其对BIM技术的营业能力，以此来满足钢结构建筑的施工需要。

三、BIM技术应用于钢结构施工策略分析

（一）细化钢结构BIM施工设计

规范开展钢结构设计工作，能准确指导后期工作的开展，对于钢结构建筑的建设质量具有深刻影响。在钢结构施工中，要实现BIM技术的规范使用，便需要规范开展施工设计工作，从源头上消除设计偏差与隐患问题。

其一，在考虑钢结构建筑图纸设计具体内容的基础上，工程建设单位需要系统建设BIM技术模型，在该模型的支撑下，对钢结构设计的具体内容进行细化设计，在此过程中，可在BIM模型的基础上，融合使用Tekla、Xsteel 等软件，然后结合钢结构建筑项目施工特点，在图纸可视化展现的同时，对三维模型进行深入分析，确保模型各个参数精准合理。其二，为提升模型的制作的效果，在BIM技术应用过程中，还需要对模型中存在的问题进行分析，如开展构件碰撞检查工作，分析既有设计模型参数下可能存在的偏差问题，并及时地进行修正处理，减少后期项目实施的难度。其三，在建立钢结构建筑模型后，还需要按照BIM技术设计流程和用户需求的自动生成模型，详细了解构件生产参数和具体作业流程，提升BIM技术应用水平，满足项目施工需要。其四，利用BIM技术细化工程项目设计时，还需要做好钢结构关键节点和重点部位的设计。譬如，连体钢结构设计是钢结构建筑设计的难点所在，依靠BIM技术开展设计时，需在BIM模型的支撑下，准确使用ETABS、ANSYS有限元分析软件，对强连接、弱连接的协同受力情况进行分析，同时在建筑整体结构设计中，需通过BIM技术对钢材的级别、连体楼板组合、楼板板厚、双层双向配筋等要素进行分析，通过恒载+活载双重影响控制，确保建筑的稳定性。

（二）搭建施工信息化管理框架

BIM技术为钢结构建筑施工信息化管理奠定了良好基础。在此背景下，为提升建筑施工管理质量，还需要在BIM技术的支撑下，准确搭建施工信息化管理框架，基于这一框架，准确分析、协调施工信息参数，能有效完成钢结构设计信息的参数共享，进而优化资源配置，推动项目建设工作的顺利开展。在具体的工程项目建设中，利用BIM技术搭建项目施工信息化管理框架需要重视以下要点：其一，施工单位在BIM技术应用过程中，需要考虑钢结构工程项目的施工特点，准确建设施工管理框架，并将BIM技术应用纳入整个工程项目施工内容管理和工期管理当中，协调工程项目建设资源利用，逐步提升工程项目施工质量。其二，在建成BIM管理的信息框架之后，还需要对钢结构的质量进行系统控制，如建立CIS构件库，通过综合管理和系统设定，细化系统组件、模块的设置方案，最后按照项目施工流程，对所有的数据资源进行集中处理，完成钢结构施工过程的信息资源共享。

（三）利用BIM技术进行施工材料管理

在钢结构建筑施工中，钢构件材料质量对于整个工程项目建设质量具有较大的影响，建设人员可通过BIM技术开展施工材料管理工作。一是在钢结构件采购阶段，可依托BIM技术建立信息化的沟通管理平台，通过这一平台将建设单位、材料供应商衔接，可深化对材料市场的了解情况，选择资质符合的供应商，并选择相加比较的材料。二是在材料运输阶段，可利用BIM技术与射频扫码技术的融合，及时将采购材料信息上传到BIM管理系统中，掌握项目材料的运输流转情况，传递运输保护要求，减少钢构件在运输中的碰撞、摩擦和变形问题。三是在钢构件入场阶段，需做好构件质量的实验检测工作，可利用BIM技术建立三维可视化的模型，结合构件所使用的部门，进行构件试验检测模型和施工模拟，为后期的试验和手工操作提供指导，确保项目构件材料使用的规范性、准确性。

（四）基于BIM强化施工技术控制

BIM技术在钢结构建筑具体施工阶段具有广泛应用。其一，在施工初期阶段，施工单位会规范开展数据采集工作，并依托BIM技术建设钢结构施工模型，进行具体设计参数应用，指导项目建设活动的开展。其中在模型建设中，施工单位会在Tekla、MagicCAD等软件的支撑下进行信息采集，并将采集的信息及时地上传到BIM信息平台上，建设钢结构建筑的基本模型、水电模型等，指导后期工作开展。其二，在构件制作阶段，可利用BIM技术准确设计具体构件的模型，并严控构件尺寸参数，指导构件制作工作开展。其三，在构件安装连接过程中，以往施工人员多是结合设计图纸进行安装的，容易出现构件吊装脏乱等问题，而在BIM技术下，可首先进行项目的模拟施工，然后结合模拟施工的具体情况进行吊装连接，实现钢构件安装质量的有效控制。如按照BIM技术模拟的情况，对梁钢、钢柱、钢桁架的垂直角度、扭转角度及其他重要参数进行检查调整，同时在钢构件固定中，对高强度六角螺丝的固定效果进行分析，并借助BIM技术模型模拟链接构件受力特征，分析角焊缝、T 形焊缝、组合焊缝下建筑结构的稳定性、抗震性，选择合理的连接方式。值得注意的是，在BIM技术的支撑下，建筑施工人员还可准确建设工程项目的控制网，仅以一级控制网为例，可通过模拟作业分析，设置测角中误差保持在±5°，控制边长相对中误差小于1/40000，在后续施工中，按照这一标准指导构件安装和连接检测，提升施工精度。其四，BIM技术在钢结构建筑运维管理中也有广泛应用，可在该技术的支撑下，建设钢结构建筑的3D模型，并通过模型分析钢结构建筑受力情况，同时进行辅助结构的构建，能推动钢结构建筑维护保养工作开展，确保建筑使用的安全性。

（五）通过BIM技术开展施工组织管理

在传统的施工模式下，钢结构建筑施工中存在施工组织协调难度较大的问题，主要表现为结构施工与水电、暖通等专业的施工存在沟通到位的问题，容易在后期建设中引起管线碰撞的问题。新时期，借助BIM技术可准确地完成部门之间的沟通与协调，在初期阶段进行协调设计，并在施工中进行模拟施工和碰撞检查，有效地加强了部门之间的沟通与联系，对钢结构建筑的顺利施工具有积极作用。

四、结语

BIM技术的融合应用对钢结构建筑施工具有深刻影响，其能构建项目设计和施工建设的具体模型，指导工程项目建设活动顺利开展。新时期，工程建设单位只有深刻认识BIM技术的应用特征和优势，深入分析BIM技术在具体项目施工中的技术难点，结合项目施工过程和管理活动，进行BIM技术应用过程的综合管理，才能有效提升BIM技术应用水平，保证项目建设质量，推动钢结构建筑的可持续发展。

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