基于BIM的鋼結構數字化制造

劉俊

摘要：隨著經濟社會的發展，建筑信息模型的提出對于建筑行業各個專業和不同環節之間的協同合作及信息集成產生了重大影響，數字化加工制造技術對于提高建筑建造的效率也起著越來越重要的作用。通過對鋼結構建筑從設計到數字化加工制造階段信息模型數據要求的分析，提出基于數字化加工制造的的應用技術，希望通過本文對于BIM的鋼結構數字化制造技術的應用能夠為以后的具體工作起到實際的參考和借鑒作用。

關鍵詞：鋼結構；BIM技術；制造

1、鋼結構BIM的理論

BIM可將建筑物個階段的運作形成模型信息，對于各階段流程進行預測，建立可視的、可協調、可優化的整體數據模型，使各施工各階段的工作能夠緊密銜接，信息交流更加準確、通暢，提高了工程建設的效率和質量?，F代化鋼結構工程建設中，充分的應用了BIM的技術理論，

1.1 BIM技術的可視性

可形成鋼建筑物的實體三維圖形，能直觀的看到建筑物的整體面貌，并能對鋼結構工程的穩固性、安全性等做出評估。

1.2 BIM技術的協調性

增強了各個部門人員之間的溝通效果，更有利于相關人員直接、形象的表達自己的思路、觀點等，使鋼結構工程建設中的各種問題的溝通更為全面、準確，提高了問題解決的效率，提升了工程效益。

1.3 BIM技術的模擬性可真實的體現建筑物的外在、內在特點

相關人員可結合三維圖形對其進行進一步的優化、改進。使復雜、繁瑣的工程在現代科技的支持下更為完善、可靠，降低施工的難度，準確把握施工的銜接，以提高施工的速度和效益。

理論上，鋼結構BIM技術的應用可分為四個階段，第一階段，規劃階段，形成工程的大概思路，對工程場地進行策劃、分析，并應用BIM技術進行工程的性能預測、估算工程成本；第二階段，設計階段，這一階段的重點是方案的論證和設計的初步形成，通過可視化設計直觀的參考、分析工程情況，協調各方意見，對工程量進行統計，分析工程性能分及管線設計等；第三階段，施工階段，建立施工進度模擬，將施工環節數字化、直觀化，并對施工進行物料跟蹤，建立施工組織模擬，提高施工現場配合效率，確保工程的按時、按質完工；第四階段運維階段，這一階段的重點是對建筑物的維護管理，應用BIM技術建立工程的空間管理模型，并對建筑物的可能的災害進行分析、研究，建立災害的預防、應急模式，以提高工程的應用效益?？傊珺IM理論就是將工程的各個環節以數據信息的形式模擬出來，形成虛擬的建設施工過程，對每個環節可能存在的問題進行細化、深化，盡可能避免實際施工中的問題，降低施工風險，提高施工效益。

2、構成建筑框架的鋼結構組件

2.1鋼廠利用熱軋加工流程制成鋼結構原材料

鋼結構制造商購人這些原材料，并按照加工詳圖（詳細描述鋼結構中每個部分應如何制造的說明書）將原材料切割并制成用于建筑施工的梁和柱。制成后的鋼結構組件被運到施工現場，由鋼結構安裝工進行安裝。那么現場施工圖從何而來結構工程師的職責是設計、分析并驗證建筑的結構框架，并創建記錄結構設計的施工圖。結構圖紙中只包含對鋼結構制造的總體要求，即關于典型節點的說明。

2.2鋼結構詳圖

設計師再根據這些施工圖和總體的節點說明來設計具體的鋼結構組件和具體的幾何形狀，并創建加工詳圖，以便準確地指導鋼結構制造商如何制造建筑中的每一個鋼結構組件。加工詳圖中包含材料規格、大小、尺寸、焊接、螺栓連接、表面處理、涂裝要求等詳細信息。鋼結構施工圖中僅包含關于節點的總體說明，而加工詳圖則包含制造每個鋼結構組件所需的所有細節。詳圖設計師通常使用繪圖軟件“手工”創建加工詳圖或用專門的鋼結構詳圖設計軟件來創建加工詳圖。AutodeskRobobatRCAD就是一款利用數字“制造”模型來創建鋼結構詳圖的解決方案。需要注意的是，在建筑項目中，加工詳圖的數量要遠遠多于施工圖的數量。例如，為了記錄一一個用鋼量為1000噸建筑項目中的鋼結構設計，就需要大約70至80張施工圖紙和1000張加工詳圖。在將加工詳圖發布到制造環節之前，結構工程師需要檢查每一張圖紙，以驗證其中的信息與結構設計是否保持一致。鋼結構制造商通常使用數控機床自動切割鋼梁并制孔。有些制造商根據加工詳圖中的信息對數控機床進行手動編程。另外一些制造商則使用上面提到的數字化制造模型自動對數控機床進行編程。

3、將BIM擴展到制造環節

BIM怎樣滿足鋼結構制造商的需求呢正如制造業中基于CAD的模型能夠支持制造流程一樣，專門開發的建筑信息模型，如Structure等也可以支持結構制造流程。所有與鋼結構有關的圖形都已經包含在RevitStructure設計模型中。這些設計信息可以導人到CIS/2文件中（一種行業標準數據格式，用來交換鋼結構信息），便于在鋼結構詳圖設計應用中重新使用。RevitStructure設計模型中的鋼結構圖形和信息可以通過CIS/2文件導出，然后重新用到鋼結構詳圖設計解決方案中。將建筑信息模型用于鋼結構詳圖設計和制造環節，這樣便實現了全數字的從設計到制造流程。重復利用設計模型不但提高工作效率，省去用于創建制造模型的時間，而且還改進了制造質量，消除了設計模型與制造模型相互矛盾的現象。

4、結語

綜上所述，BIM理論與應用的優點在于能夠讓人直觀的看到工程結果，并對工程過程有一個詳盡的掌握。BIM的理論發展和應用符合我國信息化發展的總體要求，其應用存在著巨大潛力，是當前工程項目管理的核心技術之一，通過建模、出圖、渲染等實現工程的協同管理，促進設計部門與施工部門的信息交流，提高了施工的安全性、可靠性及效益。只是當前BIM理論與應用存在著一些缺陷，影響了其在工程項目建設中作用的發揮。即便如此，我國的BIM技術仍然發展迅速，已是當前工程項目管理的核心技術，并隨著建筑業的發展，相關的理論在實踐中不斷完善，其應用效率會不斷的提高，應用范圍也必將更加廣泛。

參考文獻：

[1]金仁.BIM與鋼結構的數字化制造[N].建筑時報，2015-01-29004.