基于BIM技术的钢结构工程深化设计应用探究

尉雪梅

（中冶（上海）钢结构科技有限公司，上海 201908）

自从工程师们摆脱了纯手工的方式进行手工计算与手工设计，CAD、BIM等技术就在建筑行业当中流行开来。中国建筑业信息化率也在逐步提高，这其中由于CAD作为传统平面组合设计，针对建筑结构与建筑设计发挥的效果并不理想。因此，基于BIM技术的钢结构工程深化设计逐渐在世界流行，成为建筑业信息化进程的新秀，可以对施工时间、施工质量和施工成本进行管理，使工民建技术层次得以提高。独立的信息板块使各参与方无法有效进行合作，而BIM技术最强大的功能就是实现信息的共享，这种以各种信息技术为基础演变而来的多方信息共享技术是建筑行业发展至今对信息技术的必然需求。

1 基于BIM技术的钢结构工程深化设计应用的历史与现状

1.1 BIM技术应用现状

BIM软件的问世对建筑行业来说是一股热潮，国内外的很多研究机构都把BIM技术当作重点研究对象进行深入探究。很多国家都掀起了BIM技术学习热潮，BIM软件也迅速的推广开来并经受住了实际的考验，得到了建筑市场的认同。BIM技术起源于美国，在一些发达国家的研究和应用比较早也比较成熟，我国对BIM技术的研究开展的比较迟，目前也不是很成熟，在2008年奥运会以及2010年上海世博会的推动下BIM软件在我国建筑市场得到重视。这之后，很多建筑企业都开始关注这项技术，也有不少企业将BIM技术在建筑工程中的应用作为重点发展目标进行重点关注。直到现在，我国将近70%的建筑企业都在建筑工程项目中使用了BIM软件和技术。

我国在BIM技术上的研究也取得了不少的突破和进展，国家也支持建筑行业进行信息化推动，重视BIM技术在建筑行业的信息中起到的作用，BIM技术的研究和应用将会越来越好。

1.2 BIM技术的发展应用的历史

在过去很长的一段时间当中，BIM技术定义众说纷纭，这实质上是由于对BIM技术的使用途径不同造成的。出于使用途径不同，BIM技术实质上是具有多种不同的定义。伴随信息技术的发展，后由Fernbostan对BIM技术进行专业的名词定义。随后伴随revitBIM建模软件的出现，BIM技术的应用出现了翻天覆地的变化。由此，美国、欧洲各国、韩国、日本、英国纷纷以国家计划的形式将BIM技术的应用于本国的建筑行业当中，至此一大批应用了BIM技术的优秀建筑作品涌现出来。而中国应用BIM技术稍晚于其他国家，中国应用BIM技术首先是在863计划当中为BIM技术设置相应的表达与传递信息的标准，并在这一时期我国多所建筑院校设置了BIM技术研究实验室开展相关的研究。同时，中国房地产协会分别在2010年、2011年出台了中国当前BIM技术的应用研究报告。

1.3 基于BIM技术的钢结构工程深化设计应用的意义

基于BIM技术的钢结构工程深化设计应用的意义主要是在于提高信息的共享效率、实现了对项目全过程的管理与控制。BIM构建的模型呈现三维立体性，具有可视化的优点，能够较好地对于不同构件之间的互动与反馈进行模拟。同时，基于BIM技术的钢结构工程深化设计应用能够减少不同设计师所带来的各个专业施工图纸交叉问题，真正意义上在设计阶段就不同专业之间相互碰撞检测和专业协调做出贡献，最大限度减少投资，提高项目的施工效率。

除此之外，基于BIM技术的钢结构工程深化设计应用的高度模拟性更是贯穿于项目的全过程，包括项目的施工方案的制定、施工顺序的优化、进度的管控、后期运营维护和检修、特殊情形下整体安全性评估等，这些都对项目的实施和运维有着重要的意义。

2 钢结构工程的现状和问题研究

2.1 钢结构工程的特点

钢结构工程是当前最为常见的建筑形式之一，这种建筑在结构以及使用场所上具有较大的优势。因此，在近些年来关于钢结构工程的研究层出不穷，而这其中最受到关注则是钢结构厂房。

钢结构厂房在结构以及使用场所、建造时间上都具有显著的优势。同时，钢结构厂房自身对于地基的要求较传统的厂房建筑更低，更加能够适用于不同的土地地质条件。

地基深度

特点：钢结构自重较轻，对地基的要求不高，地基深度比较浅，取土量比较少，成本较低。

框架结构

特点：钢材料具有比较强的抗拉伸能力和比较高的机械强度，同等荷载的情况下受到的破坏比混凝土结构受到的破坏小，有比较好的抗震性能。

材料利用

特点：钢结构建筑中使用的材料在改建时可以进行重复使用，节约材料成本，产生的建筑垃圾也比较少，符合绿色环保建筑的理念钢结构厂房的结构简单，使用模块化进行组装，组装工作不复杂，工程量比较小，工期比较短。

空间利用率

特点：钢结构建筑通常是单层建筑，不适合建设多层建筑，立体空间的利用率比较低，一定程度上造成了土地资源的浪费钢结构建筑的耐火性很差，一旦发生火灾会造成比较严重的后果。

性能维护

特点：钢结构建筑中使用的材料很容易被锈蚀，需要经常进行维护而且维护成本比较高。

2.2 钢结构工程改建的技术

钢结构厂房改建的最关键的问题是保枕设计结果能够与厂房的实际需要相吻合，在改建中主要注意以下的事项：①成本廉价，钢结构厂房的改建投资并不是一蹴而就，它还是需要经常进行维护以保证使用的安全性，就此设计人员应保证质量的基础上确保整体的质量在预怵的设计范围之内；②荷载量计算，钢结构厂房的结构设计中需要先计算各部分的荷载量，从而选取合适的钢板材料，并且通过结构的调整使内力最大化；③加固结构，中国本身幅员辽阔，部分地区的气候环境较为恶劣，出于对抗恶劣化气候与环境的考虑，钢结构厂房本身的加固使其中的重中之重，尤其是在钢结构厂房的结构连接部位更是需要对此进行针对性的设计确保整体结构的稳定性；④性能维护，钢结构厂房不同于其他的建筑，其根本目的是用作厂房。它需要降低自身的维护费用，这实质上也就是要求了钢结构本身具备较强的抗腐蚀性能，这是设计师需要着重进行考虑的要点之一。

2.3 钢结构工程改建的问题

目前来说，钢结构工程改建需要着重考虑的问题如下：①钢结构厂房改建施工现场存在较多的不确定因素，导致无法保证现场的施工效率。例如恶劣的天气状况、人员不足等都可能对于钢结构厂房的建设存在不利的影响；②建筑工程环节信息沟通效率较低，就当前的钢结构工程改建来看，传统的钢结构工程改建中由于资料管理工作的弊端，极易出现纸质文档丢失的情况，造成钢结构工程改建的困难。

3 基于BIM技术的钢结构工程深化设计应用

3.1 利用BIM技术构建信息管理框架

建筑工程的信息管理工作是一个比较复杂的工作，因为它贯穿了整个建筑工程，从设计到工程每一步施工，再到工程完结后的交接工作等，都需要进行信息管理工作。但是目前大多的建筑企业在资料管理的工作方面成效不佳利用BIM技术进行建筑信息模型构建，能够有效解决这种问题，BIM技术改变传统建造过程中工程各参与方依赖文本书面的交流形式，有利于所有参与方在整个建筑周期中相互合作，而信息的统一整合到平台当中，提高项目不同参与方的信息共享效率，也促使工程项目形成更加细致完善的管理形式。

3.2 BIM技术与钢结构施工应用的价值优势

BIM技术与钢结构施工应用的价值优势主要在于能够提高信息沟通的效率，同时，减少手工绘图的误差与时间。例如在钢结构整体的建设过程当中穿插了不同的方面工程师，使整体的方案更加合理，减少了后期由于不合理施工所带来的返工损失。而且通过BIM技术的应用最大程度上使不熟悉钢结构厂房建设相关事宜的人也能够在最短时间了解工程的进展。

4 结束语

BIM技术最强大的功能就是实现信息的共享，这种以各种信息技术为基础演变而来的多方信息共享技术是建筑行业发展至今对信息技术的必然需求。自从工程师们摆脱了纯手工的方式进行手工计算与手工设计，中国建筑业信息化率也在逐步的提升，基于BIM技术的钢结构工程深化设计逐渐在世界流行，成为建筑业信息化进程的新秀，可以对施工时间、施工质量和施工成本进行管理，使工民建技术层次得以提高。独立的信息板块使各参与方无法有效地进行合作，从而切实提高了工民建工程的沟通效率。