BIM技術在裝配式鋼結構工程中的應用分析

王晨松 李浩浩

河南鑫渤建設工程有限公司

BIM技術在裝配式鋼結構工程中的應用分析

王晨松 李浩浩

河南鑫渤建設工程有限公司

2015年全國建筑鋼材價格持續走低，產能嚴重過剩，對鋼結構的推廣產生了積極有利的推動。但在中國人口紅利逐漸消失的今天，人工費占總價的比例正在逐漸上升，降低成本是建筑企業目前最為迫切的需求。隨著住建部對建筑產業的工業化和信息化推動，BIM技術的發展迎來了一個黃金發展期，技術方面正在不斷完善，應用領域從大型復雜的公共建筑逐漸向常規的工業廠房擴展。下面文章將會根據相關內容進行闡述，僅供參考。

鋼結構；BIM技術；應用

建筑工業化是實現建筑產品節能環保、質量可靠、生產高效、全生命周期價值最大化的可持續發展的新型建筑生產方式。在這種全新理念支配下，裝配式鋼結構已成為建筑工業化的主力軍。然而，裝配式鋼結構往往工程規模巨大、構件種類繁多、結構體系復雜，這給裝配式鋼結構工程的設計、施工、管理帶來諸多挑戰。BIM(Building Information Modeling，中文譯名：建筑信息模型)是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目全生命周期各種相關信息的工程數據模型，它具有可視化、模擬性、優化性和可出圖性五大特點。通過構建建筑信息模型，方便了裝配式鋼結構的設計、施工、管理及運營維護，具有巨大應用前景。

1 、BIM 技術

BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的簡稱，它不是指某一款軟件，而是一個包含技術和管理的行業概念，軟件只是它的應用平臺。BIM實際上是通過數字化技術，建立一座虛擬建筑，它的實施是為業主提供設計、施工、銷售、運營等的專業化服務。

BIM技術實現：①三維設計、不同專業設計之間的信息共享、虛擬設計和智能設計，設計碰撞檢測、能耗分析、成本預測等。②建設項目施工階段工程進度、人力、材料、設備、成本和場地布置集成管理及施工過程的可視化模擬，項目各參與方信息共享。③在計算機上執行建造過程，虛擬模型可在實際建造之前對工程項目的功能及可建造性等潛在問題進行預測，包括施工方法實驗、施工過程模擬及施工方案優化等。

2 、BIM 在鋼結構中的具體應用

2.1 深化設計環節的應用

深化設計是鋼結構從設計圖到工廠加工中間必須要完成的一項細化工作，是后續加工制作和現場拼裝的指導文件。BIM技術在詳圖設計方面有多款軟件支持，其中比較優秀的有：TeklaXsteel，Stru-CAD等。詳圖設計人員可以在可視化界面中根據設計圖紙真實尺寸將鋼結構模型在三維界面中創建出來。建模過程中，設計人員就可以通過調整視角及時檢查建模過程中的誤操作。模型創建完成確認無誤后，軟件根據用戶需要自動生成相應的鋼結構施工詳圖。

2.2 在碰撞檢測的應用

裝配式鋼結構設計、生產、施工都需要做到精密化，構件需要嚴格按照尺寸要求、質量要求、位置要求進行生產和安裝，BIM模型能夠以整合統一的理念，查找各項沖突列表，減少人工手動檢查所造成的紕漏。通過對三維設計的高效分析與協調，能夠及早預測和發現錯誤，避免因誤算造成的昂貴代價。完成碰撞測試之后，可以通過軟件自動生成文本、html格式的報告，模型中存在的沖突通過可視化的逼真渲染圖展現，也可以直接在項目中漫游查看其細部構造。

2.3 使用 Tekla structures 創建三維 BIM模型

使用Tekla structures創建三維BIM模型3D模型建好后：①檢查碰撞：選取所有部件-TOOLS-CLASHCHECK；②裝配檢查：選起所有部件-IN-QUIRY-ASSMBELY，選起所有部件-INQUIRYWELDEDPARTS-TOALL；③編號設置：SETUP-NUMBERING；如果是第一次：TAKENEWNUMBER；如果不是第一次：COMPARETOOLD；④實行編號：TOOLS-NUMBERING-FULL；⑤產生圖紙：DRAWINGGENERATINGATTANGEMENTDAWING；⑥選起所要的圖紙；DRAWING-LIST：所謂裝配檢查ASSEM-LY，就是要保證使每一個連接部件相互關聯，而不是獨立的個體.

2.4 施工模擬

對于施工模擬主要體現在以下三個方面：1)施工環境的4D模擬。基于建筑施工的BIM模型，對地形、平面與場景的渲染使得整個模型環境更加具有真實感。2)施工過程的4D模擬。基于Revit軟件創建的結構施工模型，結合Navisworks等軟件可以對建筑結構的整個施工工程進行可視化的模擬與分析，對每道工序進行定義與調整，實時跟進施工進度并根據最新的實際進度調整未來的施工計劃。3)施工方案的優化。管理人員可以直觀地觀察到不同時段的工程結構的施工進展和某一施工段或結構構件的詳細施工狀況，由此可以對多種施工方案的可實施性進行比較，進而為施工方法的優化提供支持。

2.5 BIM建模后形成的效果

(1)鋼結構 BIM三維實體建模出圖，其本質就是進行電腦預拼裝、實現真實的過程。首先，所有的鋼桿件、裝飾材料，節點連接、螺栓焊縫等信息都通過三維實體建模進入整體模型，該 BIM三維實體模型與以后實際建造的建筑完全一致。其次，所有設計圖均是利用三視圖原理投影生成，圖紙中所有尺寸，包括桿件長度、斷面尺寸、桿件相交角度等均是從三維實體模型上直接投影產生，完全實現電腦預拼。(2)通過建立實體模型，可以再模型中任意進行旋轉和查看材料屬性，并可以任意剖面，軟件并可以自動碰撞校核檢查，解決了結構與結構，結構與其他專業碰撞問題。

綜上所述，BIM技術的應用無疑對鋼結構建筑發展帶來福音，充分運用 BIM 技術，結合鋼結構設計與放樣的相關軟件，并貫穿于設計、制造及安裝的施工流程中，解決了鋼結構專業異型和曲面復雜結構系統的設計建模、深化設計和施工，逐步展示了在未來建筑BIM 概念的強大優勢而努力。

[1] 王愛蘭，宋萍萍，楊震卿，張強. BIM技術在裝配式混凝土結構工程中的應用[J]. 建筑技術，2015，03：228-231.

[2] 彭偉. BIM技術在鋼結構工程中的應用研究[J]. 四川水泥，2015，12：103.