浅析BIM技术在建筑钢结构施工过程中的应用

浅析 BIM技术在建筑钢结构施工过程中的应用

周志鹏 王月

中建新疆建工（ 集团） 有限公司，新疆 乌鲁木齐 830002

摘要：钢结构是基础建设领域中应用广泛的一类结构形式，其凭借着自身突出的力学性能与物理性质展现出了强大的竞争力，尤其是在目前我建筑发展趋向于多元化、科学化的大背景下，钢结构的应用具有十分显著的现实意义。但随着而来的也暴露出了很多问题，尤其是在钢结构的设计方面，对于构件连接、成本控制、空间碰撞等方面仍旧存在着许多不足，导致建筑项目的质量、工期、成本三者无法达成可靠、和谐的关系。本文主要基于工程实践详细分析了目前钢结构设计暴露出的问题，并引入BIM技术探讨了其在钢结构深化设计中的应用，以期能够为我国钢结构设计提供可靠的理论基础[1]。

关键词：BIM技术；钢结构；深化设计

引言

随着我国城市化建设的不断推进，传统钢结构施工技术已经无法满足现代化建设的发展需求，因此在建筑钢结构的施工中一些先进的施工技术得到了广泛的应用，BIM就是目前建筑钢结构施工中运用比较多的一种先进技术[2]。

1钢结构工程的特点

钢结构工程对钢材料的强度要求是很高的，钢材料具备很好的塑性和韧性，因此钢结构工程和混凝土、木材等其他建筑材料工程有着很大的区别。并且，钢筋混凝土的质量不算是很大，尤其是一些面积比较大的工程结构和跨度比较大的工程结构，钢结构工程具有其他材料工程不具备的优点。通过对比钢结构工程和其他施工材料工程之后发现，钢结构工程的内部结构是比较稳定且均匀的，所以说钢结构工程的整体受力和计算机模型比较接近，所以对人们在分析钢结构和开展钢结构工程的时候也有很大的帮助，钢结构工程的可靠性超过了其他施工材料工程，钢结构工程更能满足人们对现代化建筑物的多功能要求，而且钢结构工程的抗震能力比较好。现在的钢结构工程已经被广泛使用在现代化建筑物工程当中，根据工程结构的不同制造出了很多不一样的材料，让这些工程结构的尺寸和规格都符合标准，后续的工作人员在加工材料的时候也会更方便。不过钢结构工程也是存在一定的缺点的，比如钢结构比较容易腐蚀，容易生锈和耐火性差等。但是随着科学技术的不断发展，人们已经开始采取相关措施来改进钢结构工程存在的缺点，逐步完善钢结构工程的可靠性。钢结构工程本身就具备很多优点，和其他材料工程对比而言，钢结构工程有很大的优势，尤其是在建筑工程施工质量得到了保证之后，钢材料工程的施工速度是超过了其他材料工程的，质量有了保证，效率也会得到相应的提高。

2特点

2.1可视化

以往建筑构件通常以线条、2D图形、符号等方式在图纸中表达，真实面貌只能依靠想象。BIM的可视化功能使建筑构件，特别是复杂构件，通过3D建筑模型进行展示，便于施工人员明白设计意图，制订施工方法，保障各级施工人员思想统一。

2.2协调性

协调是工程管理的重点、难点，大量的协调工作消耗了管理者的时间和精力。工程中往往由于沟通不畅，工序衔接混乱、施工进展缓慢、返工事件频发。BIM的协调性解决了这一难题，生成的各类信息模型可以规避管道冲突碰撞、施工秩序不当等问题。

2.3模拟性

设计阶段，可以对节能、日照、疏散等进行模拟演示；施工阶段，可以对场区布局、垂直运输、施工组织和操作流程等进行模拟演示；运维阶段，可以对系统运行、人员疏散和应急救援等进行模拟演示。

3BIM技术在建筑钢结构施工过程中的具体应用

3.1在模型建造中的应用

在对建筑工程模型进行设计时，可以运用BIM技术实现对钢结构的三维实体建模，使整个项目工程的实施过程能够更加直观地体现出来，钢结构BIM模型包含了整个工程的节点、构件、材料等信息。而且，建筑施工单位在构建模型时可以根据客户对于施工项目的要求来选择合适的计算机软件，然后根据设计出来的建筑模型对设计的图纸进行相应的改进，这样能够有效地提高建筑工程设计方案的科学性。

3.2钢结构设计内容整合

在BIM技术应用于钢结构设计中，一般采用TeklaStructures进行分析，借助于该软件可以实现对钢构件的全面设计。在该软件中导入建筑平面设计的基本参数即可生成具有直观效果的三维模型，以此来弥补二维平面图对于空间位置判断的不便。此外，在该软件中还可根据建筑受力类型的不同建立粗略的模型用于设计方案合理性的初步判断。在完善暖通、电气等附属设计后该软件还可以进一步完成对设计方案的经济效益验算，并提供修改意见。相较于传统设计最大的区别即是打破了不同设计软件之间的阻隔，可将多个设计内容整合至一个平台完成，极大地精简设计流程、缩短设计周期，此外还有利于设计方案的合理性判定。通过这一变动，不仅能够缓解传统设计中存在的设计独立问题，同时也有利于建筑合理性的提升，全面改善项目设计水平。

3.3钢结构构件碰撞处理

BIM技术能够生成具有直观效果的可视化模型，弥补了平面设计方案在空间位置表达上的缺陷。在钢结构建筑中常用的梁柱、楼板、楼梯、管线等都可以通过navisworks完成其空间位置上的碰撞检测，以此来帮助设计人员在设计初期就规避可能存在的碰撞问题，尽可能地规避因空间布置不合理导致的方案变更，并间接降低项目风险。对于存在碰撞问题的情况，设计人员还可以借助BIM技术进行优化处理，譬如在某部位先进行一大尺寸构件的作业，造成空间上的阻挡，使得后续施工缺乏必要的作业面，进而导致构件返工，在这样的情况下BIM技术能够对施工过程进行模拟，并在结构的适当位置预留孔洞，为后续作业的开展建立良好的条件。

3.4在成本核算中的应用

在钢结构的工程项目中，成本核算是一项非常重要的工作，也是一项比较难的工作。在传统的人工成本核算中，存在工作效率低、精准度不够等问题。因为钢结构工程项目的建设周期比较长，而且负责核算的人员面临的工作量也比较大，在施工过程中还会出现一些意外的状况，这就导致一般项目很难按照季、月来分析统计成本，从而造成施工管理中的一些问题不能及时地被发现。而且，钢结构工程项目本身就具有复杂性、多样性的特点，所以人工统计出来的数据经常会出现失真、漏项、自己错项多的情况，这也是一些原本以为能够盈利的项目到最后却发生亏损的主要原因之一。另外，每一个项目的成本掌控在实际上都是由项目部控制的，这也是企业运营中存在一种风险。而运用BIM技术进行成本核算，可以获得更加完整的信息数据，从而能够有效地避免因为数据的不完善而造成的核算失真，工作效率要比传统的核算方式提高很多。而且，使用BIM技术进行成本核算时，需要实时的数据信息，这样可以有效地提高准确性。

结语

总的来说，在功能要求多样化、建设技术科学化的工程背景下，钢结构设计亟待做出改变，以此来适应行业快速发展的需求。其中BIM技术作为一项具有突出智能性的全周期管理技术，在钢结构深化设计中具有突出的优势，不仅能够很好地改善构件碰撞问题，还能够对施工方案作出合理的指导，优化建设项目的综合效益，具有十分显著的研究价值与应用潜力[3]。

参考文献

[1]李伟,程琳,何晓宇.BIM技术在装配式混凝土结构深化设计中的应用[J].土木建筑工程信息技术,2020,12(04):85-91.

[2]魏捷.基于BIM技术的钢框架办公楼施工管理与安全风险控制研究[D].合肥工业大学,2020.

[3]马泉,杨向阳,刘汇东,王金辉,邓丽娟.BIM技术在乌鲁木齐市奥体中心劲性结构深化设计中的应用[J].建筑施工,2019,41(02):308-311.