BI M技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的應(yīng)用探討

閆飛，李茂省，于風仙，李波

（1.北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司，北京 100000；2.中科建通工程技術(shù)有限公司，北京 100000）

1 引言

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展， 鋼結(jié)構(gòu)工程在建筑中的應(yīng)用越來越廣泛。 然而，由于鋼結(jié)構(gòu)工程的復雜性和特殊性，傳統(tǒng)的施工方式已難以勝任其施工要求。 為此，BIM 技術(shù)應(yīng)運而生， 成為鋼結(jié)構(gòu)工程施工的重要利器。 BIM 以三維建模為基礎(chǔ)，可以在設(shè)計、施工、運營等多個階段提供全面的信息支持，同時可以更好地協(xié)調(diào)各方面的工作， 提高工程質(zhì)量和施工效率。 在鋼結(jié)構(gòu)工程中，BIM 技術(shù)尤其重要，不僅可以更準確地進行設(shè)計和施工，還可以有效降低工程的錯誤率和成本費用。因此，研究深入探討B(tài)IM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的應(yīng)用，以及如何充分利用這一技術(shù)提高施工質(zhì)量和效率。

2 鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的難點與問題

2.1 鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的難點

鋼結(jié)構(gòu)工程是一種快速、環(huán)保、集成度高的建筑工藝，廣泛應(yīng)用于物流倉儲、車站機場、展覽館、商場等各類建筑領(lǐng)域。但是，作為一項高風險的工程，鋼結(jié)構(gòu)工程的施工中存在不少問題和難點，需要在施工過程中認真應(yīng)對。 首先，在鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程中，工序復雜，需要高效的調(diào)度和協(xié)調(diào)。 鋼結(jié)構(gòu)工程施工的工序較多、較復雜，其中常見的包括腳手架架設(shè)、基礎(chǔ)建筑、柱連梁、墻體澆筑等等。 這些工序的調(diào)度需要高效的協(xié)調(diào)和管理，否則將極大地影響工程的進度和質(zhì)量。 其次，安全防護措施需全面、嚴格，鋼結(jié)構(gòu)工程是一項高風險的工程，因此，在施工中必須嚴格遵守安全規(guī)章和操作規(guī)程。 同時，對施工場地進行全面的安全防護，防止發(fā)生安全事故，是保障施工質(zhì)量和工人安全的重要手段。 最后，對施工人員的技術(shù)水平要求高， 鋼結(jié)構(gòu)工程施工對施工人員的技術(shù)水平和操作技能要求非常高。 施工人員需要熟練掌握鋼結(jié)構(gòu)連接、焊接和切割等技能，以確保施工質(zhì)量和安全[1]。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的風險

鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程中可能存在荷載計算不足或錯誤的問題，鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計荷載計算若不充分或計算錯誤，將對整個工程的穩(wěn)定性和安全性造成極大的影響， 引發(fā)嚴重的質(zhì)量事故。 在材料方面，金屬材料在長期使用過程中可能會出現(xiàn)疲勞和裂紋，特別是在強烈的風雨等惡劣環(huán)境中，因此，需要對金屬材料進行定期維護和檢查，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題。 在施工中，由于鋼結(jié)構(gòu)工程施工的工序較多、較復雜，可能會出現(xiàn)誤操作、疏忽等問題，造成安全事故和施工質(zhì)量問題。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的協(xié)調(diào)調(diào)度問題

鋼結(jié)構(gòu)工程施工的工序相對較多、較復雜，需要進行高效的調(diào)度和協(xié)調(diào)。 例如，柱連梁工序需要在基礎(chǔ)建筑完成后立即開始，否則會影響后續(xù)工程的進度和質(zhì)量，因此，需要對各工序施工進行協(xié)調(diào)和管理，以確保工程順利完成。 在施工材料的供應(yīng)和管理中， 鋼結(jié)構(gòu)工程施工需要大量的鋼材和焊接材料等，需要對施工材料進行充分的供應(yīng)和管理。 合理規(guī)劃施工采購計劃，確保不會出現(xiàn)材料短缺或浪費，有助于控制施工成本和保證工程質(zhì)量。 施工場地的組織和管理是鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的重要考量因素，需要對場地進行布置和標記，確保施工場地的清潔和有序[2]。 同時，也需要對現(xiàn)場安全進行全面的管理和監(jiān)控，保證施工作業(yè)的安全。

綜上所述， 鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程中存在著較多的難點和風險問題，需要進行全面的前期準備和規(guī)劃，以確保工程的順利進行和質(zhì)量的穩(wěn)定。 BIM 技術(shù)則可以在施工中積極處理相關(guān)問題和風險，以保證鋼結(jié)構(gòu)工程施工的順利完成。

3 BI M技術(shù)的特點

BIM 是一種以數(shù)字化設(shè)計為基礎(chǔ)的全流程建筑工程管理模式。 BIM 技術(shù)將建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管線及相關(guān)信息集成于一體，可以有效解決建筑工程信息傳遞中的不對稱問題，并提升建筑項目的設(shè)計、施工和運營管理水平。 BIM 技術(shù)可以在鋼結(jié)構(gòu)工程施工的全生命周期中使用，涵蓋了設(shè)計、施工、運營和維護等各個階段。 在設(shè)計階段，BIM 技術(shù)可以實時監(jiān)測項目各個環(huán)節(jié)和細節(jié)， 提高設(shè)計的精準度， 減少重復設(shè)計和時間成本。 在施工階段，BIM 技術(shù)可以對建筑工程的實現(xiàn)進行管理，縮短建筑周期并提升工程質(zhì)量。 在運營和維護階段，BIM 技術(shù)可以幫助運營和管理者實時得到項目數(shù)據(jù)，保證建筑的高效、安全、可持續(xù)性發(fā)展。 BIM 技術(shù)的特點如圖1 所示。

圖1 BI M技術(shù)的特點

BIM 技術(shù)具有多個特點，在多維模型中，BIM 技術(shù)可以更加精準地將建筑物以三維和多維模型展示，包括如何構(gòu)造、工程設(shè)備、建筑材料、施工日期等各方面信息。 在信息共享中，BIM 技術(shù)可以決定每個參與者對項目的訪問和分享權(quán)限，從而建立有效的溝通渠道和信息交流平臺。 BIM 技術(shù)還具有高精準度特點，可以實時監(jiān)測建筑工程的每一個環(huán)節(jié)和細節(jié)，提高精度，避免成本和時間浪費。 BIM 技術(shù)可以對整個建筑工程進行管理，從而減少資源的浪費，縮短建筑周期，優(yōu)化施工進度。 BIM 技術(shù)可以對工程進行智能設(shè)計，從而減少重復設(shè)計，提高設(shè)計質(zhì)量和效果。 針對工程標準，BIM 技術(shù)結(jié)合建筑部門的各項標準，可以實現(xiàn)組建建筑標準庫，減少標準過時及不同標準之間的矛盾問題。 在施工實現(xiàn)方面，BIM 技術(shù)可以在施工過程中，實現(xiàn)BIM 模型自動調(diào)整，并提供資料支持，保證施工質(zhì)量和安全。

4 BI M技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的應(yīng)用分析

BIM 技術(shù)可以保證施工質(zhì)量， 避免施工過程中的安全隱患。 施工單位可以根據(jù)相關(guān)設(shè)計需求與建筑規(guī)定，在施工前進行材料與建筑質(zhì)量控制工作。

在鋼結(jié)構(gòu)工程施工前期，BIM 技術(shù)可以大大提高工程的可靠性和安全性。 在設(shè)計階段，BIM 技術(shù)可以模擬鋼結(jié)構(gòu)工程的三維模型，將結(jié)構(gòu)、管線和設(shè)備等信息整合起來，幫助設(shè)計師更好地理解工程，并且避免了設(shè)計中的疏漏和錯誤。 此外，BIM技術(shù)還可以幫助工程師確保材料的準確性和一致性。鋼結(jié)構(gòu)工程的材料需要通過許多不同的生產(chǎn)和運輸渠道到達工地，可能存在質(zhì)量問題。 通過BIM 技術(shù)，可以對鋼結(jié)構(gòu)的材料進行數(shù)字化的跟蹤，確保材料的質(zhì)量并使其符合設(shè)計標準。 在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中期，BIM 技術(shù)可以提高工人的效率和安全性[3]。

通過BIM 技術(shù)， 施工人員能夠使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)安裝過程進行模擬。 這樣，他們可以更好地了解施工現(xiàn)場的情況以及材料的位置等信息，更加高效地完成任務(wù)。 BIM 技術(shù)還可以幫助施工人員進行協(xié)調(diào)和溝通，避免發(fā)生問題。 鋼結(jié)構(gòu)工程需要涉及許多不同的專業(yè)，如建筑、結(jié)構(gòu)和機電工程等。通過BIM 技術(shù)，各個專業(yè)可以共享信息和溝通，縮短工期，減少了不必要的成本和浪費。 在鋼結(jié)構(gòu)工程施工后期，BIM 技術(shù)可以幫助項目管理者進行維護和運營。通過BIM 技術(shù)，項目管理者可以查看鋼結(jié)構(gòu)工程的數(shù)字模型， 查找維護和修理需要進行的位置或工作。 這樣可以避免出現(xiàn)人工搜索浪費時間的問題，并且能夠提高維護和修理的效率。

5 BI M技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的優(yōu)勢與局限

BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越普及， 優(yōu)勢同樣十分明顯。 首先，BIM 技術(shù)可以更好地協(xié)調(diào)和整合各個施工階段，包括設(shè)計、構(gòu)建和維護。 它可以幫助工程師更好地理解和設(shè)計模型，并將其精確轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實構(gòu)造物。 其次，BIM 技術(shù)還可以優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)工程的整體效率。 通過數(shù)字化的模型，工程師可以實現(xiàn)更準確、更高效的構(gòu)建與施工，減少人力和材料浪費，從而降低工程成本。 此外，BIM 技術(shù)還可以精準控制整個施工進程， 提高生產(chǎn)率， 并提供更高質(zhì)量的維護和管理服務(wù)。 最后，BIM 技術(shù)還可以在施工期間提供更安全和可持續(xù)的環(huán)境。通過使用BIM 模型，工程師可以預測施工期間存在的風險和安全問題，并在施工前進行必要的調(diào)整和改進。此外，BIM技術(shù)還可以提高對環(huán)境和社區(qū)的關(guān)注， 減少對自然資源的損害，并提供更可持續(xù)的建筑解決方案。盡管BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中具有多種優(yōu)勢，但它仍存在一些局限性。首先，BIM技術(shù)需要更高水平的技能和培訓， 以便有效利用和應(yīng)用數(shù)字化的模型。 如果缺乏必要的培訓和技能，可能會導致不適當?shù)膽?yīng)用和誤解。 其次，BIM 技術(shù)需要更高的投資。 雖然使用BIM模型可以在施工期間降低成本， 但是數(shù)字化的模型需要更多的技術(shù)和設(shè)備的支持，這可能需要更高的投資。 在一些相對落后的地區(qū)，BIM 技術(shù)可能尚未廣泛普及，這種技術(shù)的推廣可能需要更多的支持和資金。

總體來說，BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景， 隨著技術(shù)進步和經(jīng)驗積累， 它的應(yīng)用將更加普遍和反復。 未來，應(yīng)加大對BIM 技術(shù)的研究和發(fā)展力度，針對目前存在的局限性和問題，進行深入探索和解決。 同時，應(yīng)該推動工業(yè)化和數(shù)字化生產(chǎn)的發(fā)展， 以更好地整合鋼結(jié)構(gòu)工程和BIM技術(shù)，降低成本并提高效率。 此外，未來應(yīng)加強對BIM 技術(shù)的培訓和教育，提高施工人員和工程師的數(shù)字技能水平，為數(shù)字化建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入強勁動力。

6 結(jié)語

BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中應(yīng)用的優(yōu)勢顯著， 可以大幅提升工程效率、控制工程成本、確保工程質(zhì)量。 BIM 技術(shù)與分析模型、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，不但可以實現(xiàn)全流程數(shù)控制造，同時也有利于環(huán)境保護和社區(qū)健康。 尤其在當前大力推進全社會低碳生態(tài)環(huán)保的背景下，BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的應(yīng)用將具有重要的促進作用。 同時為克服BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的局限性， 需要不斷提高鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域工程師和技術(shù)人員的數(shù)字技能水平，優(yōu)化BIM 軟件的設(shè)計和功能，降低BIM 技術(shù)的成本。 隨著技術(shù)不斷更新， 工程經(jīng)驗不斷積累，BIM 技術(shù)將更加成熟、普及和實用化，成為推動整個建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的強大動力。