BIM 技術在鋼結構施工精細化管理中的應用

林翔，南勃，王超，楊圓圓

（中國十七冶集團有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

0 引言

隨著建筑行業的快速發展，鋼結構工程在各類建筑項目中得到了廣泛應用。鋼結構具有高強度、輕質、施工速度快等優點，為實現綠色建筑和可持續發展提供了有力支持。然而，鋼結構施工過程中的精細化管理對于提高工程質量、效率和安全具有重要意義。近年來，BIM 技術在建筑領域得到了廣泛關注和應用，為鋼結構施工精細化管理提供了全新的解決方案。王曉輝等[1]分析了BIM 技術在施工過程中的精細化管理方法和效果，為鋼結構施工現場的精細化管理提供了有益參考。張海燕等[2]認為BIM 技術在鋼結構施工管理中的應用如設計、施工、質量檢測等，對提高鋼結構施工的質量、效率和安全具有積極意義；Zhang[3]等提出了一種用于提高鋼結構施工安全管理的方法，可以有效地提高鋼結構施工的安全性能，為鋼結構施工安全管理提供了新的解決方案。本文在以上研究成果的基礎上，全面梳理了BIM 技術在鋼結構施工各階段應用，系統地闡述其實際價值；結合實際案例分析，展示BIM 技術提高施工質量、效率和安全的作用；并提出將BIM 技術與鋼結構施工精細化管理相結合的觀點，為鋼結構施工的高質量、高效率和安全性提供理論支持。

1 鋼結構施工精細化管理的主要內容

1.1 鋼材的采購與儲存管理

鋼材的采購與儲存管理是鋼結構施工中至關重要的環節，對于確保項目順利進行具有重大意義。在采購過程中，需要對鋼材的規格、質量、價格等方面進行全面評估，以確保選購到符合設計要求和質量標準的鋼材。同時，還需與供應商保持良好的溝通，以便在項目進度或者設計變更等情況下，能夠及時調整鋼材供應計劃，確保工程進度不受影響。儲存管理方面，鋼材應按照規格和類型進行分類存放，避免因混亂而導致施工中使用錯誤的材料。合理規劃倉庫空間，使得鋼材的存儲、搬運和出庫更為便捷。同時，要注重鋼材的防腐處理，避免長時間存放導致鋼材表面生銹，影響其性能和使用壽命。通過實施有效的庫存管理，可以降低材料損耗，提高材料利用率，從而降低工程成本，為項目的順利進行提供有力保障。

1.2 鋼結構制作與預制

鋼結構制作與預制是鋼結構施工的關鍵環節，直接影響到整個工程的質量與安全。在制作過程中，需要嚴格遵循設計圖紙的要求，對鋼材進行精確的切割、成型、打孔等工序。為確保制作的精度和質量，應采用先進的數控設備，如數控切割機、自動焊接機等，提高生產效率和產品質量。預制環節是將鋼結構制作好的構件進行組裝，形成相對獨立的結構單元。在預制階段，需要對構件進行編號、標識，便于在后續的安裝過程中快速定位。為提高預制效果，可以采用模型拼裝的方式，模擬鋼結構的實際安裝情況，以檢查拼接的準確性和預制構件的質量。鋼結構制作與預制過程中，質量控制至關重要，需要對鋼結構制作的每一個環節進行嚴格的質量檢查，確保其符合設計要求和國家標準。此外，在預制過程中，要重視焊縫質量的檢測，對于不合格的焊縫進行返修，確保預制構件的安全性和耐久性。同時，鋼結構制作與預制過程中的環保問題也需要重視。通過采取有針對性的環保措施，例如使用環保型焊接材料、設立專門的廢料回收區等，降低制作與預制過程對環境的影響。通過嚴格的鋼結構制作與預制流程管理和質量控制，可以有效提高施工效率，降低安裝難度，為后續的施工和安裝工程奠定堅實基礎。

1.3 鋼結構施工現場布置與施工順序

合理的現場布置可以提高施工效率，降低安全風險，同時也有利于材料和設備的有效管理。在布置過程中，需要考慮施工作業區域、材料堆放區、設備安放區等的位置，確保現場通行暢通，避免施工過程中的相互干擾。同時，合理布置現場臨時設施，如臨時電源、給排水、消防等，為施工提供便利。在施工順序方面，應根據施工方案和工程特點進行合理規劃。通常情況下，鋼結構施工順序包括基礎施工、主體結構安裝、次結構安裝、節點構件安裝、面層處理等。確保施工順序的合理性，有利于提高施工效率，減少返工和浪費。在施工過程中，還需密切關注工程進度與質量，確保各個施工環節有序進行。

1.4 鋼結構的安裝與焊接

鋼結構的安裝與焊接是鋼結構施工中的重要環節，直接關系到工程質量和安全。在安裝過程中，需要依據設計圖紙和施工方案，確保鋼構件的定位準確、連接牢固。為提高安裝精度，可以采用各種輔助工具和設備，如吊裝設備、定位器等。同時，根據施工現場的具體情況，合理調整安裝順序和方法，確保施工的順利進行。焊接作為鋼結構連接的主要手段，其質量對鋼結構的整體性能具有重大影響。在焊接過程中，應遵循焊接工藝規程和國家標準，采用合適的焊接方法和材料。對焊工進行專業培訓和考核，以確保焊接質量。焊接過程中，應實施嚴格的質量監督，對焊縫進行全面檢查，對不合格焊縫及時進行返修。此外，鋼結構安裝與焊接過程中，安全防護也是不容忽視的問題，需要落實各項安全管理措施，加強對施工現場的安全監督，確保施工人員的生命安全。

1.5 鋼結構的防腐與保溫

鋼結構的防腐與保溫是延長其使用壽命、保障結構性能的關鍵措施。在施工過程中，應嚴格按照設計要求和國家標準，選用合適的防腐材料和方法。鋼結構防腐處理通常包括除銹、涂刷底漆、中間漆和面漆等過程，旨在為鋼結構表面形成堅固的防護層，防止空氣和水分對鋼材造成腐蝕。在涂裝過程中，需要注意涂層的均勻性和厚度，以確保防腐效果。保溫處理對于某些特定用途的鋼結構，如冷庫、室內體育館等，能夠降低能耗，提高室內環境的舒適性。鋼結構保溫通常采用外保溫法，通過在鋼結構外側貼附保溫材料，形成保溫層。在選擇保溫材料時，要兼顧保溫性能、耐候性和環保性等因素，以滿足項目需求。

2 BIM 技術在鋼結構施工精細化管理中的應用

2.1 設計階段

在鋼結構優化設計階段，需要根據工程需求和相關標準，對結構進行合理的布局、選材和構件設計。通過運用結構分析軟件，可以對鋼結構進行力學性能和穩定性分析，以找出潛在問題并進行優化，降低成本，提高結構性能。施工圖細化與建模是將設計階段的成果具體化，為施工提供詳細指導，借助BIM 技術，可以將設計成果轉化為精細的三維模型，為施工過程提供可視化的輔助。同時，BIM 模型也有利于工程量的快速計算和材料采購計劃的制定，提高施工效率。設計協同與沖突檢測是確保設計質量和施工順利進行的關鍵環節，通過BIM 技術，各專業設計團隊可以實時共享模型信息，進行跨專業的協同設計。在設計過程中，BIM 軟件可以自動檢測模型中的空間沖突和不一致問題，提前發現并解決問題，降低返工風險。以某高層鋼結構建筑項目為例，設計團隊采用了BIM 技術進行優化設計。通過結構分析軟件，設計師發現了某些梁柱節點的受力情況不理想，于是對構件進行了調整和優化，利用BIM 模型為施工隊伍提供了詳盡的施工指導，使得施工進度得以順利進行。在設計協同與沖突檢測環節，各專業團隊及時發現并解決了鋼結構與管線、電氣等設施的潛在沖突，有效避免了施工現場的返工和延誤。

2.2 施工準備階段

施工模擬與方案優化有助于提前發現潛在問題，確保施工過程的順利進行，運用BIM 技術進行施工模擬，可以清晰地展現整個施工過程，從而對施工方案進行深入分析和優化。此外，施工模擬還能夠對施工過程中的安全隱患進行評估，提前制定應對措施，確保施工現場的安全。施工資源與材料管理對于保證工程進度和降低成本至關重要，通過BIM 技術，可以對施工資源進行統籌規劃，實現人力、設備和材料的合理配置。鋼材的采購、儲存和運輸等環節都需要嚴格的管理，以確保材料質量和施工效率。同時，通過BIM 模型與項目管理系統的整合，可以實現材料的實時追蹤，及時掌握庫存情況，防止資源浪費。另外，利用BIM 模型，可以快速、準確地計算工程量，為成本估算提供依據。準確的成本估算有助于項目預算的制定，降低項目風險，保證項目的經濟效益。以某鋼結構橋梁工程為例，在施工準備階段，設計團隊采用BIM 技術進行施工模擬，對吊裝、拼裝等施工過程進行了詳細分析，優化了施工方案，提高了施工效率。同時，團隊還針對施工過程中的安全隱患進行了評估，制定了相應的預防措施。通過BIM 模型實現了資源的統籌規劃，合理配置了吊裝設備、施工人員等資源，鋼材的采購、儲存和運輸過程得到了嚴格的管理，保證了材料質量和施工進度。在工程量計算與成本估算環節，項目團隊利用BIM 模型快速、準確地完成了工程量計算，為成本估算和預算編制提供了可靠依據。由此可見，施工準備階段的施工模擬與方案優化、施工資源與材料管理以及工程量計算與成本估算是鋼結構工程成功的重要保障。在實際案例中，BIM 技術的運用大大提高了施工準備階段的工作效率，降低了項目風險，確保了工程的順利進行。通過深入分析施工過程，優化施工方案，項目團隊可以避免潛在問題，提前制定應對措施，確保施工現場的安全與高效。在資源與材料管理方面，BIM 技術的應用使得項目團隊能夠更加精確地規劃資源，減少浪費，保證施工進度。此外，準確的工程量計算和成本估算有助于項目預算的制定，降低項目風險，提高項目經濟效益[4]。

2.3 施工實施階段

在實時監控與質量控制方面，利用BIM 技術和現場監測設備可以實時獲取施工現場的數據，對施工過程進行有效監控，及時發現質量問題，采取相應措施進行整改，確保工程質量。同時，通過與設計模型的對比，可以對施工質量進行評估，提高工程質量水平。在空間布局與施工進度管理方面，BIM 技術能夠為項目團隊提供清晰的三維視圖，更好地理解施工現場的空間關系，制定合理的施工順序和空間布局。此外，利用BIM模型與項目管理系統的整合，可以實時監控施工進度，對工程進度進行調整與優化，確保項目按照預定計劃進行。在工程變更與信息更新方面，隨著施工的進行，工程可能會出現變更，這時需要及時更新設計信息。利用BIM 技術，可以輕松實現設計信息的更新與同步，確保各參與方獲取到的信息是最新的[5]。這有助于減少因信息不一致導致的錯誤和返工，提高施工效率。以某大型鋼結構體育館工程為例，項目團隊采用BIM 技術進行實時監控與質量控制，及時發現并整改了施工過程中的質量問題。同時利用BIM 技術優化了空間布局與施工進度管理，實現了資源的合理配置，保證了工程進度。在工程變更與信息更新方面，BIM 技術幫助項目團隊高效地處理了設計變更，確保了信息的及時更新與同步。

2.4 施工驗收與后期維護

在鋼結構施工質量驗收方面，采用BIM 技術可以對施工成果進行全面評估，確保工程質量達到預期要求。通過與設計模型的對比，可以發現施工中的偏差和不足，為驗收提供依據。此外，BIM 技術還可以協助開展鋼結構的性能評估，為工程驗收提供更全面的信息支持。在鋼結構維護與保養建議方面，BIM 技術可以為建筑物的運營與維護階段提供詳細的信息，通過分析鋼結構的材料、施工方法和環境因素等信息，項目團隊可以為業主提供合理的維護與保養建議，以延長建筑物的使用壽命，降低運營成本。此外，BIM 技術還可以協助進行鋼結構的壽命預測，為業主提供更準確的設施管理依據，通過對鋼結構的材料性能、使用環境、加載情況等因素進行綜合分析[6]，可以預測鋼結構的使用壽命及可能面臨的風險。這有助于業主制定合理的維護策略，防范潛在風險，保障建筑物的安全與可靠。以某大型鋼結構商業綜合體為例，項目團隊采用BIM 技術進行了全面的工程質量評估，確保施工成果符合設計要求。同時為業主提供了詳細的鋼結構維護與保養建議，幫助業主降低運營成本，延長建筑物使用壽命。在鋼結構壽命預測及風險評估環節，項目團隊利用BIM 技術進行了綜合分析，為業主提供了合理的設施管理依據。

3 結論

本文通過全面分析BIM 技術在鋼結構施工精細化管理中的應用，揭示了BIM 技術在提高施工質量、效率和安全方面的重要價值。借助BIM 技術，工程項目團隊可以實現信息共享、協同工作、精確預測和風險控制，從而提高項目的整體質量和效率，降低施工成本，為實現綠色建筑和可持續發展提供有力支持。盡管BIM 技術在鋼結構施工領域具有巨大潛力，但其實施過程中仍然面臨一些挑戰。鋼結構施工企業在技術推廣和應用過程中，可能會遇到人才短缺、技術培訓不足等問題。現有的BIM 技術仍有待進一步發展和完善，以滿足鋼結構施工項目的不同需求。此外，關于BIM 技術在鋼結構施工中的標準化和規范化方面，相關政策和指導意見還需要不斷完善。針對以上挑戰，未來BIM 技術在鋼結構施工領域的發展方向可以從以下幾個方面展開：一方面，加強BIM 技術的研究與開發，提升其在鋼結構施工中的適用性和可操作性；另一方面，積極推進鋼結構施工企業的技術創新和人才培養，為BIM 技術在實際項目中的應用提供有力支持；此外，加強BIM 技術在鋼結構施工領域的標準化和規范化工作，為企業提供清晰的技術指導和政策支持。BIM 技術在鋼結構施工精細化管理中的廣泛應用，對建筑行業的發展產生了深遠影響。在此背景下，有關部門和企業應高度重視BIM 技術的推廣與應用，加大研發投入，推動行業技術創新。同時，建立健全相關政策和標準，為鋼結構施工企業提供有利的政策環境和技術指導，進一步提高鋼結構施工質量、效率和安全性，助力建筑行業的可持續發展。