大跨度钢结构施工技术及BIM应用研究

杨柳

摘    要：随着我国建筑行业相关技术的不断发展与完善，在建筑工程当中越来越多的应用到钢结构工程施工。为了更好的将大跨度钢结构施工技术应用到建筑工程当中，顺应时代发展的潮流，将BIM技术应用到大跨度钢结构工程当中。这样可以进一步的提高大跨度钢结构的施工质量、施工安全以及施工效率。文章首先对BIM技术的概念与特点进行简要阐述，其次就现阶段我国大跨度钢结构工程施工过程当中的难点进行了详细的分析，最后针对BIM技术在大跨度钢结构施工中的应用进行了探讨与研究。

关键词：大跨度钢结构;BIM技术;施工技术;应用研究

1  引言

建筑行业作为我国国民经济的支柱性产业之一，近些年来，虽然得到了不小的发展，但是其发展速度越来越缓慢。这其中主要的一部分原因就是我国建筑行业属于粗放型管理模式，建筑相关的工艺技术相对落后，没有信息化的精准管理平台。这也给大跨度钢结构工程施工带来了一定程度的影响。随着BIM技术的诞生，改变了传统的建筑工程设计、施工以及管理模式，为建筑行业提供了一个新的创新方向。可以说，BIM技术应用到建筑行业是其一次全新的业界革命，它为建筑行业创造出惊人的经济价值。

2  BIM技术的概念

BIM技术就是借助计算机技术对其建筑工程进行三维立体建模，然后再利用数字化技术将实际建筑工程的数据与所建立的三维立体模型相结合，构建信息数据库。由此可知，BIM技术不仅仅可以展现某一类特定的建筑信息模型，又可以展现建筑工程施工过程中某一项特定的工艺方案，可以说BIM技术是随着时代的发展而产生的一种全新的建筑概念。

3  BIM技术的特点

3.1  可视化特点

在BIM技术中建立建筑信息模型，不仅可以展现出建筑工程的几何模型相关的内容，还可以将相应的物理知识融入其中，形成多元化的知识融合，这样一来就可以把建筑工程的实体以模型的形式展现给人们。不仅如此，BIM技术的可视化特点还包括建筑工程施工的进度以及相应的成本投入等内容，可以根据相应的进度效果图以及材料报表，及时、准确、科学的对工程的各个阶段进行有依据的决策。

3.2  协调性特点

在一项建筑工程当中，从刚刚开始着手策划再到对其进行设计以及后续的工程施工，都需要各方面相关单位与部门的积极配合和协调。像大跨度钢结构这种施工难度比较大的工程，更是需要大量的沟通与协调，借助BIM技術可以改变传统模式中沟通与协调不足造成建筑工程相关的工作效率不高等情况。

3.3  优化性特点

建筑工程的设计与运维这两个阶段，需要对其操作与管理进行实时的优化，通过利用BIM技术，可以更好、更科学、更合理的对相应部分进行优化。特别是近些年，建筑工程的结构越来越复杂，对建筑的设计与施工要求更加的高，单单依靠人力很难确保建筑工程施工的质量与效率。而BIM技术的应用，可以有效解决这一难题。

3.4  信息输出性

通过将BIM技术应用到建筑工程当中，可以实现对建筑物实体的可视化与形象化演示，同时还可以精准、快速的进行相应的三维模型构建以及生成相应的检查报告等，并将这些及时的提交给业主，这样可以实现建筑工程相关信息的快速输入与输出。

4  大跨度钢结构工程施工难点

目前来说，我国在进行大跨度钢结构工程施工的时候还存在着一些难点，具体如下。

4.1  施工技术相对复杂

在大跨度钢结构工程施工的过程当中，不但涉及到诸多的施工工序，而且有很多的工作都存在着交叉作业的情况，这就需要与大跨度钢结构工程施工的相关单位与部门之间进行大量的沟通与合作，因此，在施工过程中经常会出现较为复杂的组织与配合工作。

4.2  现代预应力技术的应用

现代预应力技术是应用于大跨度钢结构工程施工当中的一种新兴技术，它可以更好的对大跨度钢结构体系进行拓展，同时还能对传统的大跨度钢结构工程进行相应的结构形式的创新。这其中比较典型的例子有：张拉膜结构形式等。

4.3  构件精确度高

大跨度钢结构工程施工在我国一般都属于国家级的大中型建筑工程施工，在进行大跨度钢结构工程施工的时候，为了实现其自身的优势与特点，不仅是要求其施工质量，还必须确保施工过程的安全。这就要求大跨度钢结构工程施工中所涉及到的结构件必须要有很高的精准度，只有这样，才能够更好的保障大跨度钢结构工程施工质量符合相关的设计要求与标准要求。

4.4  焊接难度高

在进行大跨度钢结构工程施工的时候，会有非常多的焊接工作，而且要求焊接质量要达到一级焊接标准，这不仅仅是增加了大跨度钢结构施工中的焊接工作量，同时，也增加了大跨度钢结构施工中焊接的难度。

5  BIM技术在大跨度钢结构中的应用

5.1  三维钢结构模型数据库建立

在进行大跨度钢结构工程施工建设的时候，可以根据业主提供的二维图纸，利用BIM技术对其钢结构件进行三维建模并输入到模型数据库当中，实现二维图纸向三维模型的转换。通过建立相应的模型数据库，可以在工程施工的前期直观的对整个大跨度钢结构工程的整体结构与施工流程进行动态把握与了解，利用三维还原原理，可以对施工过程进行模拟，这样可以更好的对施工工艺进行编制以及更合理的安排资源，这样一来就可以在大跨度钢结构工程项目在初期甚至是投标阶段就可以对整个的项目工程进行科学的部署以及合理的规划。这对工程的具体施工以及招投标工作有很大的帮助。

5.2  结构吊装验算及模拟

大跨度钢结构工程施工过程中的重点与难点是吊装的分析与计算，通过与BIM技术中的三维模型进行结合，可以还原钢结构数据与吊装模型，然后借助相应的结构软件对钢结构进行整体或者是分片区的进行重量以及重心的计算，同时，还可以对吊装站位进行模拟计算，这样一来可以在很大程度上提高吊装工艺的准确性以及大跨度钢结构吊装施工的安全性。

5.3  细部节点设计及碰撞检查

在进行大跨度钢结构工程施工的时候，首先可以借助BIM技术对相关的结构构件建立三维模型，然后在依据原有的大跨度钢结构设计对其进行科学的、合理的优化。同时，还可以通过三维模型来构造其截面绘制图和进行二次碰撞检测。这些手段都可以在一定程度上提高大跨度钢结构有关的设计的合理性，降低其设计与施工过程不符的情况发生，进一步提高大跨度钢结构工程施工的质量与施工工作效率。

6  结束语

综上所述，随着我国计算机技术与现代化信息技术等的不断发展，建筑行业也将迎来崭新的发展模式，而BIM技术在建筑行业的应用则有效的推动建筑行业的发展，不但可以在一定程度上降低大跨度钢结构工程施工的难度，而且还能够对其施工管理进行科学、合理的优化。虽然说我国目前建筑行业应用BIM技术还不少很成熟，相关的法律法规以及实施标准也有待进一步完善，但是，相信随着我国综合国力的不断发展与进步，BIM技术在建筑行业，特别是大跨度钢结构工程施工过程中一定会有更广阔的发展空间。

参考文献：

[1] 夏生生.大跨度钢结构施工技术及BIM应用研究[J].建材与装饰，2017（39）.

[2] 洪秀君，苏龙辉.BIM技术在大跨度高空三维天幕钢结构施工中的应用[J].工程质量，2018（12）.

[3] 杨振宇，周光毅，唐家如，周垚臣.BIM技术在复杂空间结构中的应用[J].建筑，2014（19）.

[4] 陆伟.大跨度钢结构施工技术及BIM应用研究[J].建筑技术开发，2017（19）.

[5] 许洪云.BIM技术在复杂装配式钢结构中的应用[J].山西建筑，2018（20）.