基于BIM的钢结构数字化建造技术

杨高阳 叶晓东 姚焕成 王亚磊 李定山

(中建钢构武汉有限公司，湖北 武汉 430000)

基于BIM的钢结构数字化建造技术

杨高阳 叶晓东 姚焕成 王亚磊 李定山

(中建钢构武汉有限公司，湖北 武汉 430000)

在钢结构建造中应用BIM技术，将以项目为单位的模型及结构信息转换为以工序为单位的数据信息，具体体现在深化设计、材料采购、构件制造、构件安装等阶段的数据转换、数据共享、数据采集、数据跟踪等方面。通过模型信息关联、资源集约化、工程可视化、数据智能化，大幅提高了项目的生产效率和管理水平，也为建筑工程管理模式转型升级，实现建筑工业化提供了新的发展思路。

BIM，钢结构，数字化建造，模型信息关联，工程可视化

1 概述

建设行业最重要的发展是数字化建造新技术[1-3]，随着工厂化、信息化、自动化技术的不断进步，数字化建造技术正以前所未有之势使建设行业发生巨大转型[4,5]，同时越来越多的钢结构建筑采用数字化建造技术。

BIM技术在钢结构领域的应用与发展为工程方的信息共享与协同作业搭建了广阔的平台，同时也为钢结构数字化建造提供了新的思路，使钢结构的全面工业化管理成为可能[6]。通过智能工艺方案设计、数控设备联网集成、云计算技术等应用，大大降低了管理失误率和施工数据跨域传递的成本，为工程大数据库的建立提供了技术平台[7,8]。

2 钢结构BIM管理思路

钢结构全生命周期信息化管理(BIM)系统通过信息化手段对钢结构建造的四个主要阶段——设计、采购、制作、安装进行管理。系统通过三维模型及工程进度、造价等信息导入，创建5D钢结构工程信息模型，在企业设计管理、制造管理、施工管理、物资管理、安全质量管理等职能部门的内网客户端，形成基于建筑信息模型的动态管理系统，同时经审核过程中的循环检查后，业主、设计方、总承包方、施工项目部及制作厂等可通过外网浏览器了解项目信息，以进行各自的管理工作，实现钢结构专业工程设计、采购、制造、施工一体化管理。

BIM系统包括模型自动化处理、钢结构数字化建造、资源集约化管理、工程可视化管理、现代化终端应用五大功能，如图1所示。

3 钢结构数字化建造

钢结构BIM平台，将以项目为单位的模型及结构信息转换为以工序为单位的加工准备、采购、制造和其他跟踪信息，并具备过程管控功能。钢构数字化建造主要体现在深化设计、材料采购、构件制造、构件安装等阶段的数据转换、数据共享、数据采集、数据跟踪等方面。

3.1 模型信息关联

依托钢结构深化设计模型生成的BIM模型，实现数据的无损传递，在采购、制造、运输、安装等各个阶段可关联的查看施工清单、图纸、模型。

3.2 资源集约化管理

在未使用钢结构BIM平台时，采用传统的局域网络共享材料堆场及码单数据信息，同一项目材料信息只能一人使用，其他人员只能以只读模式访问，不能实时更新材料信息，经常导致材料重复使用，影响材料管理及工艺套料人员的工作效率。材料使用情况只能通过纸质报表层层上报，往往不能体现出材料使用的实时动态情况，时效性差。

在引入BIM技术后，采用现代数据采集手段，实时更新项目材料使用情况，通过BIM平台可自动生成各类材料报表，大大提高了材料使用的准确性及时效性。现场采集的材料及构件位置信息实时上传系统后，通过系统可视界面可精确查找厂内材料及构件的堆放位置，降低出错率，提高操作效率。

3.3 产品工位信息化管理

依托管理平台将钢结构作业流程细分为十余道常用工序和虚拟工序，指定零构件一一对应的工位路线，建立清晰的钢结构施工管理流程。所有应用项目和应用车间均能借助扫描等方式对工位路线进行实时状态反馈，实现对建造过程的跟踪，具体如图2所示。

3.4 建造过程实时跟踪

对施工的零构件粘贴系统自动生成的零构件标签，在完成相应工位的施工后，进行条码扫描，可将构件当前状态反馈到系统中。在施工全过程中，各工序有哪些零构件正在施工一目了然，对这些数据进行分类汇总，可实时掌握施工动态。

3.5 工程可视化管理

钢结构BIM平台可以将采集设备所采集的构件加工情况、运输情况、安装情况等，以不同的颜色在BIM模型上进行显示，使工程进度更加直观，各方人员都能实时形象的了解工程的建造进度，如图3～图6所示。

3.6 施工过程数据智能管理

通过钢结构BIM平台的应用，将估算、采购、材料、图纸、生产、成本、施工及合同等信息集成管理，形成项目信息数据库，可根据不同部门、不同阶段、不同业务系统需求进行数据输出，如表1所示。

表1 施工过程信息的集成与管理

序号系统模块报表序号系统模块报表1工程管理工程摘要表16生产管理零件工位配套表2工程管理工程任务摘要表17生产管理零件生产状态表3工程管理工程成本摘要表18生产管理生产任务唯一清单4工程管理材料清单报表19生产管理未完成工作报表5工程管理构件清单报表20生产管理项目工程量统计表6工程管理物料清单报表21工程计量估算清单报表7工程管理油漆清单报表22工程计量材料价格报表8工程管理成本分析报表23工程计量查询报表9工程管理材料预备情况表24工程计量估算报表10工程管理构件状态报表25工程计量估算附加费分析报表11生产管理工程任务概览26采购管理采购订单报表12生产管理构件状态报表27库存管理当前库存报表13生产管理工位标签28库存管理库存摘要表14生产管理构件工位路线报表29文档管理文档历史详细信息报表15生产管理构件工位配套表30文档管理文档注册信息报表

4 结语

BIM管理模式是实现建筑产品工业化、生产自动化的重要信息化手段。在我国钢结构建造中应用BIM技术，将以项目为单位的模型及结构信息转换为以工序为单位的加工准备、采购、制造和安装信息，打通了传统钢结构建造过程的信息壁垒，解决了施工过程信息共享和协同工作的问题，为钢结构数字化建造提供了新的发展思路。

[1] 余春宜.BIM技术在建筑工业化中的应用及对策研究[J].山西建筑,2017,43(9):225-226.

[2] 纪颖波，周晓茗，李晓桐．BIM技术在新型建筑工业化中的应用[J].建筑经济，2013(8):16.

[3] 张 蕾.BIM技术在我国建筑工业化中的研究与应用——以某PC住宅建筑为例[D].成都：西南交通大学，2016.

[4] 许 炳，朱海龙.我国建筑业BIM应用现状及影响机理研究[J].建筑经济,2015(3)：10-14.

[5] 李云贵，邱奎宁.我国建筑业BIM研究与实践[J].建筑技术开发,2015(4)：3-10.

[6] 龙玉峰，焦 杨，丁 宏.BIM技术在住宅建筑工业化中的应用[J].住宅产业,2012(9)：79-82.

[7] 王朝阳，刘 星，张臣友.BIM技术在武汉中心项目钢结构施工管理中的应用[J].施工技术,2015,44(6):40-45.

[8] 李建宏,李定山.BIM技术对钢结构制造厂管理水平的提升[J].钢结构,2014(6)：75-77.

ThedigitalconstructiontechnologyofsteelstructurebasedonBIM

YangGaoyangYeXiaodongYaoHuanchengWangYaleiLiDingshan

(ChinaConstructionSteelStructureWuhan.CORP.Ltd,Wuhan430000,China)

BIM technology was applied to steel structure construction. The model and structure information of the project was converted into data information of processes. Which was embodied in data transformation, data sharing, data acquisition, data tracking and so on in deepening design, material procurement, component manufacturing, component installation and so on. Through the model information association, resource intensive, engineering visualization, data intelligence, the project’s production efficiency and management level increased significantly. Which also provide a new development idea for the construction project management mode transformation, and achieving the construction industry.

BIM, steel structure, digital construction, model information association, engineering visualization

2017-10-22

杨高阳(1986- ),男,硕士,助理工程师

1009-6825(2017)35-0252-02

TU712

A