摘要：BIM被誉为中国建筑历史上的第二次信息化革命，是建筑信息化的集中体现，现阶段在中国的发展如火如荼，而BIM实质是借鉴制造业的管理实施经验，通过“预制-装配”的方式实现流水线生产，降低劳动成本。建筑行业如果充分的发挥BIM的作用，最好的方式就是提高预制率，而钢结构在实施过程中一直都是以“预制-转装配”的方式进行，可以说钢结构是BIM技术实践的最好附着地。
关键词：BIM技术、钢结构工程实施、全生命周期
1 复杂三维找形初步设计
1.1设计思路
随着建筑施工技术的不断发展，造型越来越丰富的钢结构工程不断涌现。比如广泛应用于体育场的超高跨度空间张拉索膜结构、超大规模复杂的索承网格结构、复杂曲面钢结构屋面等等，这些结构的设计往往体现在软件使用的层面上，这些软件的共同功能便是三维建造能力强大，模型参数化。
1.2技术方案
Rhino软件及revit中的体量工具对于复杂曲面网架的建模都有很好的适用性，往往实际工程中采用两者相互结合的方针，利用犀牛软件生成参数化模型，再导入revit structures或者tekla structures中进行节点结构的深化设计。三维建模技术难点大多在于坐标定位，解决的方案可以是先利用ansys编制的apdl语言进行找形分析导出节点坐标，利用犀牛软件建立三维模型，输出模型数据导入revit或者tekla中进行进一步的深化设计。另外的一种的方案便是利用auto-cad，将其中的轴线体量导入revit用于定位，利用拾取功能快速建立三维模型。
2 钢结构深化设计
钢结构深化设计的任务主要有：节点结构分析、深化图纸及材料，数据管理。
节点结构分析的实施方案通常是利用结构设计软件midas、pkpm、ansys等对三维设计初步方案进行论证及分析，不断调整参数直到满足设计要求后数据导入tekla或者revit建立参数化的三维模型，revit中的族库有很好的参数化性质，可以实现多个工程一套族库的目标，大大减少重复性的结构分析工作，而tekla强大的模板式出图工具可以让预制加工更加简便。
深化图纸及材料实施主要通过tekla软件导入设计二维数据建立深化结构模型，tekla软件具有强大的数据管理及导出的能力，它产生的深化设计数据需要为后续的数字化加工及虚拟建造服务，因此数据管理的重要性不言而喻。而tekla对于数据管理主要体现在标准化编号、体系深化图纸、精确的材料统计上面。管理庞大的钢结构构件唯一可行的方法便是标准化编号，根据国家现行的国家标准进行标准编号可以对所有构件全方位的覆盖，而编号往往能够体现建筑区块、轴线位置、结构类型等基本信息，后期可以结合二维码物联网技术被电子设备所识别，这样便可以让工程师快速找到该构件的所在位置及相关信息。而具体到每一个节点的深化设计图纸和详细的构件数据则可以对后续的下料、工程量统计、造价管理起到重要的作用。因此tekla软件成为应用在钢结构施工最为广泛的一款深化设计软件。
但tekla本身的专业闭源性导致其协同性不高，而revit作为一款综合性的平台性质的软件对于整合协同模型有着不小的优势，实际过程往往是把两者结合起来，ifc文件格式成为两者互相协同的重要文件格式，通过导入revit，深化设计模型可以得到充分的利用，比如可视化渲染，施工模拟，导入广联达等工作便会异常简单。
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3基于深化模型的虚拟建造模拟
3.1应用效益
钢结构因为其关键构件及部位安装相对复杂，采用BIM技术对其安装过程进行模拟能够有效地帮助指导施工，减少劳动力的使用及有效减少加工周期。
3.2技术路线
钢结构的模拟建造分为两个部分，一部分是施工动态模拟，其中应用广泛的软件是Navisworks，通过nwc文件格式可以很轻量化导入到软件平台，利用软件的timeliner板块附加施工时间节点信息可以很直观的模拟出钢结构安装顺序，时间进度，材料进度等模拟信息，通过导出施工模拟动画直观的反应出整个动态模拟过程。
另外一个重要的模拟过程便是关键施工工艺模拟，主要用于施工交底、方案比选及预演。通过对关键节点，关键部位的施工过程进行可视化的提前模拟，实现三维指导施工，从而更加直观化的传递施工意图。在实际过程中，我们通常采用3DMAX等动画制作软件，事先制作模拟模型导入动画软件平台，根据施工要求进行预演或者方案比选，实现施工质量保证的目标，通过导出施工模拟动画植入VR软件可以更加沉浸式的体验施工工艺的实施，最大程度的提升施工质量。
4钢结构数字化加工
通过三维的初步找形设计，模型阶段的深化设计，施工精确模拟之后要解决的就是钢结构构件生产及运输的问题。钢结构最大的特点之一就是构件种类繁杂，运输困难。Tekla软件具有多个数控加工接口，可以将加工数据直接打包发送至加工设备生产，实现从模型到实物的最短化路线，尽最大程度减少过程数据信息衰减及错误。当钢结构工程实现“流水线”和”模块化”的结合，便会形成”模块分拆-单独加工-模块组合-后期处理”的工作模式，这样便会极大的提高构件生产的效率和质量。这样BIM流水线加预制化的路线便得到了充分地落地应用，BIM应用的效率才会突出。
5钢结构BIM全过程造价管理
基于BIM技术的成本控制具有快速、准确、分析能力强的优势，在钢结构工程实施过程中实现多维度的成本动态控制的解决方案如下：
1）创建基于BIM模型的包含成本的5D数据库，实现成本汇总、统计、拆分对应瞬间可得。Tekla模型通过IFC文件可以直接导入广联达BIM5D，通过附着时间进度计划可以快速的生成5D数据库。
2）快速精确的成本核算，利用三维建模软件如tekla、广联达GJG可以快速建立钢结构模型并且汇总出精确的工程量用于定额套用。这种基于BIM的算量方法，减少了人为原因造成的计算错误，节约大量的时间。
3）预算工程量动态查询管理。当工程量与成本附着时间节点，结合5D模型，便可以将模型工程量、实际消耗、合同工程量进行短周期三量对比，形成动态成本资源管理的状态。
结语：
未来钢结构应在设计中实现可持续低耗理念，施工中推广BIM5D平台进行全面的施工管理，运维阶段进行BIM技术在多方面应用的深入研究。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]路丽华.BIM技术在钢结构工程中的应用研究[J].商品与质量，2016（3）.
[2]赵亮.探究BIM技术在钢结构工程中的应用[J].智能建筑与智慧城市,2018,(第1期).
[3]丁烈云主编；龚剑，陈建国副主编.BIM应用·施工[M].上海：同济大学出版社.2015.
[4]刘占省，赵雪锋编著.BIM技术与施工项目管理[M].北京：中国电力出版社.2015.
论文作者:刘广川 周婷婷
论文发表刊物:《科技中国》2018年4期
论文发表时间:2018/8/10
标签：钢结构论文; 模型论文; 软件论文; 技术论文; 节点论文; 构件论文; 工程量论文; 《科技中国》2018年4期论文;