曹 平

煙建集團(tuán)有限公司

BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工及風(fēng)險(xiǎn)管理中的應(yīng)用研究

曹 平

煙建集團(tuán)有限公司

2015年全國建筑鋼材價(jià)格持續(xù)走低，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，對鋼結(jié)構(gòu)的推廣產(chǎn)生了積極有利的推動。隨著住建部對建筑產(chǎn)業(yè)的工業(yè)化和信息化推動，BIM技術(shù)的發(fā)展迎來了一個(gè)黃金發(fā)展期，技術(shù)方面正在不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域從大型復(fù)雜的公共建筑(例如：鳥巢)逐漸向常規(guī)的工業(yè)廠房擴(kuò)展。下面文章將會根據(jù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行闡述，以供參考。

BIM技術(shù)；鋼結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型的簡稱，其通過一系列例如R evit、Tekla等軟件平臺建立項(xiàng)目從可行性分析到后期運(yùn)營管理的全壽命分析過程。而鋼結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、施工建造到后期運(yùn)營管理都與BIM理念不謀而合。通過BIM技術(shù)可以極大地促進(jìn)各個(gè)階段的信息交流，體現(xiàn)一體化的設(shè)計(jì)思路。該文正是通過Tekla建立深化設(shè)計(jì)模型，賦予構(gòu)件各自特有屬性，進(jìn)而為后期施工進(jìn)度控制、材料清單建立及后期運(yùn)營管理做好準(zhǔn)備。

1 BIM理念概述

BIM(Building Information Model)即建筑信息模型，它并不是指某一款軟件，而是一個(gè)包含技術(shù)和管理的行業(yè)概念，軟件只是BIM技術(shù)的應(yīng)用平臺。BIM技術(shù)通過可視化界面將每個(gè)部件的基本信息都錄入到數(shù)字化三維模型中，利用軟件對相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等不同階段提供數(shù)據(jù)支撐。在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，BIM技術(shù)的應(yīng)用目前主要集中在詳圖深化和制作安裝方面。在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)方面，BIM技術(shù)主要是通過對三維參數(shù)化模型賦予幾何、材料、進(jìn)度、價(jià)格等相關(guān)信息，在出圖過程中對信息進(jìn)行整合，自動生成設(shè)計(jì)詳圖和準(zhǔn)確的材料信息報(bào)表，為加工提供圖紙、為采購部門提供依據(jù)。同時(shí)參數(shù)化建?？梢员ＷC模型發(fā)生變動，圖紙和報(bào)表也能自動更新，極大提高出圖效率和報(bào)表準(zhǔn)確性。在后期制作和安裝環(huán)節(jié)，軟件導(dǎo)出的排料清單可以導(dǎo)入CNC切割機(jī)，免去了手動輸入造成的二次誤差。

2 工程概況及施工風(fēng)險(xiǎn)

廣西萬達(dá)茂一期主題公園鋼結(jié)構(gòu)屋蓋工程位于良堤路和濱堤路及兩條規(guī)劃路的合圍地塊，規(guī)劃總用地面積為342001.8m2，建筑面積為862125.7m2，主要規(guī)劃建筑物有酒店、高層住宅區(qū)、商業(yè)街、學(xué)校和幼兒園，機(jī)動停車位4920個(gè)。其中主題樂園屋蓋長165.2m、寬148.5m，投影面積約2.5萬m2。場館三維視圖如圖1所示。整個(gè)項(xiàng)目特點(diǎn)主要是工程量大、節(jié)點(diǎn)復(fù)雜及工期短。該工程從2015年8月份開始深化設(shè)計(jì)，歷時(shí)160余天完成施工目標(biāo)。

項(xiàng)目總重量大約為2000t，構(gòu)件數(shù)量近8000根，相貫節(jié)點(diǎn)處最多有8個(gè)，給加工制作、運(yùn)輸及吊裝帶來非常大的難度。在傳統(tǒng)施工管理中，對于數(shù)目龐大的設(shè)計(jì)圖紙及繁雜的構(gòu)件信息時(shí)，僅僅依靠純手工整理特別容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失與重復(fù)，影響施工進(jìn)度。

3 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場安裝

鋼結(jié)構(gòu)以其特有材料性質(zhì)被越來越多的用在了一些跨度大、體型復(fù)雜的公共建筑上，這就對鋼結(jié)構(gòu)的安裝精確度提出更高的要求。由于大尺寸的鋼構(gòu)件在運(yùn)輸和吊裝時(shí)存在諸多不便，所以大型鋼構(gòu)件的現(xiàn)場拼接不可避免。鋼結(jié)構(gòu)在選擇拼接點(diǎn)位置時(shí)非常關(guān)鍵，需要考慮多方面因素，如：運(yùn)輸車輛空間大小、吊車起重噸位、安裝現(xiàn)場條件以及構(gòu)件吊裝時(shí)的穩(wěn)定性等。以往鋼結(jié)構(gòu)拼接點(diǎn)的選擇主要依靠工程師經(jīng)驗(yàn)，給后期安裝帶來了諸多不確定性。

BIM軟件(以Navisworks為例)可以在施工階段對安裝過程進(jìn)行4D仿真模擬(即3維空間+時(shí)間)，將整個(gè)吊裝過程按照先后順序在虛擬場景進(jìn)行預(yù)安裝，檢查安裝過程中可能出現(xiàn)的一些安裝操作空間不足的問題。問題出現(xiàn)后可以及時(shí)調(diào)整模型拼裝節(jié)點(diǎn)，修改施工詳圖，避免返工造成費(fèi)工費(fèi)料。該軟件其核心工作原理是將Revit建好模型以NWC格式輸出，并在Navisworks中打開，在Timeliner功能模塊中導(dǎo)入施工進(jìn)度計(jì)劃Project文件，并利用選擇集功能將各個(gè)構(gòu)件與Project文件中的WBS子項(xiàng)連接，完成4D模型的創(chuàng)建。在施工模擬過程中軟件可以對每個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的施工進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為施工現(xiàn)場安裝提供參考數(shù)據(jù)。

3.2 資源配置

傳統(tǒng)資源管理中，項(xiàng)目人員往往通過從數(shù)量眾多的二維圖紙中人為劃分各部分資源調(diào)配，再通過Project等軟件進(jìn)行輸入整理，這種方式不僅容易出現(xiàn)人為的數(shù)據(jù)丟失及錯(cuò)誤，而且在后期出現(xiàn)改動時(shí)就會比較麻煩，手動改動量較大，增長工期。而對于基于BIM平臺的項(xiàng)目管理中，只需要從信息模型中就可以自動生成例如材料清單、人員配置及施工機(jī)械布置等信息。在具體操作中，只需要對與所需構(gòu)件屬性調(diào)為顯性，再在其屬性中添加時(shí)間節(jié)點(diǎn)，那么就很容易得到帶有時(shí)間先后順序的材料進(jìn)場順序列表。

在BIM平臺的資源配置下，可以有效地對具有時(shí)間屬性的構(gòu)件進(jìn)行調(diào)配，同時(shí)也有利于工廠預(yù)制與現(xiàn)場施工的溝通。由于提前建好了項(xiàng)目信息模型，對于在施工前期進(jìn)行深化設(shè)計(jì)及工廠提前預(yù)制構(gòu)件留下了充足時(shí)間，保證了構(gòu)件等資源的及時(shí)供應(yīng)。

3.3 全過程管理

BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用，使得工程建設(shè)在設(shè)計(jì)工作當(dāng)中就可以解決鋼結(jié)構(gòu)在構(gòu)件制作與裝配當(dāng)中遇到的一些問題，但是無論是哪個(gè)工程，最重要的環(huán)節(jié)還是在施工現(xiàn)場的組織與管理上，對于鋼結(jié)構(gòu)工程就是構(gòu)件的現(xiàn)場裝配。所以，對于鋼結(jié)構(gòu)工程，除了在設(shè)計(jì)和制作環(huán)節(jié)當(dāng)中可以應(yīng)用BIM技術(shù)，利用BIM技術(shù)來管理好現(xiàn)場施工也是非常重要的。

總之，BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計(jì)與精細(xì)化檢驗(yàn)，從而保證了精細(xì)化施工，再加上BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程管理上的應(yīng)用，使得鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)效率得到了進(jìn)一步的提升。隨著BIM技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用和普及，BIM技術(shù)一定會給工程帶來一次徹底的革命。

[1]李凱，黃振邦，于培德.BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工方案優(yōu)選中的應(yīng)用[J].鋼結(jié)構(gòu)，2015，11：88-93+82.

[2]曹曉羅，印晨曦，洪尹楠.BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的應(yīng)用[J].山西建筑，2016，16：55-56.