钢结构建筑工程施工中的BIM技术

钢结构建筑工程施工中的BIM技术

黄玉苗1  马玲2

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摘要：在新时代背景下，建筑工程领域迎来了众多创新技术与工艺，这些进步显著促进了我国建筑业的发展。特别是BIM（建筑信息模型）技术，凭借其高效性、可视化特点和精确度等显著优势，已成为建筑行业广泛采纳的前沿技术，并在实际应用中取得了显著成效。将BIM技术应用于钢结构建筑工程的施工过程中，不仅能显著提升施工效率，还能有效降低施工风险，对于提升工程建设企业的整体经济效益和实现可持续发展具有重要意义。因此，本文旨在通过分析BIM技术在钢结构建筑工程施工中的实际应用，探讨如何进一步提升施工质量和水平。

关键词：钢结构工程；技术原理；BIM技术优势

中图分类号：TU391文献标识码：A

引言

作为一种新型的信息集成平台，BIM技术可以有效降低项目成本，提高施工效率和质量。然而，目前中国大多数建设项目采用粗放式管理方法，存在许多问题。BIM技术的应用为解决这些问题提供了新思路，其优势在于能够在短时间内获得设计结果，节省人力和时间成本，从而实现项目的整体优化。

1 BIM技术在建筑钢结构施工过程中的优势

BIM技术通过精确的三维建模，能够提前发现和解决设计中的问题，有效减少设计变更和返工现象。在钢结构施工中，这一优势尤为明显。传统的二维图纸难以全面展示复杂的钢结构节点和连接关系，而BIM模型则能够直观地呈现每一个细节，使施工人员能够清晰理解设计意图，提高施工效率。据相关研究表明，采用BIM技术进行钢结构施工的项目，其设计变更率可降低30%以上，施工周期可缩短约15%。BIM模型中的每一个构件都附有详细的属性信息，包括材质、规格、数量等。这些信息为材料采购和库存管理提供了精准的数据支持。施工企业可以根据BIM模型直接生成材料采购清单，有效避免材料浪费和短缺问题。同时，BIM技术还能够实现材料库存的动态监控，确保施工现场材料供应的及时性和准确性。这种精细化管理方式，不仅降低了施工成本，还提高了资源利用效率。建筑钢结构施工具有高空作业多、安全风险大的特点。BIM技术通过模拟施工过程，能够提前识别潜在的安全隐患和危险源，并制定相应的预防措施。例如，在模拟吊装作业时，BIM技术可以精确计算吊点位置、吊装路径和所需吊力等参数，确保吊装作业的安全性和稳定性。此外，BIM模型还能够为施工人员提供直观的安全教育素材，提高施工人员的安全意识和自我保护能力。

2 钢结构施工过程中的难点

在现代建筑领域，钢结构因其强度高、施工速度快等显著优势，逐渐成为大型公共建筑、工业厂房及桥梁等工程的首选结构形式。然而，钢结构施工并非一帆风顺，其过程中存在诸多难点，这些难点不仅考验着施工团队的技术实力，也对工程的安全、质量和进度产生深远影响。钢结构施工的首要难点在于设计与施工的紧密协同。由于钢结构设计往往采用三维建模技术，对构件的尺寸、形状、连接方式等有着极高的精度要求，这就要求施工团队必须准确理解设计意图，严格按照设计图纸进行施工。然而，在实际操作中，设计图纸与施工现场之间往往存在一定的差异，如地基沉降、温度变形等因素都可能导致钢结构安装时出现偏差。因此，如何确保设计与施工的完美协同，成为钢结构施工的一大难题。钢结构施工的另一大难点在于高精度安装。由于钢结构构件尺寸大、重量重，且多为预制件，在安装过程中需要精确控制其位置、角度和标高，以确保整体结构的稳定性和安全性。

3 建筑钢结构施工中BIM技术的具体应用

3.1 在钢结构构件预制生产中的应用

（1）构件参数计算：BIM技术能够根据图纸参数自动生成构件的三维模型，涵盖尺寸、材质、数量等详细信息，有效避免了计算误差，提升了施工的精确性。此外，钢材代码的自动选取功能，使得BIM技术能够依据国内外钢材规范库自动匹配最合适的钢材规格和数量，显著减少了人工选择的时间和降低了错误率。（2）制造和加工过程可视化：通过BIM技术，预制构件的制造和加工过程可以被转化为三维动画进行模拟，这有助于生产工人清晰地了解每个构件的制造和加工细节及要求。这种可视化手段有利于减少工作误差，提高加工效率，并降低制造成本[1]。（3）智能化管理：BIM技术能够将实际加工过程映射到3D虚拟环境中，实现对现场施工的智能化监控管理。通过实时视频监控和数据收集系统，进行实时数据分析，以便及时发现并处理问题，从而提高施工的安全性、质量和效率。

3.2 钢结构施工阶段

应用BIM技术于钢结构施工流程，能够充分发挥其独特优势，显著降低施工成本，提升工程质量，并精确控制施工进度。在钢结构施工的现实操作中，常常会受到外界因素的干扰，这可能导致施工总进度超出预算，或者在安装和施工环节出现精度偏差。通过引入BIM技术，施工模型可以被导入Navisworks软件中，进行动态模拟，从而增强施工方案的可视化效果。基于此，进一步规划起重机、卷扬机等施工设备的移动路径，合理安排具体作业点位，确保施工过程的顺畅。同时，可以为关键和辅助结构设定安装顺序，以防止施工错误的发生。

3.3 碰撞检测与协同分析

开展碰撞检测旨在识别前期设计中潜在的不合理之处。借助BIM技术的应用，碰撞检测的效率显著提升，同时成本也得到了有效控制。随着现代BIM技术的普及，试验数据信息模型可以逐步整合到整个测试流程中。通过运用先进的计算机技术，可以构建多个试验场景，简化测试流程。此外，BIM技术还允许快速组装建筑构件，并通过模拟现场环境，全面揭示建筑结构设计中的问题。综上所述，利用BIM技术进行的碰撞测试有助于对建筑方案进行全方位的优化。。

3.4 钢结构现场安装

在钢结构建筑工程的施工过程中，确保钢结构设计的科学性和合理性至关重要，同时必须严格按照规定执行安装工作，以保证安装精度。分析指出，在安装施工过程中，不同操作人员的经验和技能水平存在差异。若仅依赖个人经验和能力进行安装，可能会为施工引入诸多潜在风险。在这方面，BIM技术能够为施工人员提供3D模型展示，而计算机系统则能模拟整个安装和施工流程，从而进一步提升施工和安装操作的精确度[2]。通过运用BIM的4D仿真技术，可以生动地模拟钢结构的安装过程，更清晰地界定安装点，规范安装操作，这对于提升安装施工的质量和效率具有显著作用。

3.5 在提高建筑钢结构精度中的应用

（1）建模精度：BIM技术可以帮助建筑设计师在建模时预测和避免设计错误，也可以通过多种技术手段，例如激光扫描、点云数据处理等，对现场数据进行三维重构，提高建模精度。（2）精确钢构件制造：BIM技术可以将设计模型和施工图纸无缝对接，提供精确的钢构件制造指导，以确保钢构件制造的精确性和一致性。（3）精确定位：BIM技术可以将钢结构构件的位置、方向和高程坐标等数据预先计算和设定，以确保施工时的精确定位。

结束语

综上所述，建筑钢结构施工具有周期长、工序多、影响因素复杂等特点，BIM技术的引入不仅可以减少人工操作带来的误差，还能帮助设计师们快速高效地制定出合理有效的施工方案，对项目进度进行实时跟踪管理，保证施工进度与成本目标的实现。

参考文献

[1] 徐金国.浅析BIM技术在建筑钢结构施工过程中的应用[J].中国建筑金属结构,2021（07）:102-103.

[2] 杨海滨，刘占省，刘军涛，等．基于BIM技术的大型钢结构建筑智能建造关键技术的应用[J]．建筑技术，2021,52(06):675-678.