摘要：近年来，我国经济快速发展，建筑行业因此获得了巨大的发展机遇。现阶段，钢结构已经成为工程施工过程中必不可少的一部分，并发挥着越来越巨大的作用。目前大跨度钢结构在建筑工程的应用越来越多，但是大跨度钢结构构件数量多、结构复杂，施工难度大，因而BIM技术逐渐应用到大跨度钢结构项目中，本文主要结合某大跨度钢结构工程实例，通过对三维建模软件的分析，将其应用到钢结构设计和施工中，使得钢结构工程建设水平得到了显著的提高。
关键词：大跨度；钢结构；BIM；吊装；建模
引言
由于大跨度钢结构在我国使用的时间还比较短，大部分是在机场、体育馆等一些建筑物的使用中。这些设备建设大多数是国家为其供给的资金，由于它关乎着人们的实际利益与社会形象。
1大跨度钢结构施工的常用施工技术
大跨度结构主要的网络构架，包括网壳结构、网架结构和悬索结构等，这些结构在感受到外力的情况下，由于他们的特点各不相同，所以在施工过程里要注意到很多因素，比如说施工材料、机械、施工的场所条件、工程质量和施工成本等。在我国建设体系中常见的使用大跨度钢结构的方法有六种，包括高空散装法、整体吊装法、分条或分块安装法、整体顶升法、整体提升法以及折叠展开安装法。
1.1高空散装法
所谓的高空散装法是指在结构上使用的全部构件分成若干个小的散件直接在高空中设计位置上安装成整体的方法，在施工时利用满堂的悬挑和支架两种方法。支架法在我国使用的比较广泛，这样的施工方法比较适合于节点很多的网架结构上使用，它的主要特点是不需要大的起重设备，可是它的弊端就是在搭建的过程里会占用很多材料。
1.2分条或分块安装法
所谓分条或分块安装法是指将钢结构的构件在地面上进行焊接，将其变成条状或者是块状的拼装，接着由起重机械吊装至设计位置组成整体架构，因此它也被称为小片安装法。这样的方法相比较高空散装法能够节省很多的地上支架，而且分块或分条的大小一般是由起重设备的承受规模所决定的，所以施工方案的拟定会比较灵活。
1.3整体吊装法
所谓整体吊装法是指涣散的结构构件在地面的时候将其拼接成整体，然后在利用起重设备将其吊至高空设计的位置施工将其安装，这个方法多于中等的跨度下桁架结构非常适用，同样对起重设备的要求会比较高，并且在使用整体吊装的过程里对于地面上的建筑工程的施工会有很大的影响。
1.4整体提升法
所谓整体提高法是将起重设备放在结构的上面，其使用的方法是关于结构在地上安装完以后，经过吊杆将拼装好的结构提至到现已设计好的位置上。这样的施工方法基本采用的是利用小的机械集体来安装大结构结构，能够大大地减少吊装时所发生的成本，与此同时能够将主体结构上的一些附属部分一起调至到设计位置，例如通风设备、电器管线、防水层等部分，这么做不仅仅会对工期有所加速，还大大地降低了成本同时也确保了安全。
1.5整体顶升法
所谓整体顶升法是指钢结构的构件在地面上拼接完以后能够把结构柱作为滑道来使用，将千斤顶安放在各个结构支点的下方，接着一步一步地将架好的结构慢慢地顶升至设计位置的方式，因而整体顶升法与整体提高法的区别在于它的提高时使用的设备不同和提高使用的轨道也不同。
1.6折叠展开安装法
所谓折叠展开安装法是使用网壳穹顶的结构，它的使用原理在于它的立体空间能够被作为是环向箍的效果与径向拱的效果来叠加。这种施工技术的中心是，首先是将网壳去掉一部分杆件，让它成为一个能够机动的结构体，接着就是将网壳结构在地面上将其折叠的部分进行展开，来减低它的安装高度，最后经、通过提高设备的方式将补全剩下的构建在设计位置时，这样使整体的结构又恢复了之前的静定结构。
2 BIM技术在大跨度钢结构中的应用
2.1三维钢结构模型数据库建立
在工程建设中，根据业主提供的平面图纸，将钢结构构件输入到三维模型数据库中，进行2D→3D建模。通过模型数据库的建立，可在工程前期对工程整体结构和施工流程有一个直观、动态的了解和把握，利用真实的三维空间还原原理，可实现真实直观的吊车站位及吊装流程的预先模拟，便于进行相应的施工工序编制和资源安排，使项目初期甚至投标阶段就能对整体项目的施工部署和设计有充分的准备，对顺利进行投标工作和实体工作的实施均有显著的帮助，打下坚实基础。
2.2钢结构安装模拟和施工记录
在钢结构施工中，对模型数据进行充分的应用，要求施工队对每日的安装工作量进行记录、汇总，由项目部技术人员导入模型，使其可以方便直观的跟踪日常安装工程量，形成可视化工程状态。对安装计划进行事实分析，根据反馈信息做出及时调整，同时也能通过模型的每日状态变化对现场钢结构安装计划进行还原模拟，为类似高层钢结构安装工程提供了良好的借鉴经验。钢结构根据结构特性可以分为框架梁柱、次梁、斜撑、吊梁、平台梁等多种构件、根据表面处理工艺可以分为镀锌、油漆、防火等、根据力学性能可以辨别其为承压型构件还是摩擦性连接构件，根据安装及柱连接点阶段可以分为第一段、第二段、第三段区域结构等。不同的种类划分会决定了整体施工顺序和重点的编排，是进行合理有效施工计划的前提，通过三维管理软件，可以有效的根据不同规格类型对构件进行区域划分，明确施工重点。
2.3结构吊装验算及模拟
钢结构施工中吊装分析和计算是工程的重点，结合三维模型，能够对真是的钢结构数据和吊装模型进行还原，使用结构软件对分片及整体框架进行重量、重心计算，并模拟吊车站位进行吊装计算，使吊装工艺准确性与安全性大大提升。
2.4细部节点设计及碰撞检查
通过三维建模形式，在原有设计基础上进行钢结构构件，压型钢板及包边深化设计，采用三维截面构造绘制及二次碰撞检查的方法，从设计角度提高包边设计的合理性，减少因为设计尺寸与现场实际不符导致的构造误差。
2.5钢结构分片/整体安装设计
在钢结构安装工程中，通过前期的三维数据库模型的建立，还原模拟真实的钢结构安装结构及施工场景，并根据现场钢结构形式特点进行整体吊装分片，计算各分片的整体重量/高度/位置信息，从而计算出吊车站位及荷载等吊装分析，为后期的材料到货分析/安装人力设计/材料组对场地划分等施工工艺提供基础性的数据支持，如图1为单片结构模拟吊装示意图。
图 1 单片结构模拟吊装示意图
结束语
针对该工程的复杂性和多专业性，利用BIM技术，成功解决了钢结构与其他专业的碰撞和接口连接问题，方便了项目管理，提高了深化设计的准确性，能优先的进行事前控制，有效的避免了各种碰撞，大大降低了返工费用。钢结构利用Tekla，3D3S等BIM软件进行构件和节点详图设计，钢构厂材料损耗降低1.2%，可节余钢材38t；通过安装节点优化，节约安装工期10d；可视化交底大大增加了交底的效率和质量，缩短会议时间，各项工作目标性更强，施工效率大大提高。三维可视化大大提升了复杂关键部位的施工技术水平，提升了施工质量。
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论文作者:宋婷
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/8
标签：钢结构论文; 结构论文; 构件论文; 大跨度论文; 将其论文; 模型论文; 方法论文; 《基层建设》2017年第30期论文;