浅析BIM 技术在建筑钢结构施工过程中的应用

徐金国

随着我国城市化建设的不断推进，传统钢结构施工技术已经无法满足现代化建设的发展需求，因此在建筑钢结构的施工中一些先进的施工技术得到了广泛的应用，BIM 就是目前建筑钢结构施工中运用比较多的一种先进技术。

1.BIM 技术概论

BIM 技术是于2002 年由美国Autodesk公司提出的一种建筑信息模型技术，主要是通过计算机数字技术来模拟仿真建筑物，可以在工程设计、建造、管理等诸多方面被应用的一种数据化工具，是用来形容以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。可以对整个工程项目从规划、设计、施工到管理的全过程进行统一协调，是一个实现了把使用标准的理念转换成相应数据的操作软件[1]。

2.BIM 技术优势

BIM 技术在建筑钢结构工程中的应用，主要是为了实现钢结构工程的各个阶段的可视化、信息化管理，以及完善信息数据库。因BIM 技术具有可视化、协调性、模拟性等特点，所以目前被广泛应用于钢结构工程中。

2.1 可视化管理

运用BIM 技术可以通过计算机来进行钢结构的3D 模型建设，实现钢结构施工过程中的可视化管理，同时还能够加强构件的精确度。而且通过3D 模型能够让设计者更加直观地观察到不同结构或者构件的连接，从而对未来施工中所要面对的问题更加清晰。另外，平面、立面、剖面三者之间还能够通过3D 模型实现有效关联，从而确保设计者在考虑参数对整体构型的影响的基础上对参数进行更改。在BIM 模型中很多传统设计中看不到的细节或者隐蔽部分会充分地展示出来，可以让相关工作人员可以更直观地了解钢结构工程中的相关信息，从而保证能够及时对不合适的参数进行修改，为项目建设提供更为方便快捷的沟通工具。

2.2 协调性管理

协调性一直以来都在建筑钢结构施工中占据着非常重要的地位，因为钢结构工程项目比较复杂，且涉及专业较广，通过运用BIM 技术中的3D/4D/5D 模型进行相应的项目管理，不仅可以增加工作人员之间的沟通，同时还可以避免工期延误情况的出现，其对于提高工作效率等有着重要意义。运用BIM 技术建立3D模型，可以对工程中相应的构件和连接进行更加直观的检查，从而准确地掌握施工过程中可能会发生的一些问题，同时能够有效地减少技术人员和设计人员的工作量，从而提升施工效率。4D 模型可以模拟钢结构施工中的构件吊装以及相应的施工方案，在设计和施工方案讨论中可以更明确地确定最优的施工方案。通过5D 模型的建立能够使施工造价更加准确，从而使企业的经济效益得到更好的保障。

2.3 促进项目优化

运用BIM 技术，能够使整个项目工程的信息数据更加完善，同时也使数据传递更加快捷，提高工程的实施效率，进而实现项目的优化。另外，在建筑钢结构工程中运用BIM 技术能够及时地发现工程中存在的安全隐患，使工程得到更加安全的保障。

3.钢结构施工过程中的难点

在建筑钢结构的施工过程中，由于其自身的工程特点，传统的施工方法在某些方面是很难满足工程需求的。例如，钢结构施工工艺复杂，测量放线难度大，而且对施工的精度要求高，同时对施工设备的要求也非常高。另外，环境因素对钢结构的施工影响是比较大的，构件下料会受到温度的影响。

4.BIM 技术在建筑钢结构施工过程中的具体应用

4.1 在模型建造中的应用

在对建筑工程模型进行设计时，可以运用BIM 技术实现对钢结构的三维实体建模，使整个项目工程的实施过程能够更加直观地体现出来，钢结构BIM 模型包含了整个工程的节点、构件、材料等信息。而且，建筑施工单位在构建模型时可以根据客户对于施工项目的要求来选择合适的计算机软件，然后根据设计出来的建筑模型对设计的图纸进行相应的改进，这样能够有效地提高建筑工程设计方案的科学性。

4.2 在详图创建中的应用

通过BIM 技术进行钢结构的详图创建，利用三维投影可以自动生成包括构件图、节点图等所有施工详图，使设计图中体现所体现的信息数据更加准确，这样能够有效地提高施工设计的可行性。其实，BIM 建模等同于虚拟施工，因为图纸中所有的几何参数都是利用三维实体模型直接投影产生的，所以存在误差的可能性极小，因此BIM建模和实际施工相差无几。通过这样的建模方式，能够有效地对施工过程中可能会遇到的问题和困难做出更加准确的预判，提前做出解决方案，从而保证工程的施工能够顺利进行[2]。运用BIM 技术进行钢结构工程的详图深化主要由以下三个步骤完成：

4.2.1 搭建实体模型

布置轴线，根据截面类型、几何参数搭建三维实体模型。

4.2.2 进行加工、安装处理

根据设计蓝图并结合工厂、现场以及土建相关条件对结构节点构造进行加工和安装处理。

4.2.3 碰撞校核

对三维实体搭建的模型进行“碰撞校核”，检查模型中存在的设计错误，并以此为依据撰写碰撞报告，交由设计人员核实修正。由于实行动态过程控制，使得以上每个阶段都得到了较为精准的校核。

4.2.4 基于BIM 技术的钢结构施工图

传统设计出图都是由单一专业各自出图，一旦处于上游的专业对本专业图纸进行修改，很可能导致下游专业的图纸也需要修改，这无疑大大增加了返工作业，导致不必要的浪费。基于BIM 技术的工程设计，各个专业协同工作把各自专业的信息输入BIM 模型，并从模型当中提取本专业所需的信息。某一专业对BIM 模型进行修改，其他专业的相关信息也会自动进行修正。

4.3 在成本核算中的应用

在钢结构的工程项目中，成本核算是一项非常重要的工作，也是一项比较难的工作。在传统的人工成本核算中，存在工作效率低、精准度不够等问题。因为钢结构工程项目的建设周期比较长，而且负责核算的人员面临的工作量也比较大，在施工过程中还会出现一些意外的状况，这就导致一般项目很难按照季、月来分析统计成本，从而造成施工管理中的一些问题不能及时地被发现。而且，钢结构工程项目本身就具有复杂性、多样性的特点，所以人工统计出来的数据经常会出现失真、漏项、自己错项多的情况，这也是一些原本以为能够盈利的项目到最后却发生亏损的主要原因之一。另外，每一个项目的成本掌控在实际上都是由项目部控制的，这也是企业运营中存在一种风险。而运用BIM 技术进行成本核算，可以获得更加完整的信息数据，从而能够有效地避免因为数据的不完善而造成的核算失真，工作效率要比传统的核算方式提高很多。而且，使用BIM 技术进行成本核算时，需要实时的数据信息，这样可以有效地提高准确性。另外，通过BIM 模型对实际成本数据进行检查，很容易发现实际成本数据缺失的项目，监督成本实际数据的填补。通过BIM 技术进行成本核算，只要将材料的单价和人工费加入，就可以实现结构的工程量管理，可以准确地计算工程成本。

4.4 在施工管理中的应用

深化设计、加工制作、现场吊装是钢结构施工过程中的三个主要阶段，有效的信息传递能够使这三个阶段顺利地进行衔接，所以信息传递在整个钢结构的施工过程中是非常重要的。而运用BIM技术能够实现施工管理信息的搭建，保障施工中的各个阶段能够进行有效的衔接。例如，在进行BIM 模型搭建时，对整个工程的数据进行了输入，那么施工单位在编制施工组织或者施工进度计划的时候就能够快速地获得所需要的数据信息。而且，通过4D 模型可以模拟实际的施工过程，能够对工程量进行精细化分割，从而使管理人员能更加准确地判断施工计划的科学性，并且能够及时地找出其中的问题。根据对工程量精细化分割制定劳动力、材料、机械等资源计划安排，以便去完成预定目标，避免出现资源计划安排不够充足而影响施工计划的实施。运用BIM 技术能够获得全面的工程信息在进行，施工计划编制时就能够发现施工过程当中可能会出现的问题，这样就能够及时对计划做出调整并提前制定出解决问题的方案，从而保障编制计划的可执行性。另外，与传统的施工技术相比，管理人员不需要花费大量的时间和精力去解决施工过程中出现的问题，只要做好施工的计划和执行，就能够保障工程的顺利实施，这样不仅减轻了工作人员的压力，还使工程建设的效率和质量得到了有效的提高。

4.5 在后期运营维护中的应用

信息滞后一直是传统建设项目后期运营维护中的一个重要问题，通过BIM技术可以有效解决这个问题。利用BIM技术可以将在建设项目运营阶段对结构损伤、材料劣化等信息进行搜集，从而能够有效完善后期的维护工作。并且运用BIM 能够实现建筑物业管理与楼宇设备的智能化管理、可视化管理、以及能耗分析和节能控制。

5.结语

通过分析和研究得知，应用BIM 技术能够有效地推动我国建筑钢结构工程的发展。基于此，本文对BIM 技术在钢结构工程中的模型建造、详图创建、成本核算、施工管理以及后期运营维护中的具体应用进行了分析和探讨，并提出了相应的建议，希望能够有助于钢结构工程的发展。