基于BIM技術的鋼結構工程深化設計應用探究

尉雪梅

（中冶（上海）鋼結構科技有限公司，上海 201908）

自從工程師們擺脫了純手工的方式進行手工計算與手工設計，CAD、BIM等技術就在建筑行業當中流行開來。中國建筑業信息化率也在逐步提高，這其中由于CAD作為傳統平面組合設計，針對建筑結構與建筑設計發揮的效果并不理想。因此，基于BIM技術的鋼結構工程深化設計逐漸在世界流行，成為建筑業信息化進程的新秀，可以對施工時間、施工質量和施工成本進行管理，使工民建技術層次得以提高。獨立的信息板塊使各參與方無法有效進行合作，而BIM技術最強大的功能就是實現信息的共享，這種以各種信息技術為基礎演變而來的多方信息共享技術是建筑行業發展至今對信息技術的必然需求。

1 基于BIM技術的鋼結構工程深化設計應用的歷史與現狀

1.1 BIM技術應用現狀

BIM軟件的問世對建筑行業來說是一股熱潮，國內外的很多研究機構都把BIM技術當作重點研究對象進行深入探究。很多國家都掀起了BIM技術學習熱潮，BIM軟件也迅速的推廣開來并經受住了實際的考驗，得到了建筑市場的認同。BIM技術起源于美國，在一些發達國家的研究和應用比較早也比較成熟，我國對BIM技術的研究開展的比較遲，目前也不是很成熟，在2008年奧運會以及2010年上海世博會的推動下BIM軟件在我國建筑市場得到重視。這之后，很多建筑企業都開始關注這項技術，也有不少企業將BIM技術在建筑工程中的應用作為重點發展目標進行重點關注。直到現在，我國將近70%的建筑企業都在建筑工程項目中使用了BIM軟件和技術。

我國在BIM技術上的研究也取得了不少的突破和進展，國家也支持建筑行業進行信息化推動，重視BIM技術在建筑行業的信息中起到的作用，BIM技術的研究和應用將會越來越好。

1.2 BIM技術的發展應用的歷史

在過去很長的一段時間當中，BIM技術定義眾說紛紜，這實質上是由于對BIM技術的使用途徑不同造成的。出于使用途徑不同，BIM技術實質上是具有多種不同的定義。伴隨信息技術的發展，后由Fernbostan對BIM技術進行專業的名詞定義。隨后伴隨revitBIM建模軟件的出現，BIM技術的應用出現了翻天覆地的變化。由此，美國、歐洲各國、韓國、日本、英國紛紛以國家計劃的形式將BIM技術的應用于本國的建筑行業當中，至此一大批應用了BIM技術的優秀建筑作品涌現出來。而中國應用BIM技術稍晚于其他國家，中國應用BIM技術首先是在863計劃當中為BIM技術設置相應的表達與傳遞信息的標準，并在這一時期我國多所建筑院校設置了BIM技術研究實驗室開展相關的研究。同時，中國房地產協會分別在2010年、2011年出臺了中國當前BIM技術的應用研究報告。

1.3 基于BIM技術的鋼結構工程深化設計應用的意義

基于BIM技術的鋼結構工程深化設計應用的意義主要是在于提高信息的共享效率、實現了對項目全過程的管理與控制。BIM構建的模型呈現三維立體性，具有可視化的優點，能夠較好地對于不同構件之間的互動與反饋進行模擬。同時，基于BIM技術的鋼結構工程深化設計應用能夠減少不同設計師所帶來的各個專業施工圖紙交叉問題，真正意義上在設計階段就不同專業之間相互碰撞檢測和專業協調做出貢獻，最大限度減少投資，提高項目的施工效率。

除此之外，基于BIM技術的鋼結構工程深化設計應用的高度模擬性更是貫穿于項目的全過程，包括項目的施工方案的制定、施工順序的優化、進度的管控、后期運營維護和檢修、特殊情形下整體安全性評估等，這些都對項目的實施和運維有著重要的意義。

2 鋼結構工程的現狀和問題研究

2.1 鋼結構工程的特點

鋼結構工程是當前最為常見的建筑形式之一，這種建筑在結構以及使用場所上具有較大的優勢。因此，在近些年來關于鋼結構工程的研究層出不窮，而這其中最受到關注則是鋼結構廠房。

鋼結構廠房在結構以及使用場所、建造時間上都具有顯著的優勢。同時，鋼結構廠房自身對于地基的要求較傳統的廠房建筑更低，更加能夠適用于不同的土地地質條件。

地基深度

特點：鋼結構自重較輕，對地基的要求不高，地基深度比較淺，取土量比較少，成本較低。

框架結構

特點：鋼材料具有比較強的抗拉伸能力和比較高的機械強度，同等荷載的情況下受到的破壞比混凝土結構受到的破壞小，有比較好的抗震性能。

材料利用

特點：鋼結構建筑中使用的材料在改建時可以進行重復使用，節約材料成本，產生的建筑垃圾也比較少，符合綠色環保建筑的理念鋼結構廠房的結構簡單，使用模塊化進行組裝，組裝工作不復雜，工程量比較小，工期比較短。

空間利用率

特點：鋼結構建筑通常是單層建筑，不適合建設多層建筑，立體空間的利用率比較低，一定程度上造成了土地資源的浪費鋼結構建筑的耐火性很差，一旦發生火災會造成比較嚴重的后果。

性能維護

特點：鋼結構建筑中使用的材料很容易被銹蝕，需要經常進行維護而且維護成本比較高。

2.2 鋼結構工程改建的技術

鋼結構廠房改建的最關鍵的問題是保枕設計結果能夠與廠房的實際需要相吻合，在改建中主要注意以下的事項：①成本廉價，鋼結構廠房的改建投資并不是一蹴而就，它還是需要經常進行維護以保證使用的安全性，就此設計人員應保證質量的基礎上確保整體的質量在預怵的設計范圍之內；②荷載量計算，鋼結構廠房的結構設計中需要先計算各部分的荷載量，從而選取合適的鋼板材料，并且通過結構的調整使內力最大化；③加固結構，中國本身幅員遼闊，部分地區的氣候環境較為惡劣，出于對抗惡劣化氣候與環境的考慮，鋼結構廠房本身的加固使其中的重中之重，尤其是在鋼結構廠房的結構連接部位更是需要對此進行針對性的設計確保整體結構的穩定性；④性能維護，鋼結構廠房不同于其他的建筑，其根本目的是用作廠房。它需要降低自身的維護費用，這實質上也就是要求了鋼結構本身具備較強的抗腐蝕性能，這是設計師需要著重進行考慮的要點之一。

2.3 鋼結構工程改建的問題

目前來說，鋼結構工程改建需要著重考慮的問題如下：①鋼結構廠房改建施工現場存在較多的不確定因素，導致無法保證現場的施工效率。例如惡劣的天氣狀況、人員不足等都可能對于鋼結構廠房的建設存在不利的影響；②建筑工程環節信息溝通效率較低，就當前的鋼結構工程改建來看，傳統的鋼結構工程改建中由于資料管理工作的弊端，極易出現紙質文檔丟失的情況，造成鋼結構工程改建的困難。

3 基于BIM技術的鋼結構工程深化設計應用

3.1 利用BIM技術構建信息管理框架

建筑工程的信息管理工作是一個比較復雜的工作，因為它貫穿了整個建筑工程，從設計到工程每一步施工，再到工程完結后的交接工作等，都需要進行信息管理工作。但是目前大多的建筑企業在資料管理的工作方面成效不佳利用BIM技術進行建筑信息模型構建，能夠有效解決這種問題，BIM技術改變傳統建造過程中工程各參與方依賴文本書面的交流形式，有利于所有參與方在整個建筑周期中相互合作，而信息的統一整合到平臺當中，提高項目不同參與方的信息共享效率，也促使工程項目形成更加細致完善的管理形式。

3.2 BIM技術與鋼結構施工應用的價值優勢

BIM技術與鋼結構施工應用的價值優勢主要在于能夠提高信息溝通的效率，同時，減少手工繪圖的誤差與時間。例如在鋼結構整體的建設過程當中穿插了不同的方面工程師，使整體的方案更加合理，減少了后期由于不合理施工所帶來的返工損失。而且通過BIM技術的應用最大程度上使不熟悉鋼結構廠房建設相關事宜的人也能夠在最短時間了解工程的進展。

4 結束語

BIM技術最強大的功能就是實現信息的共享，這種以各種信息技術為基礎演變而來的多方信息共享技術是建筑行業發展至今對信息技術的必然需求。自從工程師們擺脫了純手工的方式進行手工計算與手工設計，中國建筑業信息化率也在逐步的提升，基于BIM技術的鋼結構工程深化設計逐漸在世界流行，成為建筑業信息化進程的新秀，可以對施工時間、施工質量和施工成本進行管理，使工民建技術層次得以提高。獨立的信息板塊使各參與方無法有效地進行合作，從而切實提高了工民建工程的溝通效率。