BIM技术在钢结构工程中的应用

BIM技术在钢结构工程中的应用

韦侃

浙江宸泰建筑设计研究院有限公司 浙江省义乌市 322000

摘 要：现如今我国建筑工程施工规模不断扩大，建筑结构的整体形式也变得越发的复杂，从而使得工程项目施工的安装的难度也越来越大。而在钢结构工程中，通过对BIM技术信息共享、数据检测功能的应用，可以很大程度上对工程的整体效率进行提升，并且可以在一定程度上对工程项目管理方法进行改善。

关键词：钢结构工程；BIM技术；应用

一、钢结构与BIM技术的关系

作为建筑行业中一个重要的分支专业，钢结构制作介于建筑设计、结构设计和施工安装之间，起着承上启下的作用，从理论上看，钢结构 制作又分为计算机仿真设计(钢结构BIM设计)和车间实体加工两个部分。钢结构BIM设计自上世纪90年代末被引入替代2D-CAD设计至今已经10多年，过去，通常我们称之为钢结构三维实体建模，其作用也通常停留在建模和出图过程中，设计人员常常关注的是建模和出图过程的效率，但随着建筑BIM概念越来越被推广、研究和应用，钢结构BIM软件商也越来越注重输出信息接口的标准化，一方面足以支撑对建筑BIM的协同，另一方面BIM模型本身包含的信息在后续钢结构制作厂家内的管理和制作流程中的完整应用也正被充分重视、研究、应用和拓展中。

二、钢结构工程中BIM技术的应用优势

1. 设计阶段，特别是深化图设计阶段，钢结构建筑的所有零件和建筑部品均可按工厂制造的需要将其物理信息数字化表达，直接为制造厂所用。建筑信息模型的建立，既能起到碰撞检查的作用，又能起到虚拟建造的作用，为优化现场施工安装方案提供了可视化的依据。

2. 工厂制造阶段，融入了BIM控制技术后，可将BIM信息直接输入智能机器人和数控机床，实现钢结构构件的数字化制造，使钢结构建筑工业化产生质的提升，从高度自动化的生产逐步发展为可自律操作的智能生产系统。

3. 运输阶段，通过信息化技术，可根据现场安装进程，对构件进场批次及堆放次序等运输方案做合理安排，大幅度提高运输管理效率。

4. 现场安装阶段，可应用信息化技术，将现场安装中的误差及时反馈给钢结构制造厂，以调整后续构件的加工，满足整体结构的安装精度，实现精细化管理。由此可见，钢结构建筑能使BIM技术在实现新型建筑工业化建造时起关键作用。

三、钢结构工程中BIM技术的关键

1. 模型快速建立。BIM技术采用三维模型，因为每个钢构件所选用的材料、构件所处的位置、构件选用的截面形式和构件加工的部位等信息都在该构件的信息库中有存储，整个建模过程结束以后，操作人员可以按结构实际需要将各构件组合成体，为后期的项目管理和施工统计上提供方便。

2. 结构分析及应用。TeklaStructures软件具有结构分析功能，该种情况下，用户仅需要对模型愈加一定负荷，即可模拟实际构件使用中所承受载荷的各种工况及组合，可提前规避问题及解决问题。此外，为使得软件所得分析数据符合我国规范要求，TeklaStructures软件预留了接口,可与多种分析软件连接，并支持多种软件格式的输入及输出，得该软件具有较大的实用性。

3. 软件自动成图和细节设计。技术人员利用系统中的图纸管理器对全部施工图纸进行类别、功能和用途的快速分类，方便绘制人员对全部工程图纸进行管理。这样可以大大减少绘图人员绘图时间，并且可以更好的提高图纸精确度。设计人员在构件细节节点处进行尺寸初值的输入，根据系统中预设好的节点运算运行参数设定，通过BIM软件完成节点预设要求的节点拼装工作，通过软件对模型细节进行不断加工处理，提高模型细部结构设计的质量，使其更符合工程实际情况；还可以通过软件的自定义节点工作对构件复杂的空间关系简化处理。

四、BIM技术在钢结构工程中的应用

1、钢结构生产制造。在当下的建筑领域发展中，信息技术起到越来越重要的作用，以此让现阶段的数字化技术方式，逐渐取代了传统的人工加工方式。在加工制造的组织工作当中，也能够实现信息化的操作。在BIM技术的使用中，可以输出一些重要的信息数据，以此不断的优化加工生产的途径以及效率。例如，在数控切割以及油漆喷涂的作业当中，就可以有效的利用BIM技术，实现科学合理的操作和管理。在实际的BIM技术应用过程中，可以构建出一个数字化的生产管理体系，不同于传统的层层下发的信息反馈机制，这样的信息化平台，可以很好的具有着一体化和扁平化的特征，以此让加工指令能够顺利的下达下去。并且，在这样的数字化生产管理系统当中，也形成了较高标准的数据接口，以此让各种文件清单，可以很好的纳入到初步加工清单当中。而对于生产组织工作而言，为了提升加工的合理性，就需要进行科学合理的工艺流程的规划，以此让相关技术人员，可以有效的利用BIM技术，首先加工工艺方面的优化以及调整。对于每一个重要的工艺流程，进行充分的调整。在完成了数据的准备工作之后，就可以让系统对于实际的指挥人员，发出相应的生产指令。在构建出来的系统平台当中，解译很好的对于相应的加工位置，进行自动化的指令下达。进而完成零件清单上的加工内容。同时，在系统当中也有着设备负载反馈信息、指令下达至车间工位、终端计算机等方面的功能，以此完成高效率的交工操作。而对于仓库的工作人员而言，也可以很好的利用BIM技术，实现材料信息的整合和采集，进而在加工生产之前，就可以准备好相应的材料。例如，在加工异形板材的过程中，可以很好的利用BIM技术，实现高效率的切割以及钻孔操作。在具体的操作中，需要使用一些自动化的套料排版之后，以此将其数据信息，传入到BIM的多个NC文件当中，在这样的软件使用中，可以很好的提升数据输入的整体效率性。另外，在得到了NC文件之后，其可以有效的基于钢板的实际厚度，以及钢板的材质，进行相应的针对性作业，完成高效率的加工生产。

2、施工阶段。在具体的钢结构施工过程中，BIM技术可以起到对于成本、施工质量以及施工进度方面的整体性控制。在正常的施工建设中，往往会由于一些外界因素的影响，导致进度造成严重的影响。又或者在实际的安装过程中，存在着一定的安装问题。甚至在施工的时候，由于安全意识的薄弱，导致工程项目的整体质量性以及安全性有着一定的隐患问题。而在使用BIM技术的时候，就可以很好的让其技术开展3D模型的建立，以此可以在计算机系统当中，完成模拟的施工建设，这样有效的保障对接下来的施工建设起到一定的指导作用，提前发现一些施工方面的问题，进而对于施工方案进行针对性的优化以及处理。在这样的技术加持下，可以很好的提升施工建设的效率和进度。在BIM新品库，以及一些软件插件的使用上，也可以很好的实现二次开发。例如，在4D模型的建立基础上，可以很好的对每一个施工环节，实现针对性的模拟分析，以此从综合性的角度出发，对其建筑工程项目开展碰撞方面的校验。特别是对于建设过程中的重难点位置，开展针对性的模拟分析。在当下的技术使用中，在利用信息流转的方式下，实现模型的计划定制，这样就提升了信息方面内的流转程度，也很好的对施工现场进行详细的指导。这样的施工模式下，不仅是提升了施工的合理性以及有序性，也实现了管理水平的进一步提升。

3、运营阶段的BIM技术应用。在建筑钢结构的运营过程中，也可以有效的使用BIM技术，对其有效的延长运营的实际周期。对于任何一个工程项目而言，往往都会在运营阶段投入大量的成本。在过去的建筑运营工作当中，基本上都是由施工人员基于图纸的方式，进行数据方面的采集，以此就需要保障在表格当中的系统数据，与施工现场当中的实际情况进行有机的结合，以此可以很好的实现良好的运营效果。在BIM技术的使用中，可以很好的实现各项数据资料的完成性，以此可基于当下工程项目的实际情况，实现动态化的管理，这样的运营工作，起到了提升建筑总体质量的效果。但是对于这个方面的BIM技术使用，在长期的研究中相关资料较少，以此就需要在实际的研究过程中，能够有效的对其问题进行针对性的分析，以此提升相关工作人员，对其进行深入的研究。另外，还需要在当下的研究中，可以很好的让建筑钢结构工程项目，可以很好的在运维工作环节，能够借助BIM技术，提升运维的整体效率和质量，这样就可以很好的为钢结构的施工建设，提升了整体的质量性。

结束语

总的来说，钢结构建筑的建设特点决定了它在建筑信息化中具有较其它结构更明显的优势。BIM在钢结构工程的应用上还有很多方面可以研究，如装配式应用、节点优化、方案比选、协同管理等，需要广大同仁在施工实践中不断探索。

参考文献

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