孫志偉　孟瑜　王勇

摘要：文章主要在結(jié)合筆者實(shí)踐基礎(chǔ)上，并在基于某工程例子情況下對(duì)對(duì)BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用談一談自己的認(rèn)識(shí)，以供廣大同行參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；鋼結(jié)構(gòu)工程；施工；應(yīng)用

1.BIM技術(shù)概述

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡(jiǎn)稱，它不是指某一款軟件，而是一個(gè)包含技術(shù)和管理的行業(yè)概念，軟件只是它的應(yīng)用平臺(tái)。BIM實(shí)際上是通過(guò)數(shù)字化技術(shù)，建立一座虛擬建筑，它的實(shí)施是為業(yè)主提供設(shè)計(jì)、施工、銷售、運(yùn)營(yíng)等的專業(yè)化服務(wù)。

BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)：（1）三維設(shè)計(jì)、不同專業(yè)設(shè)計(jì)之間的信息共享、虛擬設(shè)計(jì)和智能設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)碰撞檢測(cè)、能耗分析、成本預(yù)測(cè)等。（2）建設(shè)項(xiàng)目施工階段工程進(jìn)度、人力、材料、設(shè)備、成本和場(chǎng)地布置的動(dòng)態(tài)集成管理及施工過(guò)程的可視化模擬，項(xiàng)目各參與方信息共享。（3）在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行建造過(guò)程，虛擬模型可在實(shí)際建造之前對(duì)工程項(xiàng)目的功能及可建造性等潛在問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括施工方法實(shí)驗(yàn)、施工過(guò)程模擬及施工方案優(yōu)化等。

2.BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的應(yīng)用

2.1工程概況

以會(huì)議中心為例，根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)安裝工作配合土建施工進(jìn)度進(jìn)行安裝。以鋼結(jié)構(gòu)安裝為主導(dǎo)線路，從地下室鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件安裝開始，主樓鋼結(jié)構(gòu)的安裝從下到上連續(xù)進(jìn)行，直至安裝屋頂部分鋼結(jié)構(gòu)，完成所有構(gòu)件的安裝，鋼結(jié)構(gòu)安裝主要采用塔吊進(jìn)行高空散件安裝。工程為鋼柱支撐鋼桁架而成，呈雛鷹形，建筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且外形尺寸較大，鋼構(gòu)件分布較廣，空間坐標(biāo)測(cè)控復(fù)雜，有些部位以及構(gòu)件容易被遮擋，不容易進(jìn)行觀測(cè)。

2.2施工重點(diǎn)難點(diǎn)的管理及實(shí)施方案

2.2.1施工關(guān)鍵技術(shù)、工藝

鋼結(jié)構(gòu)制作技術(shù)：工程的構(gòu)件主要有箱形鋼柱、鋼管柱、H型鋼構(gòu)件、H型鋼桁架、鋼管桁架等，節(jié)點(diǎn)連接主要采用焊接和高強(qiáng)度螺栓連接。加工中的關(guān)鍵技術(shù)主要有箱形和H形構(gòu)件的組對(duì)和變形控制、螺栓孔加工質(zhì)量及精度控制、節(jié)點(diǎn)處的異形鋼板的下料切割質(zhì)量和精度控制、節(jié)點(diǎn)加工組裝的質(zhì)量控制、高強(qiáng)螺栓連接的摩擦面加工質(zhì)量控制、拋丸除銹及涂裝的質(zhì)量控制、箱形和H型構(gòu)件加工的焊接技術(shù)等。

2.2.2施工重點(diǎn)、難點(diǎn)

（1）深化設(shè)計(jì)難。深化設(shè)計(jì)直接關(guān)系著鋼構(gòu)件的制作以及安裝。本工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，構(gòu)件繁多，深化設(shè)計(jì)時(shí)需用專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行三維空間建模，合理確定每個(gè)構(gòu)件的分段方式以及每個(gè)連接節(jié)點(diǎn)的形式，準(zhǔn)確計(jì)算每根構(gòu)件的尺寸，保證結(jié)構(gòu)體系的合理與穩(wěn)定。只有進(jìn)行合理的深化設(shè)計(jì)，才能保證構(gòu)件的制作和安裝。所以，深化設(shè)計(jì)是工程一個(gè)重點(diǎn)、難點(diǎn)。

BIM技術(shù)在詳圖設(shè)計(jì)方面有多款軟件支持，其中比較優(yōu)秀的是Tekla Structures別名Xsteel。Tekla Structures是Tekla公司出品的鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)軟件，Tekla Structures的功能包括3D實(shí)體結(jié)構(gòu)模型與結(jié)構(gòu)分析完全整合、3D鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)、專案管理、自動(dòng)shop Drawing、BOM表自動(dòng)產(chǎn)生系統(tǒng)等。鋼結(jié)構(gòu)公司使用Tekla Structures創(chuàng)建一個(gè)三維BIM模型，詳圖設(shè)計(jì)人員可以在可視化界面中根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙真實(shí)尺寸將鋼結(jié)構(gòu)模型三維界面創(chuàng)建出來(lái)，建模過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員就可以通過(guò)調(diào)整視角及時(shí)檢查建模過(guò)程中的錯(cuò)誤，同時(shí)軟件也有碰撞檢查功能，可以提醒設(shè)計(jì)人員糾正錯(cuò)誤。

建模過(guò)程包括兩部分：首先，根據(jù)結(jié)構(gòu)施工圖建立軸線布置和搭建構(gòu)建模型。保證BIM構(gòu)件的定位和拼裝的精度。其次，對(duì)一些較為細(xì)小和復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布置。由于通常這些節(jié)點(diǎn)的布置具有規(guī)律性，因此可以編寫一個(gè)構(gòu)件的插件，從而實(shí)現(xiàn)該類節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)布置。

（2）節(jié)點(diǎn)制作及安裝難。結(jié)構(gòu)相似，都是由型鋼柱支撐鋼桁架而成，主要節(jié)點(diǎn)形式是H型鋼對(duì)接、厚板鋼柱對(duì)接、桿件連接等。多桿節(jié)點(diǎn)采用相關(guān)連接、節(jié)點(diǎn)板連接或鑄鋼節(jié)點(diǎn)，因桿件之間夾角小，焊縫多，焊接變形大，因此，節(jié)點(diǎn)焊接難，變形控制難，空間準(zhǔn)確拼裝難。整個(gè)工程中，施工采用的柱一梁連接以及桁架結(jié)構(gòu)大量采用高強(qiáng)螺栓臨時(shí)固定以及連接，因此螺栓孔的加工精度、摩擦面要求是本工程重點(diǎn)之一。

2.3 BIM建模后形成的效果

第一，鋼結(jié)構(gòu)BIM三維實(shí)體建模出圖，其本質(zhì)就是進(jìn)行電腦預(yù)拼裝、實(shí)現(xiàn)真實(shí)的過(guò)程。首先，所有的鋼桿件、裝飾材料，節(jié)點(diǎn)連接、螺栓焊縫等信息都通過(guò)三維實(shí)體建模進(jìn)入整體模型，該BIM三維實(shí)體模型與以后實(shí)際建造的建筑完全一致。其次，所有設(shè)計(jì)圖（包括布置圖、構(gòu)件圖、零件圖等）均是利用三視圖原理投影生成，圖紙中所有尺寸，包括桿件長(zhǎng)度、斷面尺寸、桿件相交角度等均是從三維實(shí)體模型上直接投影產(chǎn)生，完全實(shí)現(xiàn)電腦預(yù)拼。第二，通過(guò)建立實(shí)體模型，可以再模型中任意進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和查看材料屬性，并可以任意剖面，軟件并可以自動(dòng)碰撞校核檢查，解決了結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)與其他專業(yè)碰撞問(wèn)題。

3.結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)的應(yīng)用無(wú)疑對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展帶來(lái)福音，充分運(yùn)用BIM技術(shù)，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與放樣的相關(guān)軟件，并貫穿于設(shè)計(jì)、制造及安裝的施工流程中，解決了鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)異型和曲面復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建模、深化設(shè)計(jì)和施工，逐步展示了在未來(lái)建筑BIM概念的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)而努力。