BIM技术在钢结构施工方案决策分析中的应用研究

BIM技术在钢结构施工方案决策分析中的应用研究

唐睿 齐翔

中国建筑第二工程局有限公司 河北省 沧州市 062550

摘要：我国是一个人口大国，庞大的人口数量就意味着有大量的居住需求，建筑行业的发展前景也就较为乐观，同时它能够带动其上下游产业的高速发展。当前，我国一些学者通过研究，将 BIM 相关技术和设计方法运用于装配式建筑，可以有效地提高装配式建筑的设计、生产以及施工的效率，从而促进装配式这种建筑形式的发展。BIM 在如今的社会之中已经是必不可少的一种建筑模型。在未来，BIM 将越加成熟。那么这一项技术将会应用于更多的领域。而如今 BIM 在普通建筑方面已经应用成熟，它现在所需要的是在更多方面应用起来。

关键词：BIM 技术；钢结构工程；施工；应用

随着钢结构建筑因为自身施工速率快、社会效益和经济效益高等优点而被大众普遍接受，结构设计人员越来越注意钢结构设计。钢材的产量逐年提升为钢结构的推进发展提供的先决条件，国家也积极推进建筑产业的工业化和信息化的发展，轻钢结构和高层钢结构近年来发展数量越来越多。这为 BIM 技术的快速发展提供了可喜的条件，BIM 技术发展不断完善，他的实际应用领域也逐渐广泛，从公共建筑逐渐向常规工业厂房发展。

一、BIM技术概述

BIM（建筑信息模型）最早是在20世纪末提出的，其包含了与建筑施工项目相关的各种数据形式，如建筑的整体设计、施工方案、项目管理计划、工程统计、成本核算等，主要是为了优化建筑实施过程的各项成果，实现建筑行业的高效发展。清华大学的张建平教授指出 ：BIM 实际上是一种可视化数据模型，该模型将项目设计施工整个生命周期的信息集中于一体，通过三维数字技术将项目的结构及物理特性进行表达。此外，BIM 模型贯穿于项目的各个周期，因此信息较为完整，可以为不同的实施阶段提供决策参考。发展至今，BIM 技术除具有可视化、使各专业人员能便捷地协调各项设计成果及可模拟性等优越性。未来，在核实项目信息准确无误的情况下，遵循专业制图规则，利用专业的制图知识快速出图。相对于传统的手动绘图和二维制图，BIM出图不仅大幅提高了规范性和准确性，同时能使复杂的问题简单化，用更为直观的方式展现出来，提高施工工作的效率。

二、BIM技术在建筑钢结构施工中的应用

为了更好的保证 BIM 技术在钢结构施工项目中的应用价值，相关工作人员应有效结合建设实例，详细分析 BIM 技术的应用情况。在钢结构建设期间，施工项目具备十分重要的作用，施工企业应选择门式钢结构模型完成厂房建设，施工期间主钢架应利用边柱等构件，焊接施工时应选择角钢等支撑构件。在预制件施工时，节点连接应采用高强度的螺栓材料。总而言之，BIM 在钢结构施工应用过程中，相关工作人员应全面了解此技术的应用效果，并探讨工程建设完成后的实际效果，以便全面展现 BIM价值。

1、建设信息管理框架。建筑钢结构在采用 BIM 技术时，施工单位应建立完善的信息管理框架，精细化管理施工过程。在建设信息管理框架时，应保证工程项目的建设单位共同参与此项目的建设过程，并在框架建设期间由钢结构项目设计、预制件生产等环节开始。钢结构施工期间还应利用 BIM 技术全过程展现施工信息数据，降低数据信息的错误率。比如在建设管理框架时，应遵循全过程周期原则，集中管理信息数据，保证项目各参建单位均配合项目框架建设，并利用 BIM 技术采集实时施工数据，全面了解施工情况，及时调整不合理之处，保证钢结构工程的顺利建设。

2、建立钢结构模型。为了保证钢结构项目的顺利完成，工作人员在设计工程方案时应采用更为先进的应用软件，构建专业模型，避免工程设计期间出现较多修改内容，为此后预制材料的制作打下良好基础。比如在构建模型时，施工企业应结合工程的实际建设需求，选择相应软件建立相关模型，并根据模型情况，优化设计图纸，保证设计方案的合理性与科学性。在制作设计方案时，还应集中管理工程项目的信息数据，保证施工效果。在模型应用过程中，施工企业的各参建单位应同时设计工程项目，并为各单位人员的沟通交流建立渠道。且模型应用过程中，还应深化管理设计方案，根据工程的实际情况，改善现有方案，降低工程问题的出错率。除此之外，模型应用过程中，施工企业还应保证各部门之间的协调配合，以保证工程项目的顺利建设。

3、制作预制件材料。建筑钢结构建设期间应用 BIM 技术可以更为全面检测可能出现的碰撞问题，检测过程中拓发现碰撞建设，可以利用模型修改施工程序。碰撞检测在钢结构项目建设过程中占据十分重要的作用，属于十分重要的设计审核方法，具备良好的应用效果，可以改善优化设计质量。 对此，在完成钢结构工程的设计方案后，相关工作人员还应生产预制件材料，利 用 BIM 技术预测生产过程中钻孔与焊接作业情况。比如可以利用 BIM 技术全面管理预制件材料的生产过程，保证预制材料具备高质量，在提高生产效率的基础上，满足工程建设的精度要求。

4、在构件加工环节的应用

（1）BIM 模型与车间数控设备的协同合作。这方面主要就是对 BIM 技术和信息技术软件进行结合，形成数字化的制造技术生产流程。一般钢结构工程详图设计和制造软件所使用的信息，是具有高协调、高精度、高一致的建设信息模型中的设计数据，可以将这些数据共享到相关建筑活动中。目前加工车间都是采用数控机床，可以将 BIM 模型输出成 DSTV、CNC 等格式信息，或是 DWG、DGN、DXF 等图形文件，将这些数据信息录入到生产管理软件中，通过生产管理软件将其导入到数控机床中，使数控机床能够完成构件的钻孔、切割及焊接等加工作业。通过这种方式可以降低车间对构件详图的需求，降低时间成本，使加工过程的错误率得到有效降低。

（2）BIM 软件与车间套料排版软件之间的数据传输。在套料排版类软件的基础上，可以将各种格式的文件输入其中，使其能够对构件的尺寸、形状及特征信息进行自动化整理，之后将零件属性按照不同材质、不同的板材规格进行套料分组，实现同时批量进行多种材质及板材规格零件的套料功能，使工作效率及自动化水平得到有效提升。在完成构件的套料排版之后，能够利用软件生成项目排版零件统计，其中包括了数量、面积、图形、切割距离等各项数据，自动生成原材料板的使用率、废料的重量及百分比等

5、控制施工进度。施工企业在钢结构建设期间应用 BIM 技术，可以全面模拟钢结构生产制造时间与施工进程，准确预测总工程建设工期，以便相关工作人员根据这些数据信息准确控制施工情况，保证工程项目在规定时间内按质按量的完成。同时，在钢结构工程建设过程中，还应根据预测工期量严格控制施工进度。比如应用 BIM 技术时，可以借助此技术的 4D 演示功能，预测模拟钢结构项目的建设全过程，在管理工程建设流程时，相关工作人员也可以利用此技术模拟施工情况，保证施工现场的管理效果。且还可以通过动态分析方式完成施工管理，解决施工现场的相关问题，在提高工程建设效率的基础上，缩短施工周期，保证施工质量。

BIM 主要就是依靠完善的数字模型和各种信息技术，通过对各种参数进整理和统一，再利用信息化手段把这些信息进行参数化，从而建立一个三维模型图，达到方便工作人员查阅和管理施工的作用。我们知道，钢结构节点由于自身的复杂和重要性，需要在施工的时候能够准确的把握每一个施工步骤，而 BIM 技术正是能够帮助在建筑施工的时候提高施工管理，缩短工期和提升建筑质量。

参考文献：

[1] 张观树,梁才. 公路交通 BIM 应用差异及解决方案[ J]. 公路 交通科技(应用技术版),2017,13(2):27.

[2] 傅明华,余洋. BIM 和信息技术在有轨电车中的探索和应用前 景[J]. 上海建设科技,2017(2):11-15.