基于BIM的鋼結(jié)構(gòu)數(shù)字化制造

劉俊

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，建筑信息模型的提出對(duì)于建筑行業(yè)各個(gè)專業(yè)和不同環(huán)節(jié)之間的協(xié)同合作及信息集成產(chǎn)生了重大影響，數(shù)字化加工制造技術(shù)對(duì)于提高建筑建造的效率也起著越來(lái)越重要的作用。通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑從設(shè)計(jì)到數(shù)字化加工制造階段信息模型數(shù)據(jù)要求的分析，提出基于數(shù)字化加工制造的的應(yīng)用技術(shù)，希望通過(guò)本文對(duì)于BIM的鋼結(jié)構(gòu)數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)橐院蟮木唧w工作起到實(shí)際的參考和借鑒作用。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；BIM技術(shù)；制造

1、鋼結(jié)構(gòu)BIM的理論

BIM可將建筑物個(gè)階段的運(yùn)作形成模型信息，對(duì)于各階段流程進(jìn)行預(yù)測(cè)，建立可視的、可協(xié)調(diào)、可優(yōu)化的整體數(shù)據(jù)模型，使各施工各階段的工作能夠緊密銜接，信息交流更加準(zhǔn)確、通暢，提高了工程建設(shè)的效率和質(zhì)量?，F(xiàn)代化鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中，充分的應(yīng)用了BIM的技術(shù)理論，

1.1 BIM技術(shù)的可視性

可形成鋼建筑物的實(shí)體三維圖形，能直觀的看到建筑物的整體面貌，并能對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程的穩(wěn)固性、安全性等做出評(píng)估。

1.2 BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性

增強(qiáng)了各個(gè)部門人員之間的溝通效果，更有利于相關(guān)人員直接、形象的表達(dá)自己的思路、觀點(diǎn)等，使鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中的各種問(wèn)題的溝通更為全面、準(zhǔn)確，提高了問(wèn)題解決的效率，提升了工程效益。

1.3 BIM技術(shù)的模擬性可真實(shí)的體現(xiàn)建筑物的外在、內(nèi)在特點(diǎn)

相關(guān)人員可結(jié)合三維圖形對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化、改進(jìn)。使復(fù)雜、繁瑣的工程在現(xiàn)代科技的支持下更為完善、可靠，降低施工的難度，準(zhǔn)確把握施工的銜接，以提高施工的速度和效益。

理論上，鋼結(jié)構(gòu)BIM技術(shù)的應(yīng)用可分為四個(gè)階段，第一階段，規(guī)劃階段，形成工程的大概思路，對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行策劃、分析，并應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行工程的性能預(yù)測(cè)、估算工程成本；第二階段，設(shè)計(jì)階段，這一階段的重點(diǎn)是方案的論證和設(shè)計(jì)的初步形成，通過(guò)可視化設(shè)計(jì)直觀的參考、分析工程情況，協(xié)調(diào)各方意見(jiàn)，對(duì)工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析工程性能分及管線設(shè)計(jì)等；第三階段，施工階段，建立施工進(jìn)度模擬，將施工環(huán)節(jié)數(shù)字化、直觀化，并對(duì)施工進(jìn)行物料跟蹤，建立施工組織模擬，提高施工現(xiàn)場(chǎng)配合效率，確保工程的按時(shí)、按質(zhì)完工；第四階段運(yùn)維階段，這一階段的重點(diǎn)是對(duì)建筑物的維護(hù)管理，應(yīng)用BIM技術(shù)建立工程的空間管理模型，并對(duì)建筑物的可能的災(zāi)害進(jìn)行分析、研究，建立災(zāi)害的預(yù)防、應(yīng)急模式，以提高工程的應(yīng)用效益?？傊?，BIM理論就是將工程的各個(gè)環(huán)節(jié)以數(shù)據(jù)信息的形式模擬出來(lái)，形成虛擬的建設(shè)施工過(guò)程，對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)可能存在的問(wèn)題進(jìn)行細(xì)化、深化，盡可能避免實(shí)際施工中的問(wèn)題，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，提高施工效益。

2、構(gòu)成建筑框架的鋼結(jié)構(gòu)組件

2.1鋼廠利用熱軋加工流程制成鋼結(jié)構(gòu)原材料

鋼結(jié)構(gòu)制造商購(gòu)人這些原材料，并按照加工詳圖（詳細(xì)描述鋼結(jié)構(gòu)中每個(gè)部分應(yīng)如何制造的說(shuō)明書）將原材料切割并制成用于建筑施工的梁和柱。制成后的鋼結(jié)構(gòu)組件被運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，由鋼結(jié)構(gòu)安裝工進(jìn)行安裝。那么現(xiàn)場(chǎng)施工圖從何而來(lái)結(jié)構(gòu)工程師的職責(zé)是設(shè)計(jì)、分析并驗(yàn)證建筑的結(jié)構(gòu)框架，并創(chuàng)建記錄結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的施工圖。結(jié)構(gòu)圖紙中只包含對(duì)鋼結(jié)構(gòu)制造的總體要求，即關(guān)于典型節(jié)點(diǎn)的說(shuō)明。

2.2鋼結(jié)構(gòu)詳圖

設(shè)計(jì)師再根據(jù)這些施工圖和總體的節(jié)點(diǎn)說(shuō)明來(lái)設(shè)計(jì)具體的鋼結(jié)構(gòu)組件和具體的幾何形狀，并創(chuàng)建加工詳圖，以便準(zhǔn)確地指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)制造商如何制造建筑中的每一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)組件。加工詳圖中包含材料規(guī)格、大小、尺寸、焊接、螺栓連接、表面處理、涂裝要求等詳細(xì)信息。鋼結(jié)構(gòu)施工圖中僅包含關(guān)于節(jié)點(diǎn)的總體說(shuō)明，而加工詳圖則包含制造每個(gè)鋼結(jié)構(gòu)組件所需的所有細(xì)節(jié)。詳圖設(shè)計(jì)師通常使用繪圖軟件“手工”創(chuàng)建加工詳圖或用專門的鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)軟件來(lái)創(chuàng)建加工詳圖。AutodeskRobobatRCAD就是一款利用數(shù)字“制造”模型來(lái)創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)詳圖的解決方案。需要注意的是，在建筑項(xiàng)目中，加工詳圖的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于施工圖的數(shù)量。例如，為了記錄一一個(gè)用鋼量為1000噸建筑項(xiàng)目中的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就需要大約70至80張施工圖紙和1000張加工詳圖。在將加工詳圖發(fā)布到制造環(huán)節(jié)之前，結(jié)構(gòu)工程師需要檢查每一張圖紙，以驗(yàn)證其中的信息與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否保持一致。鋼結(jié)構(gòu)制造商通常使用數(shù)控機(jī)床自動(dòng)切割鋼梁并制孔。有些制造商根據(jù)加工詳圖中的信息對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行手動(dòng)編程。另外一些制造商則使用上面提到的數(shù)字化制造模型自動(dòng)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行編程。

3、將BIM擴(kuò)展到制造環(huán)節(jié)

BIM怎樣滿足鋼結(jié)構(gòu)制造商的需求呢正如制造業(yè)中基于CAD的模型能夠支持制造流程一樣，專門開發(fā)的建筑信息模型，如Structure等也可以支持結(jié)構(gòu)制造流程。所有與鋼結(jié)構(gòu)有關(guān)的圖形都已經(jīng)包含在RevitStructure設(shè)計(jì)模型中。這些設(shè)計(jì)信息可以導(dǎo)人到CIS/2文件中（一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，用來(lái)交換鋼結(jié)構(gòu)信息），便于在鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)應(yīng)用中重新使用。RevitStructure設(shè)計(jì)模型中的鋼結(jié)構(gòu)圖形和信息可以通過(guò)CIS/2文件導(dǎo)出，然后重新用到鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)解決方案中。將建筑信息模型用于鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)，這樣便實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字的從設(shè)計(jì)到制造流程。重復(fù)利用設(shè)計(jì)模型不但提高工作效率，省去用于創(chuàng)建制造模型的時(shí)間，而且還改進(jìn)了制造質(zhì)量，消除了設(shè)計(jì)模型與制造模型相互矛盾的現(xiàn)象。

4、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BIM理論與應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)在于能夠讓人直觀的看到工程結(jié)果，并對(duì)工程過(guò)程有一個(gè)詳盡的掌握。BIM的理論發(fā)展和應(yīng)用符合我國(guó)信息化發(fā)展的總體要求，其應(yīng)用存在著巨大潛力，是當(dāng)前工程項(xiàng)目管理的核心技術(shù)之一，通過(guò)建模、出圖、渲染等實(shí)現(xiàn)工程的協(xié)同管理，促進(jìn)設(shè)計(jì)部門與施工部門的信息交流，提高了施工的安全性、可靠性及效益。只是當(dāng)前BIM理論與應(yīng)用存在著一些缺陷，影響了其在工程項(xiàng)目建設(shè)中作用的發(fā)揮。即便如此，我國(guó)的BIM技術(shù)仍然發(fā)展迅速，已是當(dāng)前工程項(xiàng)目管理的核心技術(shù)，并隨著建筑業(yè)的發(fā)展，相關(guān)的理論在實(shí)踐中不斷完善，其應(yīng)用效率會(huì)不斷的提高，應(yīng)用范圍也必將更加廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]金仁.BIM與鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)字化制造[N].建筑時(shí)報(bào)，2015-01-29004.