鋼結構施工及風險管理中的BIM技術應用研究

崔云峰

摘? ? 要：在經濟快速發(fā)展的前提下，我國建筑規(guī)模不斷擴大，應用技術水平不斷提高，就當下的建筑結構來看，鋼結構已成為建筑領域應用最廣泛的建筑結構，但鋼結構存在模型復雜、結構體量大的弊端，致使施工人員在進行鋼結構施工時的危險系數(shù)較高。BIM 技術作為數(shù)字化建筑設計及計算機技術的綜合體，在建筑行業(yè)發(fā)展中的作用不容小覷，可幫助鋼結構施工人員及時發(fā)現(xiàn)建筑施工中可能存在的風險，提升鋼結構施工效率和工程項目施工的安全性。

關鍵詞：BIM 技術;鋼結構;施工管理;風險管理

1? 引言

BIM技術是建筑信息化發(fā)展的成果，其在工程項目中的應用，表現(xiàn)出提升建筑質量、降低建筑成本、縮短施工工期等優(yōu)勢。但在實際施工中，由于建筑信息人才缺乏，施工單位忽視施工管理，BIM技術的優(yōu)勢難以發(fā)揮，影響建筑行業(yè)的進一步發(fā)展。就此，有必要對BIM技術在鋼結構施工管理中的應用開展分析。

2? BIM技術概述

BIM的核心在于創(chuàng)建信息模型，此項工作的實現(xiàn)依托于計算機輔助技術，可全面整合各類建筑工程信息，創(chuàng)建模型并為相關單位的日常工作提供指導，達到提升施工效率、深化管理質量的效果。鋼結構工程中，通過對BIM技術的靈活運用，可提升設計方案的可行性，確保施工質量，且BIM技術提供了一系列實用性工具，讓數(shù)據(jù)共享效率得以提升。在建筑工程項目中，BIM技術表現(xiàn)出全面性、可視化、協(xié)調性等特點。就全面性而言，BIM技術可全面整合建筑工程項目的各類信息，如材料類型、材料規(guī)格、設備參數(shù)、設備供應商及設備性能等，為施工單位開展施工管理提供便利;就可視化而言，BIM技術可結合幾何與物理信息，構建三維信息模型，以立體化形式呈現(xiàn)各類建筑信息，并將建筑施工的進度與成本等信息，以圖表形式輸出，使建筑信息更為明晰，為施工單位開展項目全生命周期管理提供參考;就協(xié)調性而言，BIM技術可實現(xiàn)建筑信息共享，將建筑工程項目的業(yè)主、設計單位、監(jiān)理單位、供應商及相關利益第三方全部整合在同一個平臺，統(tǒng)籌規(guī)劃工程項目，提高施工管理有效性。

3? 鋼結構工程存在的問題

3.1? 鋼結構復雜

縱觀現(xiàn)階段鋼結構工程的發(fā)展狀況，普遍通過Auto CAD展開設計工作，此方式在現(xiàn)代化工程中的適應性明顯不足，工作效率偏低，存在工作量較大的問題。若遇到復雜曲線的設計工作，必須在三維軟件的支持下完成;深度設計中，若因施工需求發(fā)生變更，修改時將面臨巨大的工作量，明顯加重員工的工作負荷;絕大部分工作并不具備實際意義，僅是重復性的機械化工作，人員的投入與產出不成正比。與此同時，鋼結構自身就具有復雜性，含大量的節(jié)點，因此Auto CAD這一傳統(tǒng)方式難以滿足工程需求。

3.2? 施工問題

（1）鋼結構工程質量安全中，科學選擇、合理布置鋼結構體系是其管理重點，如內蒙古某鋼結構工程為超長跨度空間桁架結構，在設置支座中存在明顯不合理情況，較大的傾覆力矩導致焊縫質量問題嚴重，臨時支撐拆除后造成整體垮塌。此種設計為重大鋼結構施工帶來了諸多困難。（2）鋼結構焊接質量?，F(xiàn)場焊接中，由于對焊材使用不當、焊工資質把控不嚴、電流控制不嚴、返修措施不當、焊接工藝不正確等均可能造成焊縫質量問題。而焊接質量則是在于局部變形、咬邊、夾渣、氣孔，出現(xiàn)此種情況，則會降低鋼構件結構質量。

4? BIM 技術在鋼結構施工中的應用

4.1? 動態(tài)建模

（1）BIM技術自身所具備的完整的建筑數(shù)據(jù)信息，可幫助管理人員在原有數(shù)據(jù)庫的基礎上建立建筑模型，鋼結構設計人員可將鋼結構設計形狀、設計尺寸、應用材料以及施工工藝流程等相關信息逐步輸入建筑模型設計流程中，在最短時間內快速完成鋼結構3D設計模型，鋼結構施工企業(yè)可借助施工模型信息開展項目施工。（2）鋼結構設計3D模型的建立需要借助相關設計參數(shù)，BIM技術自身存儲了較多參數(shù)數(shù)據(jù)及設計模型，因此，設計人員可借助系統(tǒng)工具直接進行3D模型參數(shù)計算。此外，由于BIM技術系統(tǒng)所具備的開放性，設計人員可借助自定義模式進行參數(shù)設計，提升鋼結構3D模型設計的應用性。（3）鋼結構施工項目存在人員繁雜、施工效率低及數(shù)據(jù)誤差相對較大等弊端，導致鋼結構施工管理工作無法順利開展，常常出現(xiàn)項目施工延期、施工成本增加的情況。利用BIM技術進行模型設計，可對鋼結構施工中的隱秘工程數(shù)據(jù)進行計算，科學分配施工人員的具體施工量，提升鋼結構工程的施工效率和質量。

4.2? 施工質量管理

在鋼結構施工質量管理中，可應用BIM技術的施工模擬功能。在實際施工前，在軟件中進行鋼結構施工模擬，明確鋼結構構件的拼裝要點，及時發(fā)現(xiàn)施工中存在的質量隱患，為實際施工提供指導，保障工程施工質量，避免返工等問題的出現(xiàn)。在施工模擬中，施工單位根據(jù)區(qū)域劃分與鋼筋混凝土結構，將提升區(qū)劃分為13個拼裝單元，明確拼裝單元的具體拼裝順序，進而制定各個提升區(qū)的提升施工流程、拼裝區(qū)的拼裝流程。根據(jù)施工流程、施工組織配置等信息，在Navisworks軟件中進行施工模擬，將導出的BIM模型IFC格式文件導入軟件中，利用軟件的Animator工具，編輯模擬施工的各類動畫，以適合觀察的視角，抓取模擬動畫，并對模擬施工過程的鋼結構模型進行渲染，以視頻形式輸出施工模擬過程。在此基礎上，施工單位獲得規(guī)范施工的鋼結構施工流程，以此作為技術交底與施工培訓的工具，用于培養(yǎng)施工人員的專業(yè)技能，深化施工人員對鋼結構施工的認識，規(guī)范施工人員的操作，保障鋼結構施工規(guī)范進行，提高工程施工質量。

4.3? 基于BIM技術的大型鋼結構施工危險源管理系統(tǒng)打造

要想使用BIM技術進行大型鋼結構施工危險源管理，就要借助其他的軟件，Revit軟件是與BIM技術結合最廣泛的三維建模軟件之一，一般要想打造一個可視化的建筑危險源管理系統(tǒng)，除了借助Access構建數(shù)據(jù)庫，還要利用Revit進行三維設計、建造和維護。具體操作流程：（1）構建建筑施工工程的三維模型，通過建筑施工的CAD圖紙和Structure功能，進行項目樣板創(chuàng)建、結構柱布置、剪力墻生成等工作;（2）基于2.1部分所打造的數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建安全設備防護構件庫，對安全構件的構件族樣、構件參數(shù)、施工部位進行系統(tǒng)統(tǒng)計，并以此分析外腳手架建立分析;（3）通過BIM技術的信息交互模塊和信息采集模塊表達，針對性地打造危險源管控方案。而針對部分復雜的工程管理，則要根據(jù)建筑設計人員的實際經驗進行合理化分析。

4.4? 鋼結構項目模型設計階段

鋼結構施工項目的模型設計階段，利用 BIM 技術可直觀展示建筑的設計主體情況、電氣系統(tǒng)模型以及管理模型，對設計模型進行深層次分析。同時，可根據(jù)新型數(shù)據(jù)對模型進行及時修改，這不僅能降低設計人員的工作量，還可直觀看到修改后的設計情況，繼而有效提升鋼結構項目模型的可靠性。

5? 結束語

綜上所述，在傳統(tǒng)鋼結構施工的基礎上引入BIM技術后，可提升施工流程的規(guī)范性，為建模、信息跟蹤與共享等工作提供高效平臺，成為風險管理的有力工具。因此，在類似的鋼結構施工中，BIM技術值得被采用，具有較好的應用前景。

參考文獻：

[1] 謝廣榮.BIM技術在鋼結構施工方案決策分析中的應用研究[J].鋼結構，2019（3）：111～115.

[2] 曾念童 .BIM 技術在鋼結構施工項目中的應用[J].建筑技術開發(fā)，2020（5）：1～2.