張 羽

（鞍鋼鋼結(jié)構(gòu)有限公司，遼寧 鞍山 115007）

BIM 技術(shù)具有可視化、一體化、參數(shù)化、仿真性等特點(diǎn)，將其應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)安裝中，可有效協(xié)調(diào)各結(jié)構(gòu)安裝方案，大幅度提升安裝效率，縮短安裝工期，降低安全成本，并保證安裝效果和質(zhì)量，是一種比較先進(jìn)技術(shù)?；诖?，開(kāi)展BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)安裝效率提升中的研究及應(yīng)用分析就顯得尤為必要。

1 工程概述

某鋼結(jié)構(gòu)建筑工程，總高度為36.84m，中建筑面積為2.36 萬(wàn)m2，主要結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)和鋼網(wǎng)殼屋頂。屋頂跨度比較大，為雙曲面鋼結(jié)構(gòu)屋面。樓板厚度為120mm 鋼筋桁架樓承板，框架為熱軋無(wú)縫鋼管，樓板為鋼梁為熱軋H 型鋼，吊桿及支撐都是熱軋無(wú)縫鋼管。

2 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 可視化

BIM 技術(shù)的可視化主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）設(shè)計(jì)可視化。BIM 具有多種可視化模式，主要包括3 種模式——隱藏線、帶邊框著色、真實(shí)渲染，同時(shí)還自帶漫游功能，通過(guò)合理創(chuàng)建相機(jī)路徑、動(dòng)畫等一系列的圖像，可為客戶展示可視化模型。（2）施工過(guò)程的可視化。通過(guò)BIM 技術(shù)，對(duì)每個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬，解決相互矛盾、交叉及碰撞問(wèn)題。（3）復(fù)雜構(gòu)造節(jié)點(diǎn)可視化。利用BIM 技術(shù)的可視化特性，可將一些比較復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造及節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全方位呈現(xiàn)。

2.2 一體化

所謂一體化指的是通過(guò)BIM 技術(shù)可以從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等全過(guò)程都可以采用BIM 技術(shù)進(jìn)行集中統(tǒng)一管理。由于鋼結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，構(gòu)件眾多，設(shè)計(jì)一直是重難點(diǎn)，采用BIM 技術(shù)可促使建筑、結(jié)構(gòu)、暖通工程、電氣設(shè)備等在同一個(gè)模型中工作，將整個(gè)設(shè)計(jì)整合到一個(gè)模型中進(jìn)行系統(tǒng)化、可視化設(shè)計(jì)，將鋼結(jié)構(gòu)部件之間的交叉碰撞問(wèn)題直觀清楚地顯示出來(lái)，從而達(dá)到一體化設(shè)計(jì)。在施工階段，BIM 技術(shù)可同步提供有關(guān)建筑質(zhì)量、進(jìn)度、材料、造價(jià)、資源配置等多項(xiàng)信息，為施工提供更加有效的數(shù)據(jù)支持和參考。在運(yùn)營(yíng)階段，利用BIM 技術(shù)可大幅度提升建筑工程的收益及成本管理水平，從而為開(kāi)發(fā)商招商提供更加透明及便利的條件。大量工程應(yīng)用實(shí)例表明，通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)，可清楚直觀地表明其在協(xié)調(diào)方面的設(shè)計(jì)，并大幅度縮短設(shè)計(jì)和施工的時(shí)間表，從而降低施工成本，改善施工現(xiàn)場(chǎng)，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2.3 參數(shù)化

BIM 建模是更加先進(jìn)的參數(shù)化建模，而不是傳統(tǒng)數(shù)字分析建模，主要調(diào)整其中一項(xiàng)參數(shù)，整個(gè)模型都會(huì)發(fā)生變化。在BIM 技術(shù)參數(shù)化設(shè)計(jì)中，涉及參數(shù)化圖元和參數(shù)化修改引擎兩項(xiàng)內(nèi)容，其中圖元由每個(gè)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成，一項(xiàng)參數(shù)就一個(gè)構(gòu)件，通過(guò)調(diào)取和分析參數(shù)，就能獲知構(gòu)件的具體情況。修改引擎的應(yīng)用，極大地方便了設(shè)計(jì)和施工修改調(diào)整，只要其中一個(gè)參數(shù)被修改，則與之相關(guān)聯(lián)的部分就會(huì)直接反映出來(lái)，便于設(shè)計(jì)人員、施工人員參考辨識(shí)。

2.4 仿真性

通過(guò)對(duì)建筑工程性能分析仿真，就可以對(duì)建筑信息進(jìn)行系統(tǒng)化分析，為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等提供真實(shí)有效的數(shù)據(jù)支持和理論指導(dǎo)。

3 BIM 技術(shù)鋼結(jié)構(gòu)效率提升方案研究

相比于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)新型產(chǎn)業(yè)、綠色產(chǎn)業(yè)，在施工效率、施工工藝方面具有明顯特點(diǎn)，深受各行業(yè)的青睞。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)愈發(fā)先進(jìn)完善。但和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)工程施工建設(shè)中仍然存在很多問(wèn)題，嚴(yán)重制約了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面；

（1）很多鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)方，仍然采用傳統(tǒng)二維平面式設(shè)計(jì)形式，致使設(shè)計(jì)效果欠佳，外觀呆板、守舊，在設(shè)計(jì)和施工形式上沒(méi)有取得突破性發(fā)展。

（2）在鋼結(jié)構(gòu)加工制造階段也存在很多問(wèn)題。主要原因是我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展起步比較晚，很多鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠家仍然沿用傳統(tǒng)粗放式加工模式，致使鋼結(jié)構(gòu)工程施工建設(shè)成本大幅度提升，限制了鋼結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展。

（3）在鋼結(jié)構(gòu)吊裝時(shí)也存在一定的問(wèn)題，比如在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)吊裝時(shí)，梁柱連接經(jīng)常發(fā)生連接不及時(shí)或者連接質(zhì)量欠佳的問(wèn)題，在鋼筋拼裝時(shí)，也頻繁發(fā)生精度低、位移過(guò)大等問(wèn)題，無(wú)法保證鋼結(jié)構(gòu)施工的安全性及施工質(zhì)量。

將BIM 技術(shù)應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)安裝中，可實(shí)現(xiàn)資源數(shù)據(jù)整合、仿真模擬，將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工、吊裝等相互結(jié)合，從而提升鋼結(jié)構(gòu)安裝效率，保證安裝質(zhì)量。

4 BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)安裝中的具體應(yīng)用

4.1 精確劃分施工時(shí)間

通過(guò)BIM 技術(shù)可構(gòu)建起4D 施工模型，本工程通過(guò)TekIa Structure 軟件構(gòu)建了工程4D 施工進(jìn)度模型，對(duì)各結(jié)構(gòu)進(jìn)行了提前安裝模擬，有效解決了吊裝設(shè)備配合及用工量的沖突問(wèn)題，避免發(fā)生無(wú)故浪費(fèi)，對(duì)施工成本控制起到了至關(guān)重要的作用。同時(shí)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的主結(jié)構(gòu)、此結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)安裝順序進(jìn)行了模擬分析，為制定施工方案，提供了可視化、動(dòng)態(tài)化參考，有效縮短了施工工期。

4.2 施工進(jìn)度管理

通過(guò)BIM 技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度時(shí)間與BIM 信息化模型的相互結(jié)合，從而構(gòu)建其4D 模型，再通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件直觀清楚地顯示出來(lái)，將施工進(jìn)度計(jì)劃和實(shí)際施工使用的時(shí)間進(jìn)行對(duì)比分析，分析結(jié)果通過(guò)圖形和或者表格的形式反饋出來(lái)，促使施工進(jìn)展更加清晰、準(zhǔn)確，便于提前制定相應(yīng)的解決方案及對(duì)策，為優(yōu)化和完善施工方案奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。應(yīng)用BIM 技術(shù)的關(guān)鍵是如何構(gòu)建起信息模型，也就是更加先進(jìn)的5D 模型，包含了所有鋼結(jié)構(gòu)安裝的全部信息及數(shù)據(jù)。所謂5D 模型指的是在3D 建筑信息模型基礎(chǔ)上，再加上時(shí)間信息、施工造價(jià)信息等組成的更加完善的數(shù)據(jù)信息庫(kù)，包含了每個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸、數(shù)量、重量、施工工序、施工時(shí)間等全部信息。因此，在鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)模擬管理，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析生成更加優(yōu)化的材料供應(yīng)計(jì)劃和施工進(jìn)度計(jì)劃，保證每道工序的施工更加合理有效，信息數(shù)據(jù)的匯總更加及時(shí)有效，避免施工資金、施工材料等有效鋼結(jié)構(gòu)安裝進(jìn)度和效果。

4.3 提升工程質(zhì)量

應(yīng)用BIM 技術(shù)可大幅度提升鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量，鋼結(jié)構(gòu)工程在施工建設(shè)階段，不同的參建主體對(duì)質(zhì)量信息的關(guān)注各有側(cè)重，通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)，可為每個(gè)參建方提供便捷有效的指導(dǎo)和參考。比如在本工程施工中，采用BIM 技術(shù)代替了傳統(tǒng)經(jīng)緯儀、全站儀，平面圖紙已經(jīng)不再是二維圖紙放樣，而是構(gòu)建4D 甚至是5D 建筑模型，按照測(cè)繪放樣的結(jié)果進(jìn)行安裝，大大縮短了安裝時(shí)間，而且可有效提升安裝精度，保證了鋼結(jié)構(gòu)建筑施工質(zhì)量。和傳統(tǒng)放樣設(shè)備相比，BIM 技術(shù)放樣設(shè)備更加先進(jìn)有效，同時(shí)也解放了多余勞動(dòng)力，不斷降低了施工成本，而且大幅度縮短了施工工期。

4.4 信息實(shí)時(shí)共享

在鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)應(yīng)用BIM 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)共享，從而提升合同管理效率。BIM 技術(shù)不但具有很強(qiáng)的集成化，而且可實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的有效應(yīng)用，將規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理等集中到一個(gè)平臺(tái)上集成管理，從提升了管理效率。比如在BIM 模型中包含鋼結(jié)構(gòu)工程的全部項(xiàng)目信息，可保證各環(huán)節(jié)、各項(xiàng)目穩(wěn)定開(kāi)展。此外，通過(guò)BIM 技術(shù)還能有效解決鋼結(jié)構(gòu)存在的信息瓶頸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息及資源的共享和全體參與。尤其是在鋼結(jié)構(gòu)吊裝階段，通過(guò)MIB 模型信息共享，相同的信息無(wú)需多次重復(fù)輸入，保證各道工序可以高效、有序地開(kāi)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章結(jié)合工程實(shí)例，研究了BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)安裝效率提升中應(yīng)用，研究結(jié)果表明，BIM 技術(shù)是一種全新建筑工程施工技術(shù)，具有可視化、一體化、參數(shù)化、仿真性等特點(diǎn)，合理應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，可大幅度提升鋼結(jié)構(gòu)安裝效率和質(zhì)量，而且還能避免發(fā)生交叉碰撞等問(wèn)題，對(duì)保證施工質(zhì)量、提升施工效率、降低施工成本等方面皆有非常重要的意義，并且符合目前我國(guó)建筑工程綠色發(fā)展的要求，值得大范圍推廣應(yīng)用。