BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)階段的應(yīng)用

郭占鋒

（山西建筑工程集團(tuán)有限公司 山西太原 030003）

前言

作為現(xiàn)代建筑施工期間的關(guān)鍵技術(shù)，BIM技術(shù)可以被應(yīng)用至整個(gè)建筑的生命周期中，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)工作的多維化，有效提升了建筑工程的功能性與服務(wù)性。在鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，技術(shù)人員可以利用BIM技術(shù)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中卻存在軟件掌握不良問(wèn)題，以致應(yīng)用效果較差，拉低了鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量水平。本文針對(duì)性的分析了鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)期間BIM技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題，針對(duì)性的指出了相關(guān)的解決技術(shù)，以期為此后的鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)工作提供更多的借鑒依據(jù)。

1 BIM技術(shù)概述

BIM屬于信息應(yīng)用平臺(tái)，指的是建筑信息模型，通過(guò)在管理過(guò)程中納入工程生命周期，借助模型分析控制設(shè)計(jì)與施工部分，完成能耗分析、碰撞檢測(cè)以及模擬施工問(wèn)題等工作，并針對(duì)BIM技術(shù)使用期間出現(xiàn)的問(wèn)題制定針對(duì)性的解決促使，提高建筑的穩(wěn)定性。具體而言，BIM技術(shù)具備以下幾方面的作用：①可以構(gòu)建三維建筑模型，設(shè)計(jì)人員可以利用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測(cè)，并研究分析鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝與建筑能耗量，以此優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，確保工程方案的合理性與可靠性。②可以共享施工信息，技術(shù)人員通過(guò)BIM構(gòu)建的平臺(tái)共享各種不同專業(yè)的信息，提高信息的流通效果，在優(yōu)化設(shè)計(jì)流程的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)施工數(shù)據(jù)的共享，提升鋼結(jié)構(gòu)的施工管理水平。③可以優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)制件，預(yù)制件在鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中占據(jù)十分重要的作用，為了充分保證預(yù)制件的質(zhì)量水平，技術(shù)人員可以利用BIM的信息共享功能優(yōu)化預(yù)制件的施工方案，并保證預(yù)制件制造企業(yè)可以獲得更多的生產(chǎn)信息，有效保證其生產(chǎn)效率與質(zhì)量水平。

2 鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)期間存在的問(wèn)題分析

2.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段存在的問(wèn)題

施工人員為了保證鋼結(jié)構(gòu)工程的順利進(jìn)行，其必須不斷完善鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，但當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)缺乏一定的技術(shù)性與專業(yè)性，以致方案設(shè)計(jì)深度不夠，且存在較高的造價(jià)成本，甚至還會(huì)后期返工，延長(zhǎng)了工程周期，無(wú)法滿足預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，不但浪費(fèi)了企業(yè)的人力、物力以及財(cái)力等資源，還影響了企業(yè)的行業(yè)信譽(yù)。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)施工階段存在的問(wèn)題

當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)施工期間存在較多的項(xiàng)目環(huán)節(jié)，項(xiàng)目成本、質(zhì)量、安全管理、進(jìn)度管理以及控制等方面均存在問(wèn)題。具體而言，在工程項(xiàng)目的推進(jìn)過(guò)程中，施工環(huán)節(jié)存在較多的不確定性影響因素，工程變動(dòng)難免會(huì)影響造價(jià)成本，為企業(yè)帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)損失。安裝期間，由于技術(shù)人員沒(méi)有掌握正確的施工技術(shù)，也會(huì)影響工程的推進(jìn)效果，甚至延誤工期，造成不良經(jīng)濟(jì)損失。運(yùn)輸與安裝鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，也會(huì)因損壞以及污染等問(wèn)題延長(zhǎng)施工進(jìn)度，技術(shù)人員需要重新調(diào)配構(gòu)件，導(dǎo)致工期延誤。工程項(xiàng)目推進(jìn)期間，施工人員需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，會(huì)受多種因素的影響導(dǎo)致技術(shù)以及安全等問(wèn)題，從而影響鋼結(jié)構(gòu)的施工效果。

3 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中的應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段中，技術(shù)人員可以利用BIM技術(shù)對(duì)照?qǐng)D紙完成優(yōu)化設(shè)計(jì)，其主要利用節(jié)點(diǎn)庫(kù)與構(gòu)建庫(kù)建立三維模型，并利用數(shù)字信息技術(shù)完成數(shù)據(jù)錄入。通過(guò)利用BIM技術(shù)不但可以優(yōu)化構(gòu)建節(jié)點(diǎn)，且還可以完成工程信息的管理工作。技術(shù)人員利用BIM技術(shù)可以更好的展現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的仿真模型，直觀顯示鋼結(jié)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)效果，三維模擬施工現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的安裝流程，動(dòng)態(tài)還原難度系數(shù)較高的施工技術(shù)，并針對(duì)其中存在的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，由根本上優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。除此之外，技術(shù)人員還可以利用BIM技術(shù)制作造價(jià)報(bào)表，從而為工程項(xiàng)目的造價(jià)管理與施工管理提供更多真實(shí)有效的數(shù)據(jù)信息，不斷優(yōu)化項(xiàng)目的管理與推進(jìn)工作，為企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

3.2 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工階段的應(yīng)用

在鋼結(jié)構(gòu)施工前期設(shè)計(jì)與施工推進(jìn)環(huán)節(jié)使用BIM技術(shù)可以有效解決其施工階段存在的問(wèn)題，最大程度的推進(jìn)施工項(xiàng)目進(jìn)度。在鋼結(jié)構(gòu)工程的推進(jìn)過(guò)程中，BIM技術(shù)主要用于構(gòu)建3D模型。且在施工期間還可以利用3D模型數(shù)字化處理相關(guān)的管理參數(shù)，并利用相關(guān)的參數(shù)信息構(gòu)建相關(guān)的工程模型，全方位的模擬施工現(xiàn)場(chǎng)，最大化處理可能出現(xiàn)的施工風(fēng)險(xiǎn)，并進(jìn)行有效解決，確保鋼結(jié)構(gòu)的順利安裝，以免因施工工序或施工安全問(wèn)題導(dǎo)致延工。近年來(lái)，相關(guān)研究人員深入分析了BIM技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了4D建模，二次開(kāi)發(fā)了相關(guān)的軟件插件，促進(jìn)了建模的智能化與高速化。除此之外，技術(shù)人員還可以在工程造價(jià)、設(shè)計(jì)、施工以及風(fēng)險(xiǎn)檢查等環(huán)節(jié)采用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的全方位防護(hù)，由根本上確保施工進(jìn)度與質(zhì)量。

3.3 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)安裝階段應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)具備較為特殊的材料性質(zhì)，被更多應(yīng)用至跨度大且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的建筑物建設(shè)匯總，因此鋼結(jié)構(gòu)需要更為精確的安裝精確度。在運(yùn)輸與吊裝大尺寸鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)存在較多問(wèn)題，因此需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝。實(shí)際安裝期間，技術(shù)人員需要確定拼接點(diǎn)位置，其具備十分重要的作用，需要考慮多方面的因素與條件。比如吊車的起重噸位、運(yùn)輸車輛的空間大小、構(gòu)件吊裝的穩(wěn)定性以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件等。以往安裝鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，技術(shù)人員需要根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，增大了后期安裝的不確定性，但在施工安裝期間采用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的4D仿真，實(shí)現(xiàn)了三維空間與時(shí)間的有效結(jié)合，確保施工技術(shù)人員在虛擬場(chǎng)景中完成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝工作，并及時(shí)檢查安裝期間可能存在的操作問(wèn)題，及時(shí)設(shè)計(jì)相關(guān)的修正方案，調(diào)整模型的拼裝節(jié)點(diǎn)，完善修改相關(guān)的施工設(shè)計(jì)圖，以免因返工導(dǎo)致費(fèi)工費(fèi)料問(wèn)題，拉低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益水平。BIM技術(shù)主要利用Revit建設(shè)相關(guān)模型，并通過(guò)NWC格式完成輸出，在Naviswork中打開(kāi)，并在Timeliner模塊中導(dǎo)入施工進(jìn)度的相關(guān)文件資料，將各個(gè)構(gòu)件與文件中的WBS子項(xiàng)進(jìn)行連接，有效創(chuàng)建4D模型。除此之外，在模擬實(shí)際施工過(guò)程中，技術(shù)人員還可以利用BIM技術(shù)統(tǒng)計(jì)分析施工進(jìn)度數(shù)據(jù)，以便為現(xiàn)場(chǎng)的安裝提供更多的參考依據(jù)。

3.4 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)階段的應(yīng)用

在鋼結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程中，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)便是運(yùn)營(yíng)階段，此階段需要消耗較長(zhǎng)的施工周期，且需要投入較大的成本，因此技術(shù)人員需要充分重視此階段的運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理工作，并做好技術(shù)革新。傳統(tǒng)的建筑運(yùn)營(yíng)與維護(hù)過(guò)程中，技術(shù)人員一般采用人工采集數(shù)據(jù)以及工程圖紙的方法監(jiān)控維護(hù)Excel表格中的設(shè)備數(shù)據(jù)信息，但鋼結(jié)構(gòu)工程的規(guī)模較大，以往運(yùn)營(yíng)技術(shù)無(wú)法滿足鋼結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展趨勢(shì)。為了有效解決傳統(tǒng)技術(shù)的數(shù)據(jù)保護(hù)困難，避免運(yùn)營(yíng)期間出現(xiàn)時(shí)效差異以及數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題，技術(shù)人員應(yīng)利用BIM技術(shù)全方位建檔與監(jiān)控相關(guān)數(shù)據(jù)信息，由根本上促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行。

3.5 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度控制中應(yīng)用

施工技術(shù)人員應(yīng)在生產(chǎn)制造鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)利用Tekla Structure軟件模擬建檔施工時(shí)間與構(gòu)件制造時(shí)間，得到最佳的鋼結(jié)構(gòu)施工工期，有效控制施工進(jìn)度。實(shí)際施工期間，為了確保鋼結(jié)構(gòu)工程在預(yù)期時(shí)間內(nèi)完成，技術(shù)人員應(yīng)有效開(kāi)展工期控制，充分利用BIM技術(shù)的4D演示功能，全方程模擬鋼結(jié)構(gòu)的施工情況。除此之外，在施工管理期間，技術(shù)人員還應(yīng)利用4D模型全過(guò)程分析施工流程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工期間存在的時(shí)間問(wèn)題，并完善改進(jìn)，提高施工效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)屬于現(xiàn)代建筑的主要類型，避免了鋼筋混凝土建筑自重問(wèn)題，減少了鋼筋混凝土的使用量，有效增強(qiáng)了建筑本身的穩(wěn)定性與承載力。為了確保鋼結(jié)構(gòu)工程的順利開(kāi)展，本文分析了BIM技術(shù)在建設(shè)期間的具體應(yīng)用，實(shí)踐證明，將BIM技術(shù)應(yīng)用至鋼結(jié)構(gòu)施工期間可以有效降低施工成本，提高施工效率，有效推動(dòng)了鋼結(jié)構(gòu)工程的順利完工，提升了鋼結(jié)構(gòu)工程的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益水平。