BIM在钢结构施工管理中的应用研究

BIM在钢结构施工管理中的应用研究

张磊

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摘要:目前BIM技术已逐渐广泛应用于建筑工程的各个方面。基于钢结构行业的特殊性，本文对BIM技术在钢结构工程中的应用做出详解，希望对相关工作人员有所帮助。

关键词:BIM技术;钢结构;应用;发展

引言

BIM技术是现代建筑工业化中的一项关键技术，它可以对现有建筑设计进行多维改造，并将其应用到建筑的全生命周期中，对改善建筑功能和服务具有积极的影响。BIM技术在钢结构工程施工中的应用提供了显着的施工优势。但在实际应用中，存在软件掌握和应用效果较差的问题，实际上限制了钢结构工程施工的效率和质量提升，亟待改进和完善。基于此，本文以钢结构建设项目为例，分析BIM技术的具体应用，内容如下。

1 钢结构工程

在目前的大型建筑工程项目中，无论是结构的耐久性还是稳定性考虑，钢结构的应用都越来越多，也为建工的发展指明了方向。首先，在一些大型厂房等建筑施工的过程中，为了加快工程建设的周期，提升建筑防火、防震和防腐的建设需求。钢结构的搭建相较于混凝土的浇筑施工，能够明显缩短工程建设周期，现场只需要简单地拼接组装就能够完成基础建设工作。而且拆装方便，可以回收使用，大大提高钢材的利用率，更有利于环境的保护。

2 BIM技术在钢结构工程施工中的应用

BIM技术在钢结构工程建设中的有效应用，无论是理论上还是实践上都是非常必要的。那么，判断BIM技术如何有效应用于钢结构工程上，现从以下几个方面进行阐述：

3.1 基于BIM技术的钢结构模型

BIM技术在钢结构工程中最常见的应用是建立钢结构模型，主要是钢结构的三维实体建模和后期的详细设计。从本质上讲，实施的目的是实践施工过程，发现施工中存在的问题，进而优化设计，为钢结构工程良好发展创造条件。为了真正做到这一点，在利用BIM技术构建钢结构模型的过程中，要关注项目的节点、构件、材料和施工工艺等方面的信息。并在此基础上，关注各个方面，有效促进项目发展，并且可以根据信息构建三维模型。同时，要注意有效利用3D投影，自动生成详细的施工图，如构件图、节点图等关键节点，使钢结构工程得到更客观、真实的体现。也有利于钢结构现场施工中技术问题的发现和解决。

3.2 基于BIM技术的钢结构详图制作回顾

BIM技术在钢结构详图中的有效应用，可以极大地弥补项目进度规划中实际施工中人、材、机调配不匹配问题，为钢结构工程建设的后续发展创造条件。这是因为BIM模型将现有的二维图纸转化为三维实体模型，整个模型根据信息建立节点、构件等，使相关人员可以更清楚地观察整个项目。BIM模型的有效应用还实现了虚拟化施工，客观、真实地反映了工程建设中可能出现的问题，提出相应的解决方案，优化工程建设方案，为钢结构工程建设的顺利、合理、规范奠定基础。当然，要让BIM技术在钢结构细节的创建中充分发挥作用，就必须按照标准的步骤进行工作，并使用真实世界的BIM技术构建三维实体模型。需要了解钢结构项目的细节并充分利用截面类型和几何参数，结合工厂、工地、土木工程的设计蓝图和相关情况，设置项目节点和构件，模拟整个项目。通过BIM 技术进行施工前的模拟，可以有效的实现施工中人材机的调配，大大提升施工效率。

3.3 基于BIM技术的后期运维

传统钢结构工程建设项目后期运维总是存在信息延迟的缺陷，导致一些问题没有及时发现和处理，大大降低了项目的运营效益。BIM技术在钢结构工程项目后续运维中的有效运用，可以实现建筑行业管理和建筑设施的智能化、可视化管理，这是因为BIM技术的有效应用可以获取钢结构项目后续运维相关的数据，并对数据进行分析处理，从而更深入地了解运维中存在的问题。这样，相关人员就可以了解项目后续运维中存在的问题，进行针对性的处理，提高钢材运维的有效性。

4BIM技术在钢结构施工项目中的实例

4.1项目简介

某学校培训中心建设项目，培训中心面积5000㎡m，多功能演艺中心面积4000㎡，其中顶层盖板采用多功能演艺中心空间分析，单层外壳组合，钢结构空间尺寸长68m，宽62m，高18m，结构安全等级为2级，结构件材质均为Q355B。

4.2 搭建3D站点布局模型

根据项目的安全规范，可以通过3D模型更直观的展示项目的入口、客厅、办公区、施工区和仓库，方便工作人员查看施工现场的情况，提前发现存在的问题，及时采取行动。

4.3 数据的具体应用

4.3.1 基于BIM的设置位置

由于钢结构基础部位通常是位于土建结构中，因此土建结构的稳定性在很大程度上可以影响钢结构的稳定性，一旦土建结构出现偏移，会使钢结构的承重能力发生变化，由于训练中心率先完工，因此首先对训练中心的顶层钢结构进行施工，通过BIM 的模拟，决定现场施工租赁2台大型起重机用于吊装。项目部门使用BIM技术在现场寻找施工布局，使用完成的3D模型的坐标建立与现实世界图形相对应的坐标，并导出控制点以沿x和y轴定位布局。

4.3.2 钢结构优化方案实施

因为这个项目工作量很大，我们根据BIM 的模拟优化了钢结构的施工方案，避免了钢结构的施工问题。

优化前：施工方案采取搭建内部脚手架，使用轮胎骨架拼装，形成完整的三层子单元钢架，根据不同子单元架的数量依次吊装，完成后第4，1，2层采用同样的吊装方式，进行焊接。需要将内框和各种小单元框组装到轮胎骨架上，并且在轮胎骨架上也完成油漆涂抹和防火材料。这样施工起来不方便，吊装频率过大，且存在安全隐患，容易造成交叉施工，施工工艺得不到保证。

优化后：施工方案中使用轮胎骨架组合不同的小单元骨架代替原来脚手架轮胎骨架拼装的模式，按照优化方案，安装好一层弦杆后，在室内其他部位安装钢柱，再在二层安装内钢柱，最后安装完成，轮胎骨架用于完成各种小单元骨架结构的组装，以分体架的形式组装到轮胎骨架上，然后涂装防火材料。优化前后对比：优化前小单元框架数量共107片，优化后数量减少至25片，大幅降低了吊装频率，控制了吊装作业以及高处作业的危险。

4.3.3 实际效益分析

（1）工期进度加快。大大减少了作业次数，工期减少18%，总工期缩短22%。 (2)提高金属结构的施工质量。通过BIM优化、结构实施方案分析和施工后质检，降低原钢柱竖向误差，降低安装高度偏差和实际差值控制在±2.0mm以内，焊接尺寸偏差控制在2%以内，提高钢结构的整体质量和结构的稳定性。（3）降低钢架建设工程造价。通过优化使得大型起重机的数量达到最优，而且施工周期的缩短使得租赁费用的减少；同时也避免了人员的窝工，人工成本也大大降低。材料的使用损耗率也比之前大大降低。由此可见，BIM技术的关键优势之一是在项目建设过程中控制成本和支出，如果实际支出超出预算，必须及时调整施工计划，以实现成本控制目标。BIM技术模型解决批次放置不准确、零件精度差、人力配置不合理等一系列问题，避免并有效控制了迭代加工和操作的弊端，提高钢结构的施工成本和工作效率。同时也为其他钢结构施工提供的范例。

结语

近年来，我国建筑行业BIM技术的发展和应用为未来的发展奠定了一定的基础，但也存在缺乏专业的BIM技术人员、对BIM应用缺乏重视不足的情况。相比于欧美发达国家我国缺乏有关BIM技术的系统资料，对BIM技术的发展非常有限。钢结构工程流程复杂，构件多样，材料要求严格，对信息化管理水平要求很高，安全的优越性和信息的完善管理是当今亟待解决的问题。本文以学校建设项目为例，探讨BIM技术在钢结构项目设计与施工中的实际应用，为全面提升钢结构项目实施质量提供参考资料，将对钢结构工程的顺利竣工和运营有很大帮助。当然，要实现这一点，必须有效地利用BIM技术进行钢结构模型的构建、钢结构详图、造价计算以及项目后期的运维。

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