BIM技术在装配式钢结构中的应用

【摘要】随着社会经济的发展，科学技术的进步，城市化加快了建设的脚步，人们对于装配式建筑的市场需求也在不断攀升，装配式建筑有建设速度快、受外部环境影响的因素少、可以减轻人力资源的投入成本等优点。对装配式钢结构施工的质量安全，可以借助BIM技术优化装配式钢结构的施工顺序，在很大程度上改变装配式建筑工程的施工管理问题现状，还可以强化工程建设目标的管控能力，提高装配式建筑的质量与安全，降低建筑行业投入的成本。本文针对BIM技术在装配式钢结构施工阶段的应用展开了分析和研究。

【关键词】BIM技术;装配式钢结构;施工阶段

BIM技术是Building（建筑物）、Information（信息）、Model（模型样本）三种词汇的首字母总称，意思是建筑信息模型，这种技术以三维数字技术为基础，结合了建筑工程项目各种信息的工程数据模型，可以进行工程信息的创建和管理，是项目工程中的数据共享平台。BIM技术的应用能够将整个装配式钢结构的施工过程以及工程进度通过数据的形式进行3D化的转变，并且可以直观地呈现出来，施工人员可以通过生成的3D数据模型，制定整个装配式工程的施工规划，完善工程中的施工过程，明确施工所隐藏的问题，从而能够有效地提高施工的质量与效率。

1.BIM技术在装配式钢结构工程施工中应用的优势

1.1提高装配式建筑工程管理水平

装配式建筑的工期很短，投入的人力成本比传统的建筑工程要低，在工厂中可以根据设计进行生产和制作，然后在现场进行安装。装配式建筑的钢结构在设计之后会在工厂内批量生产，利用大型机械设备以及精密的仪器建造，因此可以避免人工操作的失误行为，生产更加科学化[1]。工厂流水线可以保证零部件的质量都符合相关的标准，并且建造和拼装的时候可以保障质量。当前装配式工程取得了空前的发展，BIM技术发挥出了重要的作用，根据装配式钢结构施工项目获取到所有的建模数据，在正式施工之前，将整个钢结构进行结构拆分，区分出不同的结构主体，然后根据设计图纸投入到工厂进行生产和制作。确保制作完成、预制构件合格以后，就可以投入到现场进行安装和拼接，既可以缩短施工工期，又可以减少人力资源的投入。这种分组重装的形式会产生大量的建筑信息，BIM技术可以有效的整理装配式钢结构施工中的所有信息，优化整个建筑工程的施工流程，提高装配式工程的管理水平。

1.2加强钢结构施工方案设计质量

所有的建筑工程都会从项目的招标、引资阶段开始，就会按照参建的要求展开建筑工程项目的设计。装配式建筑工程和传统的建筑工程都会涉及到方案的设计，设计需要根据实际的施工现场情况进行。装配式钢结构施工之前，设计单位会进行实地勘察，对于整个施工的区域环境和施工条件详细了解，针对现场的施工重点和难点进行标注。利用BIM技术可以加强施工现场的信息采集准确度，还可以将测量的参数信息通过3D建模进行立体的展示。设计完成以后，还可以通过BIM技术进行三维的可视，发现施工阶段存在的风险和影响施工进度的全部因素，配合施工人员进行建设资源的调控，进行统筹调度，确保装配式钢结构的施工质量和安全。

1.3合理进行工程造价成本的调控

在施工以前，使用BIM技术可以了解到装配式建筑工程每个阶段投入的资金运行的情况，合理地进行造价控制。对于每个阶段投入的预算和成本，可以全面地进行了解，并能够对超出预算的环节进行分析和总结。在装配式钢结构的设计阶段，可以对钢结构的设计信息进行整合，根据模拟后产生的不同问题作出相关数据参数的调整，还能够设计出不同的备选方案，通过BIM技术可视图的显示去选择最优方案。同时还可以针对钢结构项目设计阶段造价管理中出现的问题进行预防和处理，完善和优化设计方案，能够对整个工程项目起到决定性的作用。所以在施工之前合理地使用BIM技术，能够进行工程造价成本的合理调控。

2.BIM技术的特点

2.1优化性

在装配式建筑工程的施工之前，需要施工单位、参建单位、设计单位、工程造价管理单位以及承包商的参与，涉及到的部门众多，施工工序流程较多，施工内容比较复杂。BIM技术的应用可以有效地减轻施工中的技术难点问题，优化装配式钢结构的施工工序，确保施工可以顺利开展。施工之前的准备阶段中，可以利用BIM技术制定详细的施工方案，利用几何信息与物理信息，将整个钢结构工程项目中的人力安排和物资资源进行优化和协调，明确每个施工环节的分工，分析施工工艺中的技术难点和重点，优化整个施工的设计方案和施工方案，合理地进行工程质量的管控，避免了一系列的潜在问题。

2.2可视化

BIM技术可以将装配式钢结构施工过程以及工程进度，通过数据的形式进行3D化转变直接呈现出来，施工人员能够通过3D数据模型对整个钢结构的施工过程制定详细的施工计划。BIM模型构建以后，整个装配式钢结构的整体信息就可以直观地进行展现，通过模型3D视觉图，进行数据分析，施工人员可以对于整个钢结构的内部和外部生产以及安装情况有所了解，确保其构建的精密程度。同时及时地发现装配式建筑工程中存在的问题，进行设计调整，调整后的效果也是可以预见的，改善了以往传统建筑工程中，由于实际施工中发生变动导致与设计图纸不符的问题，有利于装配式钢结构施工的顺利实施。

2.3模拟性

在BIM技术的3D模型构建中，施工现场的设计人员和管理人员要对于建筑过程中所涉及的相关数据进行统一的收集和管理，整理完成后的数据信息可以作为装配式钢结构模拟施工现场的依据，展现整个工程的时空情况，用于指导装配式钢结构工程的施工。施工人员可以通过BIM建模所构建出的三维立体性的建筑模式，对于钢结构施工的细节变化进行实时性参数调整。借助BIM技术的工程进度图表展示，进行对比和分析，完成自动化的运营管理模式。利用BIM信息，可以避免因人为因素而造成的施工影响，排查装配式钢结构施工中的安全隐患问题。通过设计图纸与施工现场的实测对比，可以直接发现问题的所在。

2.4协调性

BIM技术与装配式钢结构工程中各个环节所产生的数据和信息，可以通过BIM建模系统进行详细的整理并进行系统化的分析，如，钢结构的尺寸数据、装配式工程施工中各工段所使用的材料数据等等。通过BIM的信息化集成技术，在装配式钢结构施工管理期间，可以搭建出一个可以容纳整个工程数据的信息化数据库，随着施工进度的推进，各方均能够随时进行相关数据信息的更新，在最大程度上实现工程项目的质量监管。从而通过BIM信息资源的共享，在各个部门、各个环节之间进行优化，合理化安排施工人员，协调施工流程中存在的进度、质量等问题，确保装配式钢结构的施工进度以及施工质量在合理的范围内进行。

3.BIM技术在装配式钢结构施工阶段的应用研究

3.1前期设计阶段

装配式建筑在组装之前，设计人员要在施工前对于施工现场进行勘察，全面考虑影响施工的所有因素，包括天气、地形、周围建筑物等，采集相关的数据，将所有的因素进行综合分析，对于装配式建筑使用的建筑材料是否符合标准，施工中的具体要求等制定施工方案和建筑工程的管理计划。利用BIM就是将施工现场测量的数据和施工作业进行结合，能够明确钢结构在施工中的具体尺寸和规模，还可以提供各种建筑材料的性能对比。在完成装配式建筑的设计以后，还可以利用同模型进行误差识别，综合反馈各个参建部门的意见，随时进行调整和方案优化。BIM技术不仅仅具有协调性，更具备设计阶段的优化性。

3.2生产加工阶段

装配式PC构件需要融合各项专业的知识，按照建筑要求进行功能化和造型设计[2]。装配式钢结构施工中利用BIM技术可以针对项目设计、材料采购和施工过程等提供实时的动态信息，便于承包商、甲方、设计单位和施工单位的质量管理，利用穿行碰撞检测可以识别钢结构的部件质量系数，在钢材结构装配式建筑材料的生产加工时，可以根据展现的精确信息，调整加工的参数数据，降低容错率，提升钢结构装配式建筑材料的施工质量，根据生产标准对于每一个结构的PC构件进行质量强化。

3.3施工安装阶段

利用BIM技术可以模拟整个施工现场，对于装配式钢结构的进场以及吊装进行技术分析，明确整个工程的施工情况，优化施工工期，排查施工中存在的问题，有效地提高施工的质量与效率。利用BIM技术集成性的优势，可以将各种建筑构建模型与专业模型进行合并，汇聚所有模型的功能，整合相关的数据进行施工过程优化，实现信息数据的高效传输。BIM还可以进行5D动态的施工模拟，对于钢结构模型构件的施工作业来说，将所有的任务与计划导入进BIM系统中，明确工程进度与三维模型的数据连接，根据施工进度进行安装工时分配。还可以根据存在的数据差异，排查在施工过程中存在的问题。

3.4运维作业阶段

钢材结构需要考虑到钢材的特性，设计人员需要充分了解钢铁及其他建筑材料的特点，避免出现锈蚀等问题，同时火灾也是会影响到装配式钢结构的强度。如果产生了上述情况，就会对装配式钢结构工程造成严重的寿命影响。设计人员需要注意防腐、防侵蚀的问题，同时要注重施工中的质量与安全[3]。BIM技术的模型建构极大地方便了施工人员后续对于钢结构工程的维修和保养，确保其安全稳定的运行。装配式建筑的安装属于一种预制构件，不仅要考虑施工过程，还要加强竣工验收后的运维管理，让BIM技术的应用推动装配式建筑工程的发展。

4.总结

综上所述，BIM技术具有优化性、可视化、模拟性、协调性的特点，并且BIM技术在装配式钢结构施工中可以发挥出重要的作用，提高装配式建筑工程管理水平，有助于加强钢结构施工方案设计质量，还能够合理进行工程造价成本的调控。BIM技术在装配式钢结构施工中的应用主要体现在了前期设计阶段、生产加工阶段、施工安装阶段以及运维作业阶段。加强BIM技术的应用可以有效地进行质量控制，规范设计、生产、加工和安装环节，确保顺利施工以及验收合格，促进装配式建筑业的可持续发展。

【参考文献】

[1]贾表庆,汪兴文,顾磊.基于BIM技术的大型钢结构建筑智能建造关键技术应用分析[J].智能建筑与智慧城市,2022,06:114-116.

[2]黄轩安,史月霞,陈可楠,蒋俯传,殷平雪.基于BIM技术的装配式建筑全过程信息化管理与数字化建造方法研究[J].土木建筑工程信息技术,2022,1401:45-60.

[3]周峥,邓朗妮,廖羚,雷丽贞,刘睿敏.BIM技术在钢结构深化设计与施工中应用热点的知识图谱构建方法研究[J].土木建筑工程信息技术,2020,1203:16-21.

作者:姜雄 李英姿 秦志龙 欧阳骥 单位:湖南国防工业职业技术学院 湘潭固可得制造有限公司