論裝配式鋼結構施工中BIM技術的應用

艾 巍

（中國電建集團湖北工程有限公司，湖北 武漢 430040）

BIM技術是指建筑信息模型，是對建筑施工技術的創(chuàng)新。利用BIM技術進行裝配式鋼結構施工，能夠利用建筑工程現(xiàn)有信息建設三維模型，使裝配式鋼結構能夠更加立體化，如果鋼結構存在不合理的情況，施工單位能夠及時發(fā)現(xiàn)，并對鋼結構進行科學合理的調整。BIM技術能夠針對鋼結構施工中出現(xiàn)的各類問題進行解決，方便施工單位對鋼結構施工進行全面化的分析和了解，從而為鋼結構施工質量提供保障。

1 BIM技術概述

BIM是指建筑信息模型，是一種在計算機輔助設計等技術基礎上發(fā)展起來的多維建筑模型信息集成管理技術。建筑施工項目信息量巨大，并且項目形式復雜。建筑工程項目信息具有表現(xiàn)形式多樣化的特點，如設計階段的設計圖紙、成本預決算文件等；各種建筑工程信息之間相互影響，如設計變更會引發(fā)工程成本、工程進度等的變化；建筑項目產(chǎn)生源頭較多，參與項目的單位也較多，不同參與單位都需要制定合理的建筑目標；建筑項目多變性及抗干擾性能力較差，由于建筑施工項目具有較強的復雜性使得影響項目的因素多，導致工程信息呈現(xiàn)出不斷變化趨勢。在建筑施工過程應用BIM技術，能夠對工程項目全壽命周期內各階段的工程數(shù)據(jù)進行積累、擴展、集成和分享。BIM技術所形成的建筑模式統(tǒng)一，能夠講建筑工程從規(guī)劃到運營過程中所產(chǎn)生的工程信息逐步整合，最終形成建筑模型，施工單位以及其他參與單位提供施工信息依據(jù)。運用BIM技術進行建筑工程施工，能夠幫助建筑單位對工程造價、項目工期以及工程質量等核心內容進行管理，可以看出BIM技術在建筑施工中應用的優(yōu)勢以及作用巨大。利用BIM技術，可以提高建筑施工設計質量，保證建筑工程項目預算符合建筑企業(yè)實際需求，提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本，還可以控制設計變更，降低設計、招投標與合同執(zhí)行的風險。

2 BIM技術特點分析

2.1 具有協(xié)調性

建筑工程施工過程中涉及到的部門較多，BIM技術在施工中應用，可以對施工內容、數(shù)據(jù)信息等進行整合，為施工工作提供加多的數(shù)據(jù)依據(jù)，保證施工作業(yè)能夠順利展開。BIM技術在建筑施工中應用，能夠對施工流程進行協(xié)調，減少施工過程中存在的各類問題，也能夠避免外界因素對施工質量造成影響。針對于建筑施工中無法解決的難題，可以利用BIM技術結合實際信息，建設立體化的三維模型，并對模型進行適當調整，有效解決施工過程中存在的問題，提高施工質量。

2.2 具有優(yōu)化性

建筑施工過程中，參與方要能夠與施工單位共同參與，并針對于施工技術難點進行優(yōu)化，保證施工作業(yè)能夠順利展開。BIM技術模型包含的數(shù)據(jù)信息較多，利用模型能夠對建筑結構具有全面性的了解。BIM技術構建的建筑工程模型，包含建設設計、實際施工都考慮在內，并能夠對建筑工程結構進行優(yōu)化，做好施工過程中質量控制問題，從而提高施工效果。

2.3 具有可視化性

利用BIM技術構建鋼結構模型，能夠把鋼結構信息更全面地展示在施工人員面前，實現(xiàn)裝配式鋼結構可視化，有效降低施工人員在施工過程中出現(xiàn)失誤的情況，并且還能夠規(guī)避施工風險，提升施工精細化程度。BIM技術具有可視化性，設計人員可以根據(jù)裝配式鋼結構實際情況進行設計，能夠有效提高施工過程的質量以及效果。針對于施工方案中存在的問題，可以根據(jù)BIM技術模型進行調整，保證裝配式鋼結構施工方案更加完善。

2.4 具有模擬性

BM技術裝配式鋼結構施工中應用，可以對施工的各個環(huán)節(jié)進行模擬。建筑施工單位在進行裝配式鋼結構施工過程中，施工人員可以根據(jù)BIM技術模型制定合適的應對措施，有效減少施工問題的出現(xiàn)，提高裝配式鋼結構施工質量。BIM技術可以利用立體的單位圖像對裝配式結構進行展示，模擬出施工現(xiàn)場的實際環(huán)境，根據(jù)模擬的施工環(huán)境，判斷出施工過程中存在的影響因素。隨著科學技術的不斷發(fā)展，BIM技術已經(jīng)逐漸實現(xiàn)構建四維圖像，保證模擬圖像更加全面。

圖1 BIM技術特點

3 裝配式鋼結構施工中BIM技術的應用

3.1 構件拆分

裝配式鋼結構施工過程中應用BIM技術，需要將裝配式鋼結構參數(shù)等導入到模型軟件當中，根據(jù)實際參數(shù)建設建設一個三維立體結構模型。裝配式鋼結構模型主要是包括鋼結構的詳細信息以及施工材料。形成基礎結構模型后，需要技術人員對裝配式鋼結構進行修正，保證符合鋼結構的實際施工情況，完成優(yōu)化后可以對結構模型構件進行拆分。

3.2 埋件布置

裝配式鋼結構在施工過程中需要考慮埋件位置，保證埋件位置的精確性，保證整體結構的穩(wěn)定性。在進行構件掩埋的過程中，需要嚴格遵守埋件布置規(guī)則進行布置。技術人員需要利用BIM技術構建出埋件的內嵌孔，并對梁柱模板中的鋼筋吊環(huán)形狀進行優(yōu)化和設計，合理安排鋼筋的吊環(huán)位置。在布置預制柱埋件的過程中，需要建設專門的預制柱內嵌孔，確保預制柱能夠與墻體進行有效連接。裝配式鋼結構中鋼板的高度需要根據(jù)實際施工要求進行確定，使模型構建更加符合施工實際情況。

圖2 裝配式鋼結構構件拆分示意圖

圖3 裝配式鋼結構埋件布置示意圖

3.3 場地布置

BM技術能夠對施工現(xiàn)場復雜的環(huán)境進行模擬，從而幫助施工人員能夠確定合理的施工方案，也可以利用BIM技術，根據(jù)實際的施工方案構建合適的施工模型，有利于幫助施工人員發(fā)現(xiàn)施工方案中存在的問題，及時對施工方案進行優(yōu)化和改善，選擇最佳的施工方式進行施工。在施工過程中，BIM技術主要能夠進行施工模擬和場地布置。裝配式鋼結構施工過程中，需要將構件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行組裝，之后才能夠進行施工。在進行構件組裝存放前，需要將構件進行合理存放，避免構件出現(xiàn)損壞的情況，從而影響施工的順利進行。BIM技術應用可以模擬施工現(xiàn)場的場地布置，將施工現(xiàn)場劃分為施工區(qū)、備料區(qū)、辦公區(qū)和宿舍區(qū)，保證能夠將構件存放在合適的位置。

3.4 采光分析

裝配式鋼結構施工的主要目的，是能夠促進建筑行業(yè)向著綠色節(jié)能建筑的方向發(fā)展。采光耗能分析是建筑是否符合綠色建筑重要的評判標準。采光與建筑窗墻、建筑戶型有著較為密切的聯(lián)系。采光分析過程中需要判斷建筑的朝向以及日照間距，從而確定建筑室內采光耗能量。施工人員可以利用BIM技術對建筑采光耗能進行分析，主要分析建筑所產(chǎn)生的能量以及熱負荷、冷負荷，通過對上述這幾方面的分析，能夠對建筑模型進行優(yōu)化。通過對建筑結構的優(yōu)化，施工人員可以使用高隔熱層的外墻，要能夠保證建筑中的冷負荷和熱負荷最低，并可以將原來的外墻泡沫夾心混凝土保溫層改為高隔熱層，有效減少建筑的采光耗能，還能夠保持室內溫度。

圖4 BIM技術4D施工模擬

3.5 節(jié)點模型建立

為了能夠保證裝配式鋼結構的穩(wěn)定性，需要建立節(jié)點模型，利用節(jié)點模型將鋼結構進行連接，避免鋼結構不穩(wěn)定導致制建筑質量出現(xiàn)問題，影響建筑的使用壽命。在進行鋼結構的連接過程中，先要應用新型鋼結構節(jié)點模型，但是由于新型節(jié)點連接的方式較為復雜，安裝工序較多，施工人員在掌握的過程中存在一定的困難，導致新型節(jié)點連接方式難以在實際施工中實施。BIM技術進行節(jié)點模型建立，能夠提高節(jié)點的可視化以及模擬性，有助于施工人員理解節(jié)點的安裝方式，并且能夠讓施工人員掌握正確的組裝節(jié)點，保證裝配式鋼結構整體穩(wěn)定性。

3.6 碰撞分析

裝配裝配式鋼結構設計，施工過程中需要對其進行精細化管理。裝配式鋼結構構件需要嚴格按照施工要求進行生產(chǎn)和安裝。BIM技術的應用能夠對裝配式鋼結構信息進行整合，并且能夠避免出現(xiàn)施工過程中人為造成的施工問題。通過BIM技術，能夠對鋼結構施工進行分析和協(xié)調，發(fā)現(xiàn)鋼結構安裝施工中存在的錯誤，做好施工質量控制工作，避免因為計算錯誤給建筑企業(yè)造成經(jīng)濟損失。BIM技術能夠迅速發(fā)現(xiàn)圖紙中存在的問題，如構件尺寸等錯誤。

3.7 施工模擬

BIM技術可以將三維模型數(shù)據(jù)與施工進度進行聯(lián)系，實現(xiàn)四維模型可視化。施工模擬能夠讓施工人員更好地理解施工意圖，以及施工方案和施工進度。BIM技術建設的裝配式鋼結構模型，是開展施工的基礎，具有較強的針對性以及說明性。施工模擬主要體現(xiàn)在三個方面，其中包括施工環(huán)境4D模擬。利用BIM技術模型對施工地形以及相關場景進行模擬，保證模型施工環(huán)境更加符合實際情況。施工過程中利用4D模擬能夠實現(xiàn)施工過程可視化，對施工過程進行分析，確定施工工序符合施工方案要求，有效加快施工進程。同時還能夠對施工方案進行優(yōu)化，針對施工存在的問題提出更加合適的解決方案，觀察施工過程中的施工進度以及施工詳細情況，加快施工整體進程。

4 結束語

綜上所述，裝配式鋼結構中應用BIM技術，能夠有效提高裝配式鋼結構施工效率以及質量，延長裝配式鋼結構壽命。BIM技術可以建立裝配式鋼結構模型，實現(xiàn)可視化，以便于施工人員發(fā)現(xiàn)施工方案中存在的問題，減少施工失誤，保證施工質量。