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摘要：钢结构工程由于其行业特殊性，比如工厂制造与现场安装管理的难度大、劳动强度大以及劳动成本大等现实状况，使得BIM技术的应用迫在眉睫，但同时其空间布置以及结构体系的复杂性，又使得BIM技术在钢结构工程中的应用难度较大，所以对BIM技术在钢结构工程中的应用研究很有必要。基于此，本文主要对BIM在建筑钢结构工程管理中的应用进行分析探讨。
关键词：BIM；建筑钢结构；工程管理；应用
1、前言
目前，我国钢结构设计、施工等方面的规范标准较为完善，设计、施工技术水准全面提升，钢结构建筑发展已颇具规模，并且具备良好的发展空间。但钢结构建筑建设过程中仍然存在诸如设计方案不合理导致用钢量、投资大；设计可施工性差；钢结构加工和施工安装企业生产效率和信息化管理水平较低等问题，迫切需要引入BIM等新型技术来提升行业效率，提高企业管理水平。
2、BIM技术在钢结构工程中的应用现状
钢结构工程在保证施工质量的同时，施工的效率又较高，使得其在大型工程的应用较多，但在普遍应用的同时也出现了一些问题，其中钢结构工程的安装精度问题显得较为突出。例如，钢结构屋面结构的现场拼装的安装精度将影响工程交验后的正常使用与维修，如果精度不够高，将对屋面的防水施工及其施工质量产生影响，从而导致屋面产生裂缝而漏水，给屋面的正常使用与维修带来极大的麻烦。所以，要想使钢结构在实际工程中得到广泛应用，首先就得解决安装精度的问题。而BIM技术的出现，正好可以解决这个问题，BIM技术在钢结构工程中的应用能够达到精细化施工的目的，解决安装精度不足的问题，从而进一步提高钢结构工程的可靠度[1]。
由于钢结构工程的行业特点，其现场施工的源头其实在工厂的构件加工，而构件的加工本来应该是以结构工程师的设计为标准的。而目前的现实情况是，结构工程师普遍地将深化设计的工作留给了钢结构加工企业去完成，钢结构加工企业其实承担着“边设计、边加工、边变更”的角色，这就使得构件加工的效率极为低下。导致这种现象存在的原因是，结构工程师生成的分析模型不能直接转化为施工时所用的建筑模型，而BIM技术从设计环节这个钢结构工程的源头上，就可以做到精细化设计，从而使结构工程师设计的模型能够直接应用于构件加工及施工现场的安装，从而提高整个工程建设的效率。
另外，钢结构工程的结构形式相比较于其它结构，都较为复杂，例如钢网架工程，由于其结构自身的复杂性，使得其节点数量众多，过量的杆件安装偏差所造成的误差积累，将严重影响到钢架工程的整体质量。所以，钢结构工程的质量控制也是一个较难处理的问题[2]。而BIM技术在三维建模的基础上，可以实现结构构件的电脑预拼装，但这还只是理论模型，无法让其发挥作用，起不到控制施工质量的目的。人们想到了用测量仪器对实际构件进行实物测量，并将实测数据输入三维建模软件，形成实测模型，然后将其与理论模型进行比对，检验实际构件是否满足设计要求。这样就达到了预先精细化检验钢结构工程施工质量的目的，保证最终构件完全符合现场安装的要求，从而达到控制施工质量的目的。
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3、BIM在建筑钢结构工程管理中的应用
3.1设计阶段的应用
目前钢结构工程在设计阶段，因钢结构专业和BIM技术人才缺乏，导致设计深度不够、设计造价偏高；因设计方案不合理使后期施工困难，只能返工重新设计而导致投资增加等情况屡见不鲜。利用BIM技术按照设计图纸，调用“构件库”和“节点库”进行三维建模，录入构件、节点的参数信息，这在利于构件节点的深化设计的同时，还利于钢结构工程的可视化与信息管理。
在当前发展较为成熟的BIM软件中，TeklaStructures在解决节点深化设计问题上扮演着重要的角色。借助钢结构工程的BIM模型，一则能直观地向业主反映项目的建造过程与成果，对现场复杂的安装节点、难度系数高的施工工艺进行可视化三维技术交底，优化设计方案；二则模型自动生成的报表，能为项目和造价管理提供依据；三则模型在TeklaStructures中深化后可同其他软件进行交互，进行管线综合和碰撞检查等。最终达到最优设计，以获得更大的经济效益[3]。
3.2施工阶段的应用
目前在钢结构工程的施工阶段，项目的成本、质量、进度、安全控制方面都存在问题：因工程变更引起造价波动；因预制安装工艺不当、装配安装顺序冲突引起工期延误；因预制构件在运输过程中造成变形、碰伤或污染而增加造价，延误工期；因安全教育工作或安全措施的不到位而引起安全事故。利用BIM技术，对3D模型中的构件进行参数化管理，并进行3D模型与时间轴关联后的4D模拟施工、场布模拟等施工前的计划审查，以保证顺利安装，避免施工工序之间的冲突和施工安全问题，并纠正偏差确保项目各项目标的实现。
研究者通过对工业化钢结构的4DBIM虚拟建造方法的研究，提出用BIM部品库以及对软件插件进行二次开发，来快速、智能、高效地建模。之后基于4D模型进行模拟施工、各专业综合后的碰撞检查，并模拟重点部分的可建造性以进一步优化施工方案，达到多次虚拟建造优化和一次实物安装建造结合的效果；还有人通过BIM技术在虚拟建筑及节点构造模型中的应用研究，提出了借助BIM模型中精确的节点展现，能提高设计质量及施工效率，并能在随后的建筑施工信息流转中，利用模型制定计划、共享信息、指导现场；有研究者通过一栋钢结构办公楼工程，重点介绍BIM技术在项目施工精细化管理中的应用，提出BIM技术在能保证工程质量、工期、成本、施工安全的同时，提高管理团队的综合施工管理能力；通过介绍BIM-QR系统中动态二维码的信息集成和管理功能，提出了此系统在钢结构施工质量验收和钢结构制造、运输、安装进度、质量管理等方面的应用。
基于BIM平台，实时跟踪并采集项目实际施工中成本、质量、进度的信息，录入3D模型中与模型结合转化为数字信息，并阶段性地与原施工计划比较，动态更新BIM数据模型后再利用BIM-QR系统对完工部分工程进行验收。这样的信息智能管理系统使项目各方能实时跟踪项目的在建状况，及时进行数据共享与意见交流，也使项目按计划顺利进行，确保成本、质量、进度，安全目标的实现。
3.3运营阶段的应用
在钢结构工程的全寿命周期内，运营维护阶段所占时间最长、花费最高。传统建筑的运营维护系统一般是根据工程图纸，人工采集数据后结合Excel表格中设备系统的数据进行监控。这样的运维方式直观性低，时效性差，数据传递易丢失。BIM技术能将项目设计和施工阶段的数据资料完整地传递到运维阶段，为项目建立一份全寿命周期内数据动态更新的成长档案，有效提高运维管理的质量和效率。
目前学者们对BIM技术在项目运维阶段的应用有所研究，但针对于钢结构工程运维阶段的研究却极少。胡振中等人通过综述当前国内外BIM运维的研究和应用，总结出已实现的功能、现存问题及研究空间；有研究者通过介绍BIM的项目运维管理系统，提出了多种基于BIM技术的运维管理方案。但涉及BIM技术在钢结构工程中的空间管理、物业管理、应急管理及能耗管理方面的研究还很欠缺。
4、结语
建筑业的发展必然朝着“绿色高效”迈进，钢结构工程应充分利用其可回收、智能化、集约化的特点，标准化、工业化、装配化的生产安装形式，在大力开展BIM信息化建设的同时，完善企业信息系统、培养BIM技术及钢结构设计的综合性人才，以推动钢结构的产业升级和行业变革。
参考文献
[1]蓝元海．浅谈某工业厂房BIM技术施工模拟与应用[J]．福建建筑，2017，35（2）：62－65．
[2]闫勇，卜祥英．BIM技术在钢结构厂房中的实践应用[J]．建材世界，2014，35（3）：78－80．
[3]胡育科．“互联网+”，建筑钢结构行业的新契机[J]．中国建筑金属结构，2015，15（7）：40－41
论文作者:孙严泼
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/18
标签：钢结构论文; 钢结构工程论文; 技术论文; 模型论文; 构件论文; 项目论文; 节点论文; 《建筑学研究前沿》2017年第32期论文;