淺析BIM 技術在建筑鋼結構施工過程中的應用

徐金國

隨著我國城市化建設的不斷推進，傳統(tǒng)鋼結構施工技術已經無法滿足現代化建設的發(fā)展需求，因此在建筑鋼結構的施工中一些先進的施工技術得到了廣泛的應用，BIM 就是目前建筑鋼結構施工中運用比較多的一種先進技術。

1.BIM 技術概論

BIM 技術是于2002 年由美國Autodesk公司提出的一種建筑信息模型技術，主要是通過計算機數字技術來模擬仿真建筑物，可以在工程設計、建造、管理等諸多方面被應用的一種數據化工具，是用來形容以三維圖形為主、物件導向、建筑學有關的電腦輔助設計?？梢詫φ麄€工程項目從規(guī)劃、設計、施工到管理的全過程進行統(tǒng)一協調，是一個實現了把使用標準的理念轉換成相應數據的操作軟件[1]。

2.BIM 技術優(yōu)勢

BIM 技術在建筑鋼結構工程中的應用，主要是為了實現鋼結構工程的各個階段的可視化、信息化管理，以及完善信息數據庫。因BIM 技術具有可視化、協調性、模擬性等特點，所以目前被廣泛應用于鋼結構工程中。

2.1 可視化管理

運用BIM 技術可以通過計算機來進行鋼結構的3D 模型建設，實現鋼結構施工過程中的可視化管理，同時還能夠加強構件的精確度。而且通過3D 模型能夠讓設計者更加直觀地觀察到不同結構或者構件的連接，從而對未來施工中所要面對的問題更加清晰。另外，平面、立面、剖面三者之間還能夠通過3D 模型實現有效關聯，從而確保設計者在考慮參數對整體構型的影響的基礎上對參數進行更改。在BIM 模型中很多傳統(tǒng)設計中看不到的細節(jié)或者隱蔽部分會充分地展示出來，可以讓相關工作人員可以更直觀地了解鋼結構工程中的相關信息，從而保證能夠及時對不合適的參數進行修改，為項目建設提供更為方便快捷的溝通工具。

2.2 協調性管理

協調性一直以來都在建筑鋼結構施工中占據著非常重要的地位，因為鋼結構工程項目比較復雜，且涉及專業(yè)較廣，通過運用BIM 技術中的3D/4D/5D 模型進行相應的項目管理，不僅可以增加工作人員之間的溝通，同時還可以避免工期延誤情況的出現，其對于提高工作效率等有著重要意義。運用BIM 技術建立3D模型，可以對工程中相應的構件和連接進行更加直觀的檢查，從而準確地掌握施工過程中可能會發(fā)生的一些問題，同時能夠有效地減少技術人員和設計人員的工作量，從而提升施工效率。4D 模型可以模擬鋼結構施工中的構件吊裝以及相應的施工方案，在設計和施工方案討論中可以更明確地確定最優(yōu)的施工方案。通過5D 模型的建立能夠使施工造價更加準確，從而使企業(yè)的經濟效益得到更好的保障。

2.3 促進項目優(yōu)化

運用BIM 技術，能夠使整個項目工程的信息數據更加完善，同時也使數據傳遞更加快捷，提高工程的實施效率，進而實現項目的優(yōu)化。另外，在建筑鋼結構工程中運用BIM 技術能夠及時地發(fā)現工程中存在的安全隱患，使工程得到更加安全的保障。

3.鋼結構施工過程中的難點

在建筑鋼結構的施工過程中，由于其自身的工程特點，傳統(tǒng)的施工方法在某些方面是很難滿足工程需求的。例如，鋼結構施工工藝復雜，測量放線難度大，而且對施工的精度要求高，同時對施工設備的要求也非常高。另外，環(huán)境因素對鋼結構的施工影響是比較大的，構件下料會受到溫度的影響。

4.BIM 技術在建筑鋼結構施工過程中的具體應用

4.1 在模型建造中的應用

在對建筑工程模型進行設計時，可以運用BIM 技術實現對鋼結構的三維實體建模，使整個項目工程的實施過程能夠更加直觀地體現出來，鋼結構BIM 模型包含了整個工程的節(jié)點、構件、材料等信息。而且，建筑施工單位在構建模型時可以根據客戶對于施工項目的要求來選擇合適的計算機軟件，然后根據設計出來的建筑模型對設計的圖紙進行相應的改進，這樣能夠有效地提高建筑工程設計方案的科學性。

4.2 在詳圖創(chuàng)建中的應用

通過BIM 技術進行鋼結構的詳圖創(chuàng)建，利用三維投影可以自動生成包括構件圖、節(jié)點圖等所有施工詳圖，使設計圖中體現所體現的信息數據更加準確，這樣能夠有效地提高施工設計的可行性。其實，BIM 建模等同于虛擬施工，因為圖紙中所有的幾何參數都是利用三維實體模型直接投影產生的，所以存在誤差的可能性極小，因此BIM建模和實際施工相差無幾。通過這樣的建模方式，能夠有效地對施工過程中可能會遇到的問題和困難做出更加準確的預判，提前做出解決方案，從而保證工程的施工能夠順利進行[2]。運用BIM 技術進行鋼結構工程的詳圖深化主要由以下三個步驟完成：

4.2.1 搭建實體模型

布置軸線，根據截面類型、幾何參數搭建三維實體模型。

4.2.2 進行加工、安裝處理

根據設計藍圖并結合工廠、現場以及土建相關條件對結構節(jié)點構造進行加工和安裝處理。

4.2.3 碰撞校核

對三維實體搭建的模型進行“碰撞校核”，檢查模型中存在的設計錯誤，并以此為依據撰寫碰撞報告，交由設計人員核實修正。由于實行動態(tài)過程控制，使得以上每個階段都得到了較為精準的校核。

4.2.4 基于BIM 技術的鋼結構施工圖

傳統(tǒng)設計出圖都是由單一專業(yè)各自出圖，一旦處于上游的專業(yè)對本專業(yè)圖紙進行修改，很可能導致下游專業(yè)的圖紙也需要修改，這無疑大大增加了返工作業(yè)，導致不必要的浪費?；贐IM 技術的工程設計，各個專業(yè)協同工作把各自專業(yè)的信息輸入BIM 模型，并從模型當中提取本專業(yè)所需的信息。某一專業(yè)對BIM 模型進行修改，其他專業(yè)的相關信息也會自動進行修正。

4.3 在成本核算中的應用

在鋼結構的工程項目中，成本核算是一項非常重要的工作，也是一項比較難的工作。在傳統(tǒng)的人工成本核算中，存在工作效率低、精準度不夠等問題。因為鋼結構工程項目的建設周期比較長，而且負責核算的人員面臨的工作量也比較大，在施工過程中還會出現一些意外的狀況，這就導致一般項目很難按照季、月來分析統(tǒng)計成本，從而造成施工管理中的一些問題不能及時地被發(fā)現。而且，鋼結構工程項目本身就具有復雜性、多樣性的特點，所以人工統(tǒng)計出來的數據經常會出現失真、漏項、自己錯項多的情況，這也是一些原本以為能夠盈利的項目到最后卻發(fā)生虧損的主要原因之一。另外，每一個項目的成本掌控在實際上都是由項目部控制的，這也是企業(yè)運營中存在一種風險。而運用BIM 技術進行成本核算，可以獲得更加完整的信息數據，從而能夠有效地避免因為數據的不完善而造成的核算失真，工作效率要比傳統(tǒng)的核算方式提高很多。而且，使用BIM 技術進行成本核算時，需要實時的數據信息，這樣可以有效地提高準確性。另外，通過BIM 模型對實際成本數據進行檢查，很容易發(fā)現實際成本數據缺失的項目，監(jiān)督成本實際數據的填補。通過BIM 技術進行成本核算，只要將材料的單價和人工費加入，就可以實現結構的工程量管理，可以準確地計算工程成本。

4.4 在施工管理中的應用

深化設計、加工制作、現場吊裝是鋼結構施工過程中的三個主要階段，有效的信息傳遞能夠使這三個階段順利地進行銜接，所以信息傳遞在整個鋼結構的施工過程中是非常重要的。而運用BIM技術能夠實現施工管理信息的搭建，保障施工中的各個階段能夠進行有效的銜接。例如，在進行BIM 模型搭建時，對整個工程的數據進行了輸入，那么施工單位在編制施工組織或者施工進度計劃的時候就能夠快速地獲得所需要的數據信息。而且，通過4D 模型可以模擬實際的施工過程，能夠對工程量進行精細化分割，從而使管理人員能更加準確地判斷施工計劃的科學性，并且能夠及時地找出其中的問題。根據對工程量精細化分割制定勞動力、材料、機械等資源計劃安排，以便去完成預定目標，避免出現資源計劃安排不夠充足而影響施工計劃的實施。運用BIM 技術能夠獲得全面的工程信息在進行，施工計劃編制時就能夠發(fā)現施工過程當中可能會出現的問題，這樣就能夠及時對計劃做出調整并提前制定出解決問題的方案，從而保障編制計劃的可執(zhí)行性。另外，與傳統(tǒng)的施工技術相比，管理人員不需要花費大量的時間和精力去解決施工過程中出現的問題，只要做好施工的計劃和執(zhí)行，就能夠保障工程的順利實施，這樣不僅減輕了工作人員的壓力，還使工程建設的效率和質量得到了有效的提高。

4.5 在后期運營維護中的應用

信息滯后一直是傳統(tǒng)建設項目后期運營維護中的一個重要問題，通過BIM技術可以有效解決這個問題。利用BIM技術可以將在建設項目運營階段對結構損傷、材料劣化等信息進行搜集，從而能夠有效完善后期的維護工作。并且運用BIM 能夠實現建筑物業(yè)管理與樓宇設備的智能化管理、可視化管理、以及能耗分析和節(jié)能控制。

5.結語

通過分析和研究得知，應用BIM 技術能夠有效地推動我國建筑鋼結構工程的發(fā)展?；诖?，本文對BIM 技術在鋼結構工程中的模型建造、詳圖創(chuàng)建、成本核算、施工管理以及后期運營維護中的具體應用進行了分析和探討，并提出了相應的建議，希望能夠有助于鋼結構工程的發(fā)展。