魯 璐 郭艷雙 任浩翔 吳歡歡 楊 罡

1 大跨度異型鋼結構概述

1.1 大跨度異型鋼結構的特點

大跨度異型鋼結構是1 種特殊的結構形式，其主要特點是具有較大的跨度和異型的鋼結構構件。大跨度指的是結構橫跨的空間范圍較大，通常超過60 m。異型鋼結構則是指在結構設計中采用了非傳統(tǒng)的鋼材形狀，如異型梁、異型柱、異型桁架等，不僅增加了結構的美觀性，還提高了結構的承載能力和穩(wěn)定性。這種結構形式被越來越廣泛地應用于體育場館、會展中心、航空航天設施等建筑項目[1]。

1.2 大跨度異型鋼結構的優(yōu)勢

大跨度異型鋼結構具有很多優(yōu)勢，在現(xiàn)代建筑中得到廣泛的應用。

首先，大跨度異型鋼結構能夠實現(xiàn)較大的跨度，這意味著可以搭建更寬敞的空間，對于一些需要提供大面積無柱支撐的場所非常重要，如大型會展中心、體育館、機場等建筑物。大跨度的設計不僅能夠提供更大的使用空間，還可以創(chuàng)造開放、舒適的環(huán)境，為人們帶來更好的體驗。

其次，大跨度異型鋼結構具有超高強度，這是由異型鋼材料本身的特性所決定的。異型鋼材料在制造時經過特殊的工藝處理，具有很高的抗彎強度和抗壓強度，因此大跨度異型鋼結構能夠承受更大的荷載，構建更安全可靠的建筑。對于一些處于極端天氣條件下的地區(qū)，如臺風頻發(fā)區(qū)域，大跨度異型鋼結構是一種理想的選擇。

最后，大跨度異型鋼結構在施工過程中也具有一定優(yōu)勢。相較于傳統(tǒng)的混凝土結構，異型鋼結構更輕便，可以減少施工過程中對地基和支撐結構的要求，從而減少了施工成本和時間。同時，大跨度異型鋼結構可以由工廠預制，然后直接運輸至現(xiàn)場進行安裝，這不僅可以提高施工效率，還可以減少對現(xiàn)場環(huán)境的影響。因此，大跨度異型鋼結構能夠在保證質量的前提下，實現(xiàn)快速、高效的施工。

綜上所述，大跨度異型鋼結構以其超高的強度、較高的剛度以及較短的施工周期等特點，成為理想的大跨度異型結構結構選型，在工程建設中具有廣闊的應用前景。

2 BIM 技術運用于大跨度鋼結構項目的優(yōu)勢

BIM 技術是一種利用計算機構建虛擬的建筑工程立體模型，并應用數字化技術構建相應數據信息庫的新型建筑概念。該技術不僅僅是指某一特定的建筑信息模型軟件或應用于建筑工程施工的特定工藝，而是隨著時代的發(fā)展逐步形成的綜合性技術。

2.1 提高項目的設計效率

異形鋼結構項目的設計難度相對較大，主要是因為其形狀和結構的復雜性。借助BIM 技術，可以通過三維建模和可視化工具，在快速、精確的環(huán)境下實現(xiàn)設計方案，并在不同場景下進行修改和調整。該技術能夠將設計方案以更加直觀的方式呈現(xiàn)給設計師，使得他們更好地理解和評估方案。同時，BIM 技術還能夠減少因設計錯誤而導致的重復工作和時間延誤。通過預先模擬和檢查完整的設計方案，可以及早發(fā)現(xiàn)潛在問題，并在施工前進行必要的調整，從而提高工程的質量和效率。綜上所述，BIM 技術對于異形鋼結構項目的設計具有十分重要的作用，能夠幫助設計師更好地處理項目中的復雜問題，并獲得更好的設計成果[2]。

2.2 提高鋼結構制造和施工的精確度

首先，通過BIM 技術，設計團隊可以在三維模型中精確地標注每個鋼結構元素的尺寸、形狀和位置，幫助生產線上的工人清晰了解每個構件的規(guī)格和要求，避免因圖紙標注不清楚而導致的制造錯誤，從而減少誤差和損耗。此外，BIM 技術還可以幫助優(yōu)化構件的布置和排列，減少不必要的材料浪費。

其次，BIM 技術可以將物理特性和材料信息嵌入模型。通過模擬材料的力學性能，設計師可以更好地評估結構的強度和穩(wěn)定性。BIM 技術還可以提供構件之間的連接方式和施工順序等重要信息，為施工人員提供準確的制造和施工指導，確保施工過程中的安全性和一致性。

最后，BIM 技術可以提高施工進度和質量。通過在模型中預先識別并解決潛在的沖突和問題，可以減少現(xiàn)場施工過程中的修改和調整，從而加快施工速度。BIM 技術還可以幫助監(jiān)測施工進度和質量，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，確保工程的順利進行，從而降低項目的風險和成本。

2.3 改善項目的協(xié)調和溝通

在大跨度異形鋼結構項目中，涉及多種專業(yè)和復雜的構件連接，需要不同專業(yè)之間密切協(xié)調和配合。而BIM 技術的應用可以將各個專業(yè)整合到一個模型中，提供更全面、準確的信息和數據。

首先，通過BIM 技術，設計團隊可以將土建、結構、機電等專業(yè)的模型融合在一起，形成一個綜合模型。這樣一來，項目團隊成員之間可以直觀地看到各個專業(yè)的設計和施工信息，并能夠實時交流和協(xié)作。同時，各專業(yè)之間可以共享模型信息，提前發(fā)現(xiàn)和解決潛在的沖突和問題，避免影響現(xiàn)場施工。

其次，BIM 技術可以提供更準確的構件連接方案。通過模型可以清晰地了解每個構件之間的連接方式和要求，這有助于保證施工過程的準確性，避免因連接問題導致結構安全隱患。

最后，BIM 技術還能夠模擬和分析不同連接方式的性能和影響。它可以模擬荷載和變形，評估連接點的強度和穩(wěn)定性，使得設計團隊可以在施工前預先優(yōu)化連接方案，提供更安全、高效的解決方案。基于BIM 技術的全新協(xié)調及溝通平臺，如圖1 所示[3]。

圖1 基于BIM 技術的全新協(xié)調及溝通平臺（來源：網絡）

2.4 項目的可視化和仿真分析

BIM 技術可以進行模擬和分析，預測可能出現(xiàn)的問題，如構件之間的碰撞、施工順序的沖突等。通過提前發(fā)現(xiàn)和解決這些問題，可以減少現(xiàn)場施工中的意外和延誤，降低項目風險。通過BIM 技術，項目團隊可以進行多種方案的比較和優(yōu)化，選取最佳的設計和施工方案，不僅可以提高項目的效率和質量，還能節(jié)約資源和成本。

3 BIM 技術在大跨度異型鋼結構項目中的應用

3.1 BIM技術在設計中的應用

在大跨度異型鋼結構項目中，運用BIM 技術可以有效提升技術方案的協(xié)調性，確保施工質量的提升。為了實現(xiàn)這一目標，需要在BIM 技術的設計過程中做好以下幾個方面的工作：

1）設計人員應使用適合大跨度異型鋼結構的軟件，如Tekla、Xsteel等，結合鋼結構項目的特點深入分析可視化的軟件圖紙。通過對每個構件和組件進行三維建模，可以確保模型的準確性和可靠性。設計人員應根據施工要求和設計意圖，在BIM 軟件中設置相應的參數信息，以保證施工過程中的材料和尺寸等參數準確。

2）為進一步提升模型制作的效果，設計人員可以利用軟件進行碰撞檢查。大跨度異型鋼結構項目往往具有復雜的構件和組件布置，容易發(fā)生碰撞和沖突問題。通過運用BIM 技術進行碰撞檢查，可以及時發(fā)現(xiàn)并解決設計偏差問題，確保施工過程的順利進行，提升施工質量。

3）設計人員可以構建參數化建模流程，如圖2 所示。通過設置參數化的模型，能夠實現(xiàn)對各項設計參數的快速調整和優(yōu)化。設計人員可以根據用戶需求和施工要求，自動生成詳細的參數圖和施工圖，提高軟件系統(tǒng)的使用效果和材料的運用效果。

圖2 參數化建模流程（來源：網絡）

通過以上措施，設計人員能夠充分利用BIM 技術的優(yōu)勢，在大跨度異型鋼結構項目中進行全面而準確的設計工作。BIM 技術的運用能夠幫助設計人員更好地協(xié)調各項技術方案，減少誤差和沖突；除此之外，還可以支持項目方與承包商之間的協(xié)同工作，實現(xiàn)信息共享互通，進一步提升項目的整體效率[4]。

3.2 BIM技術在施工管理中的應用

BIM 技術在施工管理中的應用非常廣泛。首先，BIM 技術在施工前期的平面規(guī)劃中發(fā)揮著重要作用。通過BIM 軟件中的建模功能，施工團隊可以創(chuàng)建精確的場地模型，從而規(guī)劃現(xiàn)場各個施工階段的作業(yè)內容和周期。這樣可以提前預測施工過程中可能出現(xiàn)的問題，并采取相應的措施進行解決，避免施工沖突和延誤。其次，BIM 技術在平面布置優(yōu)化方面具有顯著效果。利用BIM 技術，施工人員可以準確規(guī)劃鋼結構施工現(xiàn)場的平面布置，包括設備、材料和人員的合理安排。通過虛擬建模，能夠確保平面布置的合理性和可行性，不僅提高了施工效率，還可以降低施工現(xiàn)場的混亂和擁堵。最后，BIM 技術在施工資源管理方面也發(fā)揮著重要作用。通過建立準確的物料和設備模型，施工人員可以全面管理施工資源。他們可以準確計算物料和設備的需求量，并進行合理的配送和使用，從而避免資源浪費和成本增加。此外，BIM 技術還可以與供應鏈管理系統(tǒng)進行集成，實現(xiàn)自動化的物料采購和供應，進一步提高施工資源的管理效率[5]。

3.3 BIM技術在施工安全與質量管理中的應用

在大跨度異型鋼結構的施工現(xiàn)場安全和質量管理方面，BIM 技術與傳統(tǒng)的計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）模式相比，具有較大的差異性。通過BIM 技術的應用，可以實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的全面管理和監(jiān)控，提高施工效率和質量，降低施工風險。在大跨度異型鋼結構施工過程中，BIM 技術能夠及時準確地發(fā)現(xiàn)危險源，從而減少材料和機械設備等的損失，并能實時隔離危險源，有效保障施工人員的人身安全。

通過BIM 技術，施工團隊可以在施工現(xiàn)場設置3D 模型，模擬優(yōu)化吊裝和拼裝過程，避免發(fā)生設備碰撞和構件拼裝不精準等問題。在施工質量管理方面，BIM 技術可以校正和測量大跨度異型鋼結構的拼裝接口，并整合數據與模型基礎數據，以確保拼裝結果符合施工要求，實現(xiàn)施工過程的精細化和標準化，提高施工的質量水平。此外，可進行焊接節(jié)點的質量控制，以滿足焊接質量要求。

3.4 BIM技術在施工進度管理中的應用分析

在傳統(tǒng)的施工進度管理活動中，常常依靠技術人員的個人經驗結合網格圖等手段來設定工期或進度。但是這種方式不僅缺乏合理性，而且難以達到時間節(jié)點的精確性。對于建筑規(guī)模較小的項目，可以使用傳統(tǒng)的施工進度管理系統(tǒng)進行管理工作。而對于大跨度鋼結構工程這種具有復雜性和高風險性的項目，傳統(tǒng)的管理方式已經無法適應。所以，在大跨度異型鋼結構工程中，可以利用BIM 技術建立建筑信息模型。通過數字化的計算方式，促使設計人員實時更新數據模型，并且能夠精確分析施工進度中關鍵節(jié)點的動態(tài)。

BIM 技術的應用使得施工進度管理工作更加科學、高效。首先，通過建立建筑信息模型，可以將施工計劃與設計模型相結合，實現(xiàn)進度的可視化。其次，BIM 技術可以細致分解施工過程中的各項任務，明確每個任務的開始時間、持續(xù)時間以及結束時間，從而形成一個完整的施工進度計劃。最后，通過模擬和仿真，BIM 技術能夠預測和分析施工過程中可能的延誤，提前制定應對措施，以保證工期。

4 結語

在大跨度異型鋼結構項目中，運用BIM 技術可以提升設計水平，優(yōu)化工程方案，提高施工質量。BIM 技術可以幫助設計人員進行可視化的軟件圖紙分析，建立準確的三維模型，確保參數信息的準確性。通過應用BIM技術，大跨度異型鋼結構項目可以更加精確、高效地進行設計和施工，為建筑行業(yè)的發(fā)展帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。因此，應充分重視BIM 技術的學習和應用，不斷探索和創(chuàng)新，推動大跨度異型鋼結構項目的智能化發(fā)展。