摘要：BIM技术是近年来出现的一种新型的技术。BIM技术在建筑工程中成功运用，提高了生产效率，缩短了工期，并节约了成本。文章通过对BIM技术特点及优势的分析，结合钢结构工程施工难点，简单阐述了BIM技术在钢结构施工中的应用，为提升工程质量、施工效率及增强企业核心竞争力提供了一些经验。
关键词：BIM技术；钢结构；施工管理
BIM（building information model）是建筑信息模型的简称，是计算机技术与数字化建筑设计的结合，它不仅能够为与建筑相关的一系列方案设计、建造、评估以及管理提供服务，同时还能通过虚拟施工，有效避免建造过程中出现的问题及风险，极大的提高工程施工效率，降低了工程施工风险，对推动建筑行业发展具有重要意义。本文就BIM技术在钢结构施工中的应用进行简单分析，旨在提升钢结构施工水平，提升企业市场竞争力。
1 BIM技术的特点及优势
1）项目可视化。在钢结构设计时，BIM技术能够通过计算机将钢结构成型效果用数字化3D模型展示出来，并且能够直观的看到不同构件之间的联系，提高了图纸修改的灵活性，同时也能更好的对图纸进行优化。同时，BIM技术还能展示钢结构细部构件和隐蔽部位，也为施工方案以及管理控制措施的制定提供了可靠的数据参数，项目可视化提升了钢结构施工管理的时间与空间上的协调性，提高了工作效率。
2）模拟性和执行性。在钢结构施工管理过程中，可以通过BIM进行钢结构模拟施工、试验，通过模拟可以验证施工方制定的施工方案的合理性、可靠性和安全性，在模拟施工的同时，还能对突发事件进行模拟，便于制定相应的应对措施和应急预案，进一步保障钢结构施工安全。BIM技术的4D模拟实验可以确保钢结构施工方案的可行性，为保证后续工程的顺利进行提供数据保障。另外，BIM技术在模拟施工的同时，还能对施工进度和完工进度进行预测，防止疏漏情况的发生，同时5D模拟还能对施工过程中的施工成本进行有效的监控，便于成本控制，降低工程造价。
3）协调性和优化性。BIM技术可以将钢结构工程施工中的各项数据和文件统一记录和整合，并将其在视图中统一显示，有效地提高了存储空间的利用率，对缩短施工周期，排查施工隐患具有重要作用。由于钢结构工程施工难度较大、工艺较为复杂，传统的人工管理模式和效率已经不能满足要求，BIM技术可以通过优化复杂项目，进而确保施工管理工作的顺利进行和工作效率。
4）经济效益高。BIM技术在钢结构施工管理中的应用，不仅可以提高工作效率，还能对施工现场的施工人员、材料、机械设备以及施工工序等，进行科学、合理的分配和调整，然后通过运算和模拟制定最佳的处理方案，同时还能有效的控制工程成本，提高项目经济效益。
2 BIM技术在施工中的应用
某工程中，总建筑面积43.6万m2，地上建筑面积约34万m2，地下约8.5万m2，建筑高度 526 m，地上105层，地下4层，基础埋深24.3 m。该工程是一座集甲级写字楼、高端商业及观光等功能于一身的超高层建筑[1]。
2.1工程难点
钢结构工程结构体量大，结构复杂，安装难度大，工期短，技术要求高。如何在较短的工期内保质保量的完成施工任务，是工程中的难点。其次，在施工过程中，设计单位的设计变更多，图纸量大，如何在较短的工期内，减少设计变更带来的经济损失和工期延误，并保证工程质量成为项目部最大的难题。再者施工现场存在大量的多专业交叉作业的问题，协调好各个专业的施工顺序是保证工程质量和工作进度的重要措施。加之项目空间狭小，地下施工时基坑北侧的路无法使用，对构件的进场安排、施工阶段的堆场规划与布置成为项目部考虑的重点。
2.2钢结构三维模型构建
本工程复杂节点较多，根据现场实际情况，对于关键及复杂的节点部位进行技术交底，采用传统的二维图纸指导施工，很容易造成施工错误，传统的二维施工图不能快速地反映建筑结构的空间几何关系和各专业交叉工作的影响情况。通过建立建筑物的BIM模型，使钢结构的构件尺寸、位置与土建、机电、幕墙等专业的关系能在模型中清晰地表达出来，从而对模型进行各种模拟分析，实现BIM技术的应用[2]。
2.3钢平台设计方案
考虑到现场空间狭小，对构件的进场安排、施工阶段的堆场规划与布置、堆料场安排受限的情况，利用BIM建立了钢平台的三维模型，对行车路线、人行路线、堆场划分以及机械设备安置都有明确规划。确定了钢平台的设计标准和施工区域，满足了工程的实际需求。如下图2、图3所示钢平台现场实际情况。
2.5钢结构4D施工模拟
在传统的工程进度中，大多采用横道图对进度的实际情况进行掌控，虽然直观但是工序之间的逻辑关系不易表达清楚，同时没有通过进度计划时间参数计算，不能确定关键工作和关键路线，计划调整时的工作量较大，难以适应进度计划系统[4]。而BIM模型快速解决了这些问题，将已建好的三维模型导入Navisworks中，对关键工作进行施工顺序模拟，变更过程只需要直接移动位置或调整参数的开启和关闭便可达到所需要的施工效果，并以动画的形式展现出来，易于理解和沟通，从而优化安装细节。
2.6钢结构辅助施工
（1）钢板墙施工顺序
工程的钢板墙施工分为4个区，每个区域的钢板墙在安装过程中会影响其他钢板墙的安装位置，这样就需要在吊装之前确定好施工顺序。BIM模型根据现场的实际情况，按照需求生成的动画可以直观地表达钢板墙的整体施工流程，确保了施工安装的进度计划。
（2）辅助交底
传统的施工技术、安全交底都是管理人员直接按图纸给施工人员进行讲解，难免在交流过程中造成理解错误，导致发生施工差错。通过BIM模型向施工人员交底，便于施工人员直观地领悟到交底的意图，减少了错误的发生。
（3）焊缝统计
钢结构工程不同于其他土建、机电、幕墙等专业，它包含两大部分：安装和焊接。焊缝长度的计算较为复杂，传统的二维图纸焊缝长度累加将会耗费大量的人力和时间，而取得的效果却很差。BIM模型可以在电脑上直接得到累加的数据，并能很好地区分不同位置的薄板和厚板，更快获取所需数据。
（4）异型件验收
构件进场验收是结构施工的首要关口，构件尺寸是否标准决定了构件安装和焊接的质量，传统的构件都是现场直接按图测量，较为容易。该工程中，桁架层的构件大多都是异型构件，多角度变换，在深化图纸上不能直接查看构件的尺寸。而BIM模型是三维参数化模型，空间测量是其最大的优势，量取的位置可自由选择，这样为监理和总包的验收工作带来了巨大的便利和实用性，确保了异型构件的进场验收质量。
综上，将BIM技术应用到钢结构领域，运用Tekla、Revit、Navisworks等软件成功建立了建筑钢结构模型，对工程进行可视化分析、钢平台设计、钢梁的深化设计、钢结构施工模拟分析、碰撞分析和辅助交底等，甚至在质量方面寻求了突破，成功地运用到焊缝统计和异形构件的进场验收工作，不仅优化了部分施工方案，缩短了工期，也降低了工程成本，效果显著。
参考文献：
[1]刘海东.BIM技术在钢结构拱圈施工管理中的应用[J].价值工程，2018，37（1）：17-19.
[2]刘云飞.BIM技术在钢结构施工管理中的应用[J].商品与质量，2017（21）：85-88.
[3]纪凡荣，徐友全，曾大林，等.BIM技术在某项目综合管线中的应用[J].施工技术，2013，42（3）：107-109.
[4]裴崇.基于BIM平台优化施工图设计及施工指导的策略研究[D].北京：北京工业大学，2015.
论文作者:黄俊文
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/11
标签：钢结构论文; 构件论文; 技术论文; 模型论文; 工程论文; 图纸论文; 工期论文; 《防护工程》2018年第31期论文;