基于BIM技术的装配式钢结构建筑数字化施工技术研究

基于BIM技术的装配式钢结构建筑数字化施工技术研究

刘文萍

单位:中国城市建设研究院有限公司

摘要：BIM技术作为一种先进的数字化建模技术，通过集成建筑全生命周期内的多维信息，实现了设计、施工、运营等各个阶段的信息共享和协同工作。在装配式钢结构建筑中BIM技术能够实现钢结构件的信息化管理和优化设计，提高钢结构的精准度和一体化程度，从而降低施工期间的误差率和成本。BIM技术还可以进行三维可视化展示和模拟施工，帮助工程师和施工人员全面规划和协调施工过程，提前发现并解决问题，确保施工质量和工期的可控性。基于此，本文章对基于BIM技术的装配式钢结构建筑数字化施工技术进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：BIM技术；装配式钢结构建筑；数字化施工技术

引言

随着我国经济的快速发展，传统的建筑方式存在诸多问题。装配式钢结构建筑作为一种新型的建筑方式，具有轻质、高强度、施工速度快等特点，逐渐成为建筑行业的发展趋势。将BIM技术与装配式钢结构建筑相结合，可以实现数字化施工，提高施工效率和质量。

一、装配式钢结构建筑的特点

装配式钢结构建筑以其独特的优势在现代建筑世界中占有一席之地，主要特点是其高度模块化，允许在工厂环境中精确地制造组件，并在现场运输以进行快速组装。这种生产方式不仅提高了施工效率，减少了现场工作时间，而且大大降低了气候等外部因素对施工时间的影响。结构元素的标准化设计允许根据需要灵活地增加或减少建筑物，以满足各种功能和空间要求。钢是一种高强度、轻质、耐用的材料，钢结构具有良好的抗震性能，为建筑物提供了更高的安全性。

二、装配式钢结构建筑数字化施工的常见问题

装配式钢结构建筑数字化施工在带来诸多便利的同时，也面临着一些常见问题。设计图纸与现场实际环境之间的差异是施工过程中的一大挑战，由于设计过程中未充分考虑现场条件，导致施工时发现图纸与实际不符，增加了施工的复杂性和难度。现场焊接和安装作业的精度控制也是一大难题，焊接质量受焊工技术水平、设备性能和材料质量等多种因素影响，难以保证每次焊接都达到高标准。安装过程中构件的定位、校正和调整也需要高度精确，稍有偏差就影响整体结构的安全性和稳定性，数字化施工还面临着数据共享与协同、信息安全管理等方面的问题，需要各方共同努力解决。

三、BIM技术在装配式钢结构建筑数字化施工中的应用实践

（一）在设计阶段信息集成和协作中的应用

使用BIM平台进行3D建模不仅可以清晰体现建筑物的整体结构和细节，还可以模拟施工过程，预测潜在的设计问题和冲突，并在施工阶段进行优化和调整。这种透明的设计和施工确保了项目的可行性和效率。进行设计更改后，BIM模型会立即反映这些更改，所有参与者都可以访问最新的设计信息。这种实时更新机制不仅降低了通信成本和设计变更造成的延迟，而且保证了设计基础的准确性，避免了设计错误和信息延迟造成的时间成本增加。BIM平台、建筑师、结构工程师、设备工程师和设计团队可以共享相同的模型来解决设计和施工问题，并实时交换设计意图和详细信息。这种高度协作的方法不仅提高了工作效率，还改善了项目参与者之间的沟通和理解，确保了项目的顺利进行。

（二）在预制构件数字化管理中的应用

将预制构件的尺寸、材料、数量等详细信息录入BIM系统实现精细化管理，不仅提高了施工信息的准确性和可追溯性，而且为零部件的生产、运输、储存和安装管理提供了科学依据。在零件生产过程中，BIM系统根据设计模型自动生成生产计划和加工说明，使工厂能够精确加工零件。BIM系统可控制生产进度和质量，确保按时交付高质量的部件。在零部件的运输和存储阶段，BIM系统会规划最佳运输路线和存储选项，从而减少物流成本和时间浪费。BIM系统在装配过程中将装配集成到现施工机械中，从而实现装配的精确定位和快速安装。制造商可以通过BIM模型查看组件的顺序和位置，从而减少安装错误和现场调试时间。BIM系统还可以实时监控安装进度和质量，识别和解决安装过程中出现的问题，以确保施工顺利进行。

（三）在施工精度和质量控制中的应用

通过BIM仿真优势可以充分展示虚拟环境的构建过程，解决任何设计和构建问题，如部件碰撞的预检测，不合理的安装顺序并且及时的调整和优化。这种预先设计的模拟不仅减少了施工中的错误和延误，而且提高了设计的效率和安全性。在建筑工地，BIM技术通过精确的3D模型指导施工单位进行精确的测量和定位。施工单位可以使用BIM模型快速准确地定位集成组件，并确保每个组件按预期安装。这种高精度的设计方法不仅提高了施工质量，而且降低了设计错误带来的结构安全风险。BIM系统通过记录每个组件的安装信息和质量数据来创建完整的质量文件。通过将BIM模型与实际设计结果进行比较，可以及时识别和纠正设计质量差异，确保设计质量满足设计要求。BIM系统还可以生成质量报告，支持数据项目管理，并帮助项目团队进行质量管理和决策。

（四）在安全与风险管理中的应用

借助BIM碰撞检测以在构建组件、装配和机械之前检测和解决潜在的碰撞问题。通过使用BIM模型来模拟施工过程，您可以直观地识别发生冲突的区域和时间，并采取预防措施来降低施工现场的安全风险。这种积极的安全管理大大降低了施工安全风险，确保了施工人员的安全。实时监控是BIM技术在建筑安全管理中的另一个重要应用。通过与现场监控设备集成，BIM系统可以捕获现场的实时数据，例如BIM模型中的施工进度，人员分配和设备状态的可视化。这种实时监控不仅可以帮助项目经理实时了解现场动态，还可以识别和解决施工人员不规范 工作和设备异常工作等安全问题，以确保现场的安全稳定。

（五）在项目管理与优化中的应用

BIM技术在钢结构施工方案管理和优化中的应用主要体现在施工过程的精确控制和动态调节上。BIM模型可用作建筑场景设计的辅助工具，通过将建筑设计与3D模型相连接来可视化建筑设计。这种可视化不仅可以帮助项目团队清楚地了解施工过程，还可以直观地识别关键路径和潜在的延迟。在施工期间，BIM系统实时收集现场数据。BIM系统可以快速提供可变建议，例如优化施工顺序和资源分配，将组件安装进度，施工人员和设备利用率与计划进度进行比较，以确保施工按计划进行。BIM技术可以模拟各种设计解决方案的用时长度，帮助项目团队选择最佳设计策略并提高效率。

结束语

综上所述，基于BIM技术的装配式钢结构建筑数字化施工技术具有显著的优势和广阔的应用前景。该技术通过精细化建模和信息共享，实现了设计、施工、运营等各个阶段的协同工作，提高了施工效率和质量，降低了施工成本和风险。随着BIM技术的不断发展和完善，其在装配式钢结构建筑中的应用将更加广泛和深入，为建筑行业的数字化转型和智能化发展做出更大的贡献。

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