BI M技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的應(yīng)用探討

閆飛，李茂省，于風(fēng)仙，李波

（1.北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司，北京 100000；2.中科建通工程技術(shù)有限公司，北京 100000）

1 引言

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展， 鋼結(jié)構(gòu)工程在建筑中的應(yīng)用越來越廣泛。 然而，由于鋼結(jié)構(gòu)工程的復(fù)雜性和特殊性，傳統(tǒng)的施工方式已難以勝任其施工要求。 為此，BIM 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生， 成為鋼結(jié)構(gòu)工程施工的重要利器。 BIM 以三維建模為基礎(chǔ)，可以在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等多個(gè)階段提供全面的信息支持，同時(shí)可以更好地協(xié)調(diào)各方面的工作， 提高工程質(zhì)量和施工效率。 在鋼結(jié)構(gòu)工程中，BIM 技術(shù)尤其重要，不僅可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，還可以有效降低工程的錯(cuò)誤率和成本費(fèi)用。因此，研究深入探討B(tài)IM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的應(yīng)用，以及如何充分利用這一技術(shù)提高施工質(zhì)量和效率。

2 鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的難點(diǎn)與問題

2.1 鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的難點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)工程是一種快速、環(huán)保、集成度高的建筑工藝，廣泛應(yīng)用于物流倉(cāng)儲(chǔ)、車站機(jī)場(chǎng)、展覽館、商場(chǎng)等各類建筑領(lǐng)域。但是，作為一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)的工程，鋼結(jié)構(gòu)工程的施工中存在不少問題和難點(diǎn)，需要在施工過程中認(rèn)真應(yīng)對(duì)。 首先，在鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程中，工序復(fù)雜，需要高效的調(diào)度和協(xié)調(diào)。 鋼結(jié)構(gòu)工程施工的工序較多、較復(fù)雜，其中常見的包括腳手架架設(shè)、基礎(chǔ)建筑、柱連梁、墻體澆筑等等。 這些工序的調(diào)度需要高效的協(xié)調(diào)和管理，否則將極大地影響工程的進(jìn)度和質(zhì)量。 其次，安全防護(hù)措施需全面、嚴(yán)格，鋼結(jié)構(gòu)工程是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)的工程，因此，在施工中必須嚴(yán)格遵守安全規(guī)章和操作規(guī)程。 同時(shí)，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行全面的安全防護(hù)，防止發(fā)生安全事故，是保障施工質(zhì)量和工人安全的重要手段。 最后，對(duì)施工人員的技術(shù)水平要求高， 鋼結(jié)構(gòu)工程施工對(duì)施工人員的技術(shù)水平和操作技能要求非常高。 施工人員需要熟練掌握鋼結(jié)構(gòu)連接、焊接和切割等技能，以確保施工質(zhì)量和安全[1]。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的風(fēng)險(xiǎn)

鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程中可能存在荷載計(jì)算不足或錯(cuò)誤的問題，鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)荷載計(jì)算若不充分或計(jì)算錯(cuò)誤，將對(duì)整個(gè)工程的穩(wěn)定性和安全性造成極大的影響， 引發(fā)嚴(yán)重的質(zhì)量事故。 在材料方面，金屬材料在長(zhǎng)期使用過程中可能會(huì)出現(xiàn)疲勞和裂紋，特別是在強(qiáng)烈的風(fēng)雨等惡劣環(huán)境中，因此，需要對(duì)金屬材料進(jìn)行定期維護(hù)和檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題。 在施工中，由于鋼結(jié)構(gòu)工程施工的工序較多、較復(fù)雜，可能會(huì)出現(xiàn)誤操作、疏忽等問題，造成安全事故和施工質(zhì)量問題。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的協(xié)調(diào)調(diào)度問題

鋼結(jié)構(gòu)工程施工的工序相對(duì)較多、較復(fù)雜，需要進(jìn)行高效的調(diào)度和協(xié)調(diào)。 例如，柱連梁工序需要在基礎(chǔ)建筑完成后立即開始，否則會(huì)影響后續(xù)工程的進(jìn)度和質(zhì)量，因此，需要對(duì)各工序施工進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理，以確保工程順利完成。 在施工材料的供應(yīng)和管理中， 鋼結(jié)構(gòu)工程施工需要大量的鋼材和焊接材料等，需要對(duì)施工材料進(jìn)行充分的供應(yīng)和管理。 合理規(guī)劃施工采購(gòu)計(jì)劃，確保不會(huì)出現(xiàn)材料短缺或浪費(fèi)，有助于控制施工成本和保證工程質(zhì)量。 施工場(chǎng)地的組織和管理是鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的重要考量因素，需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行布置和標(biāo)記，確保施工場(chǎng)地的清潔和有序[2]。 同時(shí)，也需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全進(jìn)行全面的管理和監(jiān)控，保證施工作業(yè)的安全。

綜上所述， 鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程中存在著較多的難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)問題，需要進(jìn)行全面的前期準(zhǔn)備和規(guī)劃，以確保工程的順利進(jìn)行和質(zhì)量的穩(wěn)定。 BIM 技術(shù)則可以在施工中積極處理相關(guān)問題和風(fēng)險(xiǎn)，以保證鋼結(jié)構(gòu)工程施工的順利完成。

3 BI M技術(shù)的特點(diǎn)

BIM 是一種以數(shù)字化設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的全流程建筑工程管理模式。 BIM 技術(shù)將建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管線及相關(guān)信息集成于一體，可以有效解決建筑工程信息傳遞中的不對(duì)稱問題，并提升建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理水平。 BIM 技術(shù)可以在鋼結(jié)構(gòu)工程施工的全生命周期中使用，涵蓋了設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)等各個(gè)階段。 在設(shè)計(jì)階段，BIM 技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目各個(gè)環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)， 提高設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度， 減少重復(fù)設(shè)計(jì)和時(shí)間成本。 在施工階段，BIM 技術(shù)可以對(duì)建筑工程的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行管理，縮短建筑周期并提升工程質(zhì)量。 在運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段，BIM 技術(shù)可以幫助運(yùn)營(yíng)和管理者實(shí)時(shí)得到項(xiàng)目數(shù)據(jù)，保證建筑的高效、安全、可持續(xù)性發(fā)展。 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)如圖1 所示。

圖1 BI M技術(shù)的特點(diǎn)

BIM 技術(shù)具有多個(gè)特點(diǎn)，在多維模型中，BIM 技術(shù)可以更加精準(zhǔn)地將建筑物以三維和多維模型展示，包括如何構(gòu)造、工程設(shè)備、建筑材料、施工日期等各方面信息。 在信息共享中，BIM 技術(shù)可以決定每個(gè)參與者對(duì)項(xiàng)目的訪問和分享權(quán)限，從而建立有效的溝通渠道和信息交流平臺(tái)。 BIM 技術(shù)還具有高精準(zhǔn)度特點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑工程的每一個(gè)環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)，提高精度，避免成本和時(shí)間浪費(fèi)。 BIM 技術(shù)可以對(duì)整個(gè)建筑工程進(jìn)行管理，從而減少資源的浪費(fèi)，縮短建筑周期，優(yōu)化施工進(jìn)度。 BIM 技術(shù)可以對(duì)工程進(jìn)行智能設(shè)計(jì)，從而減少重復(fù)設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效果。 針對(duì)工程標(biāo)準(zhǔn)，BIM 技術(shù)結(jié)合建筑部門的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)組建建筑標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，減少標(biāo)準(zhǔn)過時(shí)及不同標(biāo)準(zhǔn)之間的矛盾問題。 在施工實(shí)現(xiàn)方面，BIM 技術(shù)可以在施工過程中，實(shí)現(xiàn)BIM 模型自動(dòng)調(diào)整，并提供資料支持，保證施工質(zhì)量和安全。

4 BI M技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的應(yīng)用分析

BIM 技術(shù)可以保證施工質(zhì)量， 避免施工過程中的安全隱患。 施工單位可以根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)需求與建筑規(guī)定，在施工前進(jìn)行材料與建筑質(zhì)量控制工作。

在鋼結(jié)構(gòu)工程施工前期，BIM 技術(shù)可以大大提高工程的可靠性和安全性。 在設(shè)計(jì)階段，BIM 技術(shù)可以模擬鋼結(jié)構(gòu)工程的三維模型，將結(jié)構(gòu)、管線和設(shè)備等信息整合起來，幫助設(shè)計(jì)師更好地理解工程，并且避免了設(shè)計(jì)中的疏漏和錯(cuò)誤。 此外，BIM技術(shù)還可以幫助工程師確保材料的準(zhǔn)確性和一致性。鋼結(jié)構(gòu)工程的材料需要通過許多不同的生產(chǎn)和運(yùn)輸渠道到達(dá)工地，可能存在質(zhì)量問題。 通過BIM 技術(shù)，可以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的材料進(jìn)行數(shù)字化的跟蹤，確保材料的質(zhì)量并使其符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中期，BIM 技術(shù)可以提高工人的效率和安全性[3]。

通過BIM 技術(shù)， 施工人員能夠使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝過程進(jìn)行模擬。 這樣，他們可以更好地了解施工現(xiàn)場(chǎng)的情況以及材料的位置等信息，更加高效地完成任務(wù)。 BIM 技術(shù)還可以幫助施工人員進(jìn)行協(xié)調(diào)和溝通，避免發(fā)生問題。 鋼結(jié)構(gòu)工程需要涉及許多不同的專業(yè)，如建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電工程等。通過BIM 技術(shù)，各個(gè)專業(yè)可以共享信息和溝通，縮短工期，減少了不必要的成本和浪費(fèi)。 在鋼結(jié)構(gòu)工程施工后期，BIM 技術(shù)可以幫助項(xiàng)目管理者進(jìn)行維護(hù)和運(yùn)營(yíng)。通過BIM 技術(shù)，項(xiàng)目管理者可以查看鋼結(jié)構(gòu)工程的數(shù)字模型， 查找維護(hù)和修理需要進(jìn)行的位置或工作。 這樣可以避免出現(xiàn)人工搜索浪費(fèi)時(shí)間的問題，并且能夠提高維護(hù)和修理的效率。

5 BI M技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的優(yōu)勢(shì)與局限

BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越普及， 優(yōu)勢(shì)同樣十分明顯。 首先，BIM 技術(shù)可以更好地協(xié)調(diào)和整合各個(gè)施工階段，包括設(shè)計(jì)、構(gòu)建和維護(hù)。 它可以幫助工程師更好地理解和設(shè)計(jì)模型，并將其精確轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)構(gòu)造物。 其次，BIM 技術(shù)還可以優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)工程的整體效率。 通過數(shù)字化的模型，工程師可以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確、更高效的構(gòu)建與施工，減少人力和材料浪費(fèi)，從而降低工程成本。 此外，BIM 技術(shù)還可以精準(zhǔn)控制整個(gè)施工進(jìn)程， 提高生產(chǎn)率， 并提供更高質(zhì)量的維護(hù)和管理服務(wù)。 最后，BIM 技術(shù)還可以在施工期間提供更安全和可持續(xù)的環(huán)境。通過使用BIM 模型，工程師可以預(yù)測(cè)施工期間存在的風(fēng)險(xiǎn)和安全問題，并在施工前進(jìn)行必要的調(diào)整和改進(jìn)。此外，BIM技術(shù)還可以提高對(duì)環(huán)境和社區(qū)的關(guān)注， 減少對(duì)自然資源的損害，并提供更可持續(xù)的建筑解決方案。盡管BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中具有多種優(yōu)勢(shì)，但它仍存在一些局限性。首先，BIM技術(shù)需要更高水平的技能和培訓(xùn)， 以便有效利用和應(yīng)用數(shù)字化的模型。 如果缺乏必要的培訓(xùn)和技能，可能會(huì)導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)膽?yīng)用和誤解。 其次，BIM 技術(shù)需要更高的投資。 雖然使用BIM模型可以在施工期間降低成本， 但是數(shù)字化的模型需要更多的技術(shù)和設(shè)備的支持，這可能需要更高的投資。 在一些相對(duì)落后的地區(qū)，BIM 技術(shù)可能尚未廣泛普及，這種技術(shù)的推廣可能需要更多的支持和資金。

總體來說，BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景， 隨著技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)積累， 它的應(yīng)用將更加普遍和反復(fù)。 未來，應(yīng)加大對(duì)BIM 技術(shù)的研究和發(fā)展力度，針對(duì)目前存在的局限性和問題，進(jìn)行深入探索和解決。 同時(shí)，應(yīng)該推動(dòng)工業(yè)化和數(shù)字化生產(chǎn)的發(fā)展， 以更好地整合鋼結(jié)構(gòu)工程和BIM技術(shù)，降低成本并提高效率。 此外，未來應(yīng)加強(qiáng)對(duì)BIM 技術(shù)的培訓(xùn)和教育，提高施工人員和工程師的數(shù)字技能水平，為數(shù)字化建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力。

6 結(jié)語

BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)顯著， 可以大幅提升工程效率、控制工程成本、確保工程質(zhì)量。 BIM 技術(shù)與分析模型、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，不但可以實(shí)現(xiàn)全流程數(shù)控制造，同時(shí)也有利于環(huán)境保護(hù)和社區(qū)健康。 尤其在當(dāng)前大力推進(jìn)全社會(huì)低碳生態(tài)環(huán)保的背景下，BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的應(yīng)用將具有重要的促進(jìn)作用。 同時(shí)為克服BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的局限性， 需要不斷提高鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域工程師和技術(shù)人員的數(shù)字技能水平，優(yōu)化BIM 軟件的設(shè)計(jì)和功能，降低BIM 技術(shù)的成本。 隨著技術(shù)不斷更新， 工程經(jīng)驗(yàn)不斷積累，BIM 技術(shù)將更加成熟、普及和實(shí)用化，成為推動(dòng)整個(gè)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。