BIM技術在裝配式鋼結構工程中的應用

高澤天

摘要：裝配式鋼結構工程在建設過程中，通過應用BIM技術，可以切實提高設計效率和施工效率，并順應節能減排的政策要求，有利于建筑行業的順利轉型。本文闡述了BIM技術的概念，就BIM技術在裝配式鋼結構工程中的具體應用展開研究和分析，僅供參考。

關鍵詞：BIM技術;裝配式鋼結構工程;應用

在市場經濟不斷深入的背景下，裝配式鋼結構工程的數量及規模不斷擴增。為給人們提供更為優質的居住環境，并提升工程質量，需要實現建筑工程項目與科學技術的緊密結合，推進建筑工程信息化發展。BIM技術在裝配式鋼結構工程的應用，能夠對裝配式鋼結構工程進行全生命周期管理，提高施工效率，值得借鑒與推廣。

1BIM技術概述

建筑信息模型（Building information model）技術是針對建筑工程的一種信息管理技術，具有先進性和科學性。這一概念于西方國家被首次提出，并得到了廣泛的應用。

近年來，我國也積極引進BIM技術，已經取得了一定的成效。BIM技術在我國建筑業的應用，掀起了設計技術的又一次革命，其通過構建三維建筑模型，將工程信息以數據的形式來進行輸入，再借助數字仿真技術，對建筑在實際使用過程中的信息、功能進行模擬，并消除建筑工程在設計、維護、施工以及管理等階段的信息斷層問題，為管理部門提供精確的數據，幫助其精確計算與分析，提升施工效率與管理水平，確保工程質量。

如今，我國的科學技術已經得到了巨大的進步，建筑工程也逐漸向智能化、信息化的方向發展，BIM技術在裝配式鋼結構工程中的應用只是建筑工程信息化的開端，關于其更好的發展，還需相關技術人員積極探索與發掘。

2BIM技術在裝配式鋼結構工程中的具體應用

2.1工程概況

本次研究以某一裝配式鋼結構住宅樓工程為例，總建筑面積為12036.78m2，結構設計是25層，層高間距為3m，建筑高度75m，室內外的高度差距是0.45m，縱向長度是31m，橫向長度為16m，該工程是“內核心筒，外鋼框架”的裝配式鋼結構。

2.2前期設計

基于BIM技術，構建起建筑信息模型平臺，將與工程相關的信息統一輸入到模型中，進行碰撞檢查，及時發現并解決其中的問題。首先采用Revit軟件建立相應的3D模型，對建筑的采光度以及能源消耗情況展開分析，并以此作為依據，在設計時保證建筑朝向及間距的合理性;其次需要構建鋼結構的節點模型，同時提供3D圖紙;接著利用Revit軟件中的模型清算構建的生產數量;最后通過Naviswork軟件及Revit軟件建立的3D模型，對具體施工過程進行模擬，為實際施工提供有效依據。

2.3建立模型

基于BIM技術，采用Revit軟件建立相應的3D模型，能夠針對初級用戶對簡單的工程結構進行設計。通過實踐，發現其存在以下幾項技巧：一是能夠根據個人或是團體的設計習慣，創建相應的項目樣板，便于后期項目模板定制工作的順利開展，并保證視圖參數、瀏覽器組織結構、出圖基本設置均符合工程師習慣與繪圖標準，進而提升設計的效率;二是基于現有族庫，建立專屬本項工程項目的構件族庫，提高結構的受力性能，同時確保建筑空間的完整性，避免出現構件凸出墻體的現象。通過采用異形束柱和對應的配套節點，建立起異形束柱族，準確的表達出了異形束柱模型，并對工程構件的預制裝配進行了模擬;三是對建筑模型中的信息深度進行有效明確，完善分析模型及物理模型的有效對接，并實現有效管理。另外，在此之后的采光評估與能耗分析，還要設置圍護結構的各項參數，因此不建議采用分析模型，達到提升模型性能的目的。

2.4采光評估

綠色節能理念的深入人心，促使建筑工程在設計過程中必須堅持與貫徹這一理念，并將其作為一項重要的評判標準。其中在進行建筑采光度的分析時，需要充分考慮戶型與窗墻比，按照最佳朝向及日照間距來個方面來進行詳細分析。在BIM模型的基礎上，采用美國的LEED標準，通過模型展開評估，角度選取范圍為順時針0-360度，每10度為一個節點，同時設置樓間距為10m，按照南北朝向進行排列，收集采光信息，對這些數據進行研究和分析。

2.5能耗分析

能耗分析同樣是綠色建筑的評判標準之一，Revit軟件中包括“冷、熱負荷分析”及“熱量分析”兩個模塊，通過對這兩個模塊的優化與分析，得出“外墻在應用高隔熱層時，其冷、熱負荷”均達到了最低值，接下來便是典型冷氣候隔熱層和典型溫和氣候隔熱層逐漸層增高，針對這一情況，可將之前以泡沫夾心混凝土的主要原料的外墻更改成高隔熱層

2.6節點模型

節點的穩定連接能夠維系裝配式鋼結構的穩定性。如今，鋼結構已經出現了許多新的節點模型，但其因安裝繁瑣、體系復雜等特點，只掌握在少數工程人員手中。在BIM模型的基礎上，建立相應的節點模型，能夠將圖紙的模擬性和可視化效果進一步提升，使生產商更為直觀形象的了解構件的的具體結構，同時在施工時，也可以幫助工作人員做到構件的正確安裝。

2.7碰撞檢查

裝配式鋼結構工程要求設計、施工等環節均達到精密化，其中對于構件的要求，需要做到尺寸、質量、位置的準確生產和安裝。基于BIM模型，借助其整合功能，對列表中的各項沖突進行查找，能夠避免因人為操作而產生的紕漏。同時在三維設計的協調與分析下，可以及時對錯誤進行預測和分析，并加以控制，避免發生不必要的損失。在碰撞檢測結束后，借助軟件可自動生成html或是文本等格式的報告，而模型中的沖突便可以渲染圖的形式展現，并實現對項目中細部構造的漫游查看。

2.8模擬施工

模擬施工是整個項目最為復雜和關鍵的階段，建立模型需考慮施工中的不確定因素，確保施工計劃與實際施工的一致性。Timeliner具有聯結項目進度表和三維模型數據的作用，向人們展示了四維的視覺效果，并將設計意圖、施工進度、施工計劃等具體情況做出了清晰表現。其中關于施工計劃的模擬，需要對工程項目的立面布置圖、任務欄信息、標注名稱等進行表示與設置。而對于施工進度的模擬，則以施工流程為主，具有較強的說明性，具體體現在以下三個方面：一是對施工環境采用4D的形式來進行模擬，增強了環境的真實感;二是對施工過程采用4D的形式來進行模擬，利用Revit軟件建立模型，再利用Navisworks等相關軟件對施工過程進行模擬、分析，實現對不同工序的調整與定義，保證實際施工進度與進度計劃相同，同時還能基于當前的施工進度，對以后的施工計劃進行調整;三是對施工方案采用4D的形式來進行模擬，利用不同時間間隔來逆序或正序模擬施工進度，便于管理人員了解實際的施工情況，進而對多種施工方案進行比較，最終選擇最優方案。

3結束語

綜上所述，隨著裝配式鋼結構工程數量及規模的不斷擴增，通過應用BIM技術，可以實現對裝配式鋼結構全壽命周期管理，并為機電、土木等專業構建有效的信息平臺，讓工作人員通過可視化的模型，對施工計劃進行實時調整，并優化施方案，促進建筑行業的更好發展。