大屋盖钢结构施工中BIM技术的应用论文_肖科

摘要：随着社会的进步与科技的发展，各类新兴科技也越来越多的在我国建筑行业中得到应用，并取得了很好的社会效益与经济效益。BIM技术作为在我国建筑行业应用不久的技术，以其构建三维模型的便捷性、准确性，能够在钢结构施工项目中从设计、施工到运维贯穿始终，同时利用三维模型来模拟钢结构项目中的难点部位的受力、应力等情况，从而确保建筑的可靠性、准确性，是一项具有革新意义的新技术。本文以五华体育场施工案例应用BIM技术为例，并阐述BIM技术在我国建筑行业的发展，提出该技术发展的问题与展望。

关键词：BIM技术；大屋盖钢结构；应用

BIM（buildinginformation modeling）技术，即建筑信息模型技术，就是基于三维数字技术，将建筑工程项目中各阶段的数据、信息进行集成，并将这些数据、信息以三维数字模型的形式展现并应用于项目中。BIM技术主要通过其专业软件，构建起三维可视化模型，将建筑工程项目中的各工程组件虚拟的展现出来，并利用数字信息来验证建筑完成后的物理情况，从而评估建筑的安全性、可靠性。从根本上提升了工程施工的效率，降低了施工成本。

一、BIM技术在大屋盖钢结构施工中的应用案例分析

1、工程概况

五华体育场为钢筋混凝土结构，其顶部标高5至29.465米；设局部地下室，底标高-4.2米。看台结构往内延伸，长轴向内延8.3米，短轴向33米，混凝土支撑环向，柱顶标高13至25.72米。五华体育场在东西两侧均设有出入口，主出入口位于西侧，楼层平台高5.4米。（图一）

五华体育场示意图（图一）

五华体育场罩棚为双层钢结构空间桁架，桁架设计为羽毛外形，并作相互围列重叠，使用系杆连接各桁架。两侧出入口屋盖结构为平面桁架，东侧投影尺寸40.6*30.5米，西侧投影尺寸21.6*9.5米，共54榀桁架，单榀117至275吨，悬挑长度与高度范围分别为15.4至35.6米、34.6至45.3米。（图二、图三、图四）

五华体育场屋盖桁架重叠示意图（图二）

桁架重叠连接示意图（图三）

连接系杆效果图（图四）

体育场金属屋面为双曲构造的直立锁边系统，装饰层为上铺铝单板，金属屋面敷设于羽毛状桁架上，屋面东西210米长，南北230米长，面积投影2.54万平方米，标高最大48.5米，檐口高45米，以功能划分有檐口封板、金属屋面等系统。

2、工程重点与难点

五华体育场案例中，工程项目在施工过程中所遇到的难点在于外形设计奇特，由羽毛状桁架构成，为典型的异型钢结构，节点多、角度复杂，连接处需要大量验证，施工工作量大且交叉作业复杂，需要相当的精细化管理及技术应用方可实现。另外，由于桁架尺寸、重量大，无法将成品直接运输到现场，这就对定位测量等有着极高的要求。

3、BIM技术在案例中的应用

1）深化设计与三维展示：复杂性是钢结构的特性之一，如果只是依靠设计蓝图来进行施工，其难度较大，而在此案例中应用BIM技术，则能对其进行深化设计，并通过BIM软件构建三维模型，将构件的尺寸、节点，将构件、连接件、效果图等可视化、具象化的展现出来，不仅能够帮助桁架生产更为精确、构件连接更为准确，提前计算出项目中各个构件的标准，确保工程量准确可靠。（图五、图六、图七）

金属屋面平面图（图五）

羽毛状屋面（图六）

桁架拼接示意图（图七）

2）预制构件：在建筑工程项目施工时，生产供应商需要以项目进度与实际需求为基础，生产与加工建筑工程项目中的各部位的构件，在此期间，应用BIM技术与相关的BIM组件，以构建起的各构件三维模型为基础，导出重要部位的节点图，对预制构件的准确性、精确性有着极其重要的意义。另外，构件的信息数据、安装方式的确定同时也提升了生产供应商的生产效率，保证了构件的质量。（图八）

铸钢件节点图（图八）

3）材料管理：在BIM技术应用过程中，构建各构件的三维模型时，BIM可提供编码标号功能，即对于项目中建模的每个构件均能标识以其唯一的识别编码，并根据区域、功能对其进行分组分类，这样就能在运输、储存、施工过程中，极大的提升效率，节省施工场地、人工成本，并在施工时最大限度的避免人为安装错误，给项目管理带来极大便利。

4）确保精度：在钢结构施工过程中，无论是对构件的精确度还是施工连接时的精准度都有着极高的要求，都关乎着工程项目的安全性与可靠性。利用BIM技术，能够将钢结构构件的精确度控制到最佳，同时精准的计算出钢结构构件间连接的空间关系与精准度。同时在施工过程中，再辅以全站仪等数字化仪器，将相关测量数据导入BIM软件进行核对校正，如有不满足施工要求的，就可以及时进行调整，提升效率、确保安全。

4、结论

通过五华体育场钢结构工程项目案例，我们可以明显的看出，BIM技术在大屋盖钢结构工程项目中的应用也是卓有成效的，不仅能够控制钢结构构件生产的精度，而且在构件连接模拟上，大幅度的降低了人工成本，提高了施工效率，另外，在施工现场管理上也起到了积极的作用，施工场地使用率得到提升，确保了施工的精确、安全、可靠。可以说BIM技术在大屋面钢结构项目中的应用有着极大的发展与益处。

二、BIM技术在我国建筑行业中的发展

自2001年起，我国建筑行业开始逐步引进并应用BIM技术，相较于国外BIM技术的应用，我国的起步较晚且普及不广，主要遇到的发展问题包括：

1、前期投入问题

要在建筑工程项目中应用BIM技术，就需要在前期投入一定的资金将相应的软、硬件配置完整，同时培训或招募BIM技术专业人员。而对于BIM的后期运行、维护的成本也较高，虽然从一些已经成功运用BIM技术的建筑工程项目来看，BIM技术的确为其提供了安全性、可靠性的保证，也一定程度上取得了社会效益与经济效益，但从单纯的资金运用上来看，成本问题仍是BIM得到大规模应用的障碍之一。

2、BIM软件问题

我国建筑行业目前所使用的BIM软件基本上都是国外引进的，虽然能够应用于我国建筑工程项目中，但在版权成本、语言等方面仍与我国建筑行业有所差异，在组件上也存在兼容性与交互性等问题，同时BIM软件在应用时，对硬件有着极高的要求，这就对我国建筑行业应用BIM提出了更高的要求。

3、BIM标准不统一

在运用国外BIM软件时，不可避免的会产生标准不统一的问题，即国外BIM软件的工程构件、施工标准均以国外工程规范为标准，在我国建筑行业尚在不断完善的情况下，BIM的应用标准会遇到工程规范、法律责任等问题，从一定程度上阻碍了BIM技术在我国的发展。

三、BIM技术在我国建筑行业中的发展分析

1、政策推广

随着BIM技术在我国建筑行业的推广及普及应用，国家已经充分认识到BIM技术能够为我国建筑行业所带来的效益与积极影响，为此我国于2011年开始针对BIM技术推出了一系列相关政策，如在《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》、《关于征求关于推荐BIM技术在建筑领域应用的指导意见（征求意见稿）意见的话》、《关于推进建筑业发展的改革的若干意见》、《住房城乡建设部关于印发推进建筑信息模型应用指导意见的通知》及《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中，不难看出，我国已经逐步意识到BIM技术在建筑行业中的重要性，通过政策推广，加强信息化在建筑业中的作用，从而达到普及BIM技术的目的，同时要求在国家机关投资建设的在2万平方米以上的公共建筑，及需要申报绿色建筑的工程项目均应在工程项目设计及施工过程中运用BIM技术。

除此之外，我国各地也开始响应国家政策，逐步开展推广BIM技术的应用，其中有16个省级地区已经将BIM技术推广写进地方政策，湖南省、山东省、广东省、上海市等均为BIM推广的重点地区，以点带面，直至真正实现BIM技术在我国建筑行业的全面应用。

2、加快本土化

在目前基本以引进BIM软件的情况下，我国应积极推动BIM技术的本土化。目前我国已经于2012年在北京成立了BIM发展联盟，其旨在BIM技术的软件、应用标准、技术等方面进行创新，并建立统一平台，推进BIM技术的合作与交流，促进我国BIM软件的发展。同时地方级的BIM联盟也发展较快，也为BIM本土化提供了助力。

3、培养人才

BIM技术是新兴的科技行业，由于我国BIM技术起步晚且起点低，相应的BIM应用人才也较匮乏，缺乏BIM的管理者或团队是我国建筑行业的普遍问题，影响了BIM的发展，为此在BIM人才培养上应积极克服认识不足、培训成本等问题，以国家、地方政策为基础，BIM联盟为辅助，积极培养专业BIM人才。

4、综合应用

我国建筑行业目前对于BIM技术的应用大部分还停留在初级阶段，即考虑到成本问题，并未将BIM技术应用于建筑工程项目的全过程，而是在一些重要的阶段应用BIM技术，缺乏协作与统筹管理。因此我们应多探索、借鉴国内外运用BIM的成功案例，并从案例中整理出一系列应用模式，将BIM技术全程贯穿于建筑工程项目之中，真正实现BIM技术的全周期管理。

四、总结

综上所述，在科技飞速发展的今天，我国建筑业应用BIM技术已经成为发展趋势，BIM技术以其特有的技术特点，能够三维可视化的模拟出钢结构建筑的构件、连接件等的精确尺寸，并在软件中模拟构件连接后的效果并进行数据输出，确保构件、连接件在连接后的安全性与可靠性。

同时以五华体育场大屋盖钢结构为例，充分说明了在进行大型异型钢结构屋盖的施工过程中，BIM技术在设计、施工、生产等一系列过程中均体现了其价值，为建筑工程项目提升施工效率、确保施工安全、节省施工场地、节约施工成本等方面都提供了极大的助益。

另外，通过对我国推广BIM技术的政策，BIM技术在发展中的问题的分析，进一步说明BIM技术在我国建筑行业的应用价值。

参考文献：

【1】徐友全，孔媛媛，BIM在国内应用和推广的影响因素分析【J】，工程管理学报，2016（4）

【2】赵雪锋，刘诗楠，付广梅，刘占省，BIM技术在中国推广和应用情况综述【J】，工程建筑，2017增刊

【3】李宏飞，肖伟志，刘东东，孙旺，BIM技术在钢结构施工中的应用【J】，住宅与房地产，2019（9）

【4】雷晓花，高蕊，贺海勃，曲晓南，谢双元【J】，施工技术，2019（9）

论文作者:肖科

论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期

论文发表时间:2020/1/6

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