芻議鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工中的BIM技術(shù)

李 松

(山東中達(dá)聯(lián)工程咨詢有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

新時(shí)期，建筑工程領(lǐng)域不斷涌進(jìn)新技術(shù)、新工藝，很大程度上推動(dòng)了我國建筑行業(yè)發(fā)展。其中BIM技術(shù)以其高效率、可視化、精準(zhǔn)性等優(yōu)勢(shì)成為當(dāng)前建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代化技術(shù)，在建筑領(lǐng)域應(yīng)用中突顯出較大成效。將BIM技術(shù)融合到鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工中，不僅可以提高施工效率，而且對(duì)抵御施工風(fēng)險(xiǎn)意義重大，是工程建設(shè)企業(yè)提高整體經(jīng)濟(jì)效益，獲得長久發(fā)展的重要舉措。因此，通過本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工中的BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用分析，希望可以更好地提高鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工質(zhì)量和水平。

1 BIM技術(shù)特征與優(yōu)勢(shì)分析

BIM(Building Information Modeling)，即建筑信息化模型，也是一個(gè)信息化平臺(tái)。深入分析BIM技術(shù)可知，在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用并非簡單的數(shù)字信息組織連接，而是一種高效應(yīng)用數(shù)字信息，并在建造、設(shè)計(jì)、管理等方面發(fā)揮數(shù)字化優(yōu)勢(shì)的新技術(shù)。應(yīng)用BIM技術(shù)可以將工程各類信息、周期等關(guān)鍵內(nèi)容輸入其中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的控制與調(diào)整，合理把控好工程進(jìn)度，也可以為相關(guān)檢測(cè)提供支持。在BIM技術(shù)作用下，可以充分發(fā)揮出信息完備性、信息一致性、信息關(guān)聯(lián)性、可視化、優(yōu)化性、協(xié)調(diào)性、模擬性、可出圖性等優(yōu)勢(shì)，從根本上轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)工程管理實(shí)踐中存在的各類問題[1]。

1.1 可視化

在鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以完整的呈現(xiàn)出鋼結(jié)構(gòu)3D效果模型，如圖1所示。相關(guān)工作人員可以通過3D效果模型圖更加直觀地看到鋼結(jié)構(gòu)中各零部件信息、具體位置等內(nèi)容。而且依托3D效果模型，能夠幫助施工人員深入了解鋼結(jié)構(gòu)不同部位詳細(xì)情況，從而有效避免平面圖紙上容易忽視的節(jié)點(diǎn)。施工單位借助3D效果模型，使得施工項(xiàng)目更加可視化，有助于各類數(shù)據(jù)的獲取與調(diào)整，對(duì)后續(xù)施工順利開展具有重要作用。

1.2 模擬性

模擬性，也是BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工中非常明顯的特點(diǎn)。簡單說，工程相關(guān)工作人員可以運(yùn)用BIM技術(shù)，將鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工各道工序進(jìn)行模擬，找出各部分、各環(huán)節(jié)可能存在的隱蔽工程及問題，而后與一線施工人員、技術(shù)人員等進(jìn)行技術(shù)交底，制定出科學(xué)合理的施工方案，為后續(xù)施工順利開展提供保障。通過這種工程施工模擬，可以幫助施工人員清晰了解并掌握復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工內(nèi)容，為后續(xù)施工實(shí)踐提供參考，做到提前預(yù)知、主動(dòng)規(guī)避，從而提升工程施工效率，更好提升施工整體質(zhì)量。

1.3 協(xié)調(diào)性

BIM技術(shù)應(yīng)用下，能夠?yàn)槭┕挝猾@取、匯總、整理鋼結(jié)構(gòu)建筑工程中各種數(shù)據(jù)信息，并以3D視圖方式呈現(xiàn)，為工程技術(shù)人員了解整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)情況提供支持，在BIM技術(shù)作用下，可以有效減少施工時(shí)間，節(jié)約更多儲(chǔ)存空間。由于鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程較為復(fù)雜，必須保證所有施工，需要多種施工技術(shù)的共同協(xié)作才能順利完成工程建設(shè)。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)工程施工環(huán)節(jié)達(dá)到工程質(zhì)量要求。合理利用BIM技術(shù)提升工程管理的協(xié)調(diào)性，避免各個(gè)環(huán)節(jié)矛盾與沖突，促使相關(guān)工作人員可以相互合作，共同助力工程建設(shè)效率與質(zhì)量[2]。

1.4 較高經(jīng)濟(jì)效益

在鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工中有效運(yùn)用BIM技術(shù)，可以提高整體施工效率與質(zhì)量，并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)各部分實(shí)施有效的協(xié)調(diào)，有助于提高管理科學(xué)性、有效性，使得施工人員、施工設(shè)備等得到合理管控。如此有助于減少資源浪費(fèi)，切實(shí)提高工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益。

3 鋼結(jié)構(gòu)建筑BIM構(gòu)建

應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)建筑的模型，能夠直觀的反映出該項(xiàng)目建設(shè)基本情況，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)不足，并加以優(yōu)化、調(diào)整。在具體構(gòu)建模型過程中，工作人員必須借助計(jì)算機(jī)平臺(tái)，完成鋼結(jié)構(gòu)各部分的拼裝，包括其中重要的節(jié)點(diǎn)信息，分析確認(rèn)無誤后將其輸入到模型平臺(tái)中，由此得到鋼結(jié)構(gòu)建筑3D模型，確保其與實(shí)際建設(shè)后的建筑各部分要求保持一致。若是發(fā)現(xiàn)存在問題，可以第一時(shí)間組織設(shè)計(jì)單位合理調(diào)整圖紙內(nèi)容，同時(shí)施工單位也可以制定好易發(fā)問題預(yù)案與緊急處理措施，確保后續(xù)施工遇到突發(fā)情況時(shí)可以進(jìn)行有效處理，合理降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 構(gòu)建施工圖

構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工圖時(shí)，技術(shù)人員需要根據(jù)軸線布置、搭建桿件等關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)建，可以使用CAD軟件布置中單線。同時(shí)，技術(shù)人員還需要詳細(xì)地校驗(yàn)、檢查施工重點(diǎn)位置，確保軟件導(dǎo)出的數(shù)據(jù)滿足鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而為后續(xù)施工安裝提供參考，以此提升施工精確性。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員需要構(gòu)建出軸線系統(tǒng)，主要借助該系統(tǒng)反映出工程部分截面情況，并明確相關(guān)幾何參數(shù)[3]。此外，在構(gòu)建基本三維實(shí)體模型后，還需要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)建筑工程實(shí)際情況，對(duì)其中的細(xì)節(jié)部分進(jìn)行編輯并做好標(biāo)注。

3.2 分析設(shè)計(jì)圖紙

完成施工圖構(gòu)建后，工作人員還需要進(jìn)一步分析圖紙，包括桿件連接、構(gòu)造、加工等內(nèi)容，以此豐富、充實(shí)模型內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)分析各個(gè)節(jié)點(diǎn)的具體裝配。由此便可以參考工程條件、現(xiàn)場(chǎng)拼裝、土建等方面的具體情況，制定科學(xué)合理的施工方案。

3.3 進(jìn)行碰撞校驗(yàn)

在鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工中，應(yīng)用BIM技術(shù)可以幫助建筑內(nèi)部相關(guān)設(shè)施構(gòu)建良好的施工建設(shè)環(huán)境，而在工程實(shí)際施工建設(shè)過程中，容易發(fā)生管道交叉、碰撞等情況，不僅會(huì)影響施工進(jìn)度，而且也會(huì)造成諸多質(zhì)量問題。為此，有必要運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)建立起來的模型實(shí)施整體檢驗(yàn)。通過碰撞校驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各裝配環(huán)節(jié)存在的問題，主要就是運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)施碰撞控制。借助該系統(tǒng)，工作人員可以詳細(xì)列出各節(jié)點(diǎn)的碰撞系數(shù)，為工程設(shè)計(jì)人員提供參考，為施工模型優(yōu)化與調(diào)整提供支持，從而保證在后續(xù)施工建設(shè)中減少誤差問題[4]。

3.4 3D實(shí)體模型出圖

BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以有效發(fā)揮建模軟件當(dāng)中的圖紙出圖功能，可以針對(duì)性的調(diào)整其施工圖紙，主要針對(duì)具體細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，確保后續(xù)工程項(xiàng)目施工、安裝準(zhǔn)確性。可以將具體的工程量輸入軟件中，進(jìn)一步明確各環(huán)節(jié)的施工參數(shù)，而后按照?qǐng)D紙具體編號(hào)，使得施工人員可以明確構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)情況。表1為某鋼結(jié)構(gòu)建筑工程16/17#廠房工程量統(tǒng)計(jì)，圖1 為部分鋼結(jié)構(gòu)施工模型圖。

表1 某鋼結(jié)構(gòu)建筑工程16/17#廠房工程量統(tǒng)計(jì)(部分)

4 建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段

一方面，復(fù)雜節(jié)點(diǎn)優(yōu)化中BIM技術(shù)作用得以凸顯。在鋼結(jié)構(gòu)建筑工程中，往往需要使用大量的支撐、檁條等次構(gòu)件，而且節(jié)點(diǎn)板有著多種形式，加之螺栓種類多，為保證后續(xù)施工順利進(jìn)行、提高整體施工質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員可以借助Tekla軟件直接創(chuàng)建焊接、螺栓連接簡單節(jié)點(diǎn)，有效利用軟件中的節(jié)點(diǎn)類型，將對(duì)應(yīng)的參數(shù)輸入進(jìn)入即可，而后再明確主次構(gòu)件。除此之外，針對(duì)一些較為復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)、異形連接板的處理，可以引入?yún)?shù)化節(jié)點(diǎn)族，實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)建。在具體操作中，需要先繪制出螺栓、焊縫等主要的連接節(jié)點(diǎn)，而后將相關(guān)參數(shù)變量添加到處理單元中，明確好主次構(gòu)件，如螺栓規(guī)格、構(gòu)件角度等，此時(shí)特殊節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建完成。

另一方面，BIM技術(shù)有助于進(jìn)一步深化出圖，提高鋼結(jié)構(gòu)安裝施工準(zhǔn)確性。為此，工作人員可以利用Tekla軟件中已經(jīng)建好的精細(xì)化模型，并導(dǎo)出可視化的施工圖，通過操作Tekla軟件，可以為施工人員呈現(xiàn)出平面、立面、剖面圖[6]，還有不同視角節(jié)點(diǎn)大樣圖，在此基礎(chǔ)上，合理選擇標(biāo)注內(nèi)容，比如螺栓數(shù)目、焊縫尺寸等，有助于提高施工出圖效率。此外，如果發(fā)生設(shè)計(jì)變更，只要調(diào)整模型構(gòu)件參數(shù)便能快速重新出圖，為施工人員提供更加準(zhǔn)確可靠的施工圖紙。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)施工階段

將BIM技術(shù)應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，可以發(fā)揮該技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有效降低施工成本，同時(shí)也可以提高施工質(zhì)量，科學(xué)把控好施工進(jìn)度。從鋼結(jié)構(gòu)建筑施工建設(shè)實(shí)際過程看，經(jīng)常會(huì)受到外界因素的影響，導(dǎo)致整體施工進(jìn)度超出預(yù)算，也可能是在安裝施工中，存在準(zhǔn)確性問題。而引入BIM技術(shù)后，可以將施工模型導(dǎo)入Navisworks軟件中，采用動(dòng)態(tài)化方式模擬出鋼結(jié)構(gòu)施工方案，提高方案可視化，并依據(jù)此進(jìn)一步規(guī)劃吊車、起重機(jī)等施工設(shè)備的運(yùn)動(dòng)路線，科學(xué)布置具體點(diǎn)位，確保施工順利開展，同時(shí)也可以針對(duì)主次結(jié)構(gòu)設(shè)定好安裝順序，避免發(fā)生錯(cuò)誤情況。與此同時(shí)，還要合理預(yù)留好臨時(shí)通道，確保施工步驟能夠有序落實(shí)，提高施工方案科學(xué)性、合理性，盡可能保證施工方案滿足各方需求，進(jìn)而縮短施工工期。

4.3 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)安裝

鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工過程中，必須確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，嚴(yán)格按照規(guī)定安裝，從而確保安裝精度。分析可知，在安裝施工過程中，不同作業(yè)人員自身的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)存在一定差異，如果安裝中只憑借經(jīng)驗(yàn)和能力，會(huì)給安裝施工帶來諸多隱患，對(duì)此，可以利用BIM技術(shù)為施工人員展現(xiàn)3D立體模型，并借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬安裝施工整個(gè)過程，進(jìn)一步提高施工安裝操作準(zhǔn)確性。借助BIM技術(shù)的4D仿真技術(shù)，真實(shí)模擬出鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中，可以進(jìn)一步明確安裝要點(diǎn)，規(guī)范安裝操作，對(duì)提高安裝施工質(zhì)量，提高安裝效率具有重要作用。

4.4 鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)營階段

BIM技術(shù)同樣可以應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)建筑工程運(yùn)營中，可以有效的延長運(yùn)營周期。事實(shí)上，任何工程項(xiàng)目在實(shí)際運(yùn)營中都需要投入較多成本，比如傳統(tǒng)建筑運(yùn)營中，對(duì)于數(shù)據(jù)的采集主要由施工人員按照?qǐng)D紙完成，這一過程中需要大量人力、物力、資金支持。但引入BIM技術(shù)后，可以更加系統(tǒng)化、全面化的掌控各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料，不僅可以保證數(shù)據(jù)完整性，同時(shí)也可以結(jié)合工程項(xiàng)目具體狀況實(shí)施動(dòng)態(tài)化管理，從而提高運(yùn)營水平，使得建筑總體質(zhì)量效果得到提升。在BIM技術(shù)應(yīng)用中，更能提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，主要是因?yàn)閺馁Y產(chǎn)管理、設(shè)備運(yùn)維管理、空間管理、公共安全管理等方面入手融入BIM技術(shù)，可以幫助工作人員及時(shí)獲取有效數(shù)據(jù)，并以此為參考依據(jù)制定科學(xué)合理的運(yùn)維計(jì)劃，使得工程各類資源得到高效利用，從而使得運(yùn)營能力得到極大提升。除此之外，在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中運(yùn)用BIM技術(shù)，可以有效發(fā)揮信息共享、數(shù)據(jù)檢測(cè)等功能，切實(shí)提高整個(gè)工程建設(shè)效率。對(duì)此，施工單位可以利用廣聯(lián)達(dá)BIMSD數(shù)字云平臺(tái)軟件，借此開展線上線下雙端施工數(shù)字管理，構(gòu)建多方面、全方位的施工管理環(huán)境，明確要求將變更資料、圖紙資料、各類驗(yàn)收單等文檔，及時(shí)上傳到管理平臺(tái)中，做好各類信息的歸檔處理，確保施工現(xiàn)場(chǎng)資料能夠與系統(tǒng)云端資料保持同步更新，而且使得工程項(xiàng)目資料庫和模型構(gòu)件之間建立緊密聯(lián)系，為后續(xù)工程管理提供歸檔與實(shí)時(shí)反查的服務(wù)。在BIM技術(shù)作用下，可以促使工程施工各環(huán)節(jié)處于把控范圍內(nèi)，確保施工進(jìn)度正常進(jìn)行，使得施工效率、施工成本、施工隱患等問題得到切實(shí)解決。

5 結(jié)語

將BIM技術(shù)應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工中，可以充分發(fā)揮其可視化、協(xié)調(diào)性、經(jīng)濟(jì)性、模擬性等優(yōu)勢(shì)。依托BIM技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工程相關(guān)數(shù)據(jù)信息的共享、精細(xì)化管理，對(duì)提高施工效率、施工質(zhì)量具有重要作用。為此，在鋼結(jié)構(gòu)施工中必須有效運(yùn)用BIM技術(shù)，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，全面推動(dòng)建筑工程發(fā)展。