钢结构加工中BIM数字化加工技术的应用研究

曹 元

(甘肃省科工建设集团有限公司，甘肃 兰州 730300)

1 BIM数字化技术在钢结构中应用的重要意义

钢结构根据其自身优势在现代工程施工过程中占据着非常重要的位置，极大程度上推动了现代工程施工在高层建筑施工过程中的进程。因其自身重量较轻，施工方式非常简便，得以广泛应用，其强度高、质量好也让钢结构在现代施工中获得好评。现阶段，这种施工结构已经成为了我国建筑工程中最为重要的结构支撑方式，提升了我国现代化建筑工程的质量和水平。我国城市化进程的不断加快，导致国民对建筑工艺和技术的要求不断升高。因此，现代建筑工程也对钢结构的加工技术提出了更高的要求。传统的钢材焊接技术已经无法满足现代社会对于钢结构加工的需要，其加工的成本非常高。针对这种情况，我国钢结构加工面临着非常巨大的挑战，相关企业和专家学者致力于提升钢结构的质量与生产效率，在一定范围内合理控制成本就成为了现阶段亟待解决的问题。BIM加工技术简单来说就是建筑信息的一种模型。这种模型是依托数字三维技术形成的，能够很好的辅助当前建筑工程设计施工工作，并为其提供重要参数。这种技术能够将所有工程项目中的信息进行加工和处理，并构建出模型，为整个工程施工提供一定的数据指导，能够帮助所有的工程建设部分进行建模，并为其提供相应数据。这些数据能够很好的为钢结构的加工和制作提供参考，准确的预测出钢结构在工程施工过程中的实际数据，减少钢材原料和成本损耗。与此同时，将BIM融入到现代数字化钢结构加工过程中，能够通过这一技术的数据模型对钢结构的数字加工进行操作，对整个加工过程中的数据进行标准化和多元化的操作，使得加工质量更加标准，能够很好的控制加工流程。不仅如此，应用这种技术也能进一步优化钢结构设计的可行性和结构性能。简而言之，BIM技术在钢结构加工中的应用不仅能够改善整个生产加工流程，还能够提升钢结构设计和生产过程的信息化水平。因此，这种技术在钢结构加工中得到广泛应用，已经成为现代工程施工过程中的一个重要趋势，对我国工程施工的发展起到一定的促进作用。

2 BIM技术在钢结构加工中的基本应用原理

首先，BIM技术能够根据钢结构需求进行设计，在整个钢结构加工的设计阶段，相关工作人员要整合施工过程中对钢结构的实际需求，对符合需求的数据进行钢结构的建模。此时应用BIM技术能够准确的输出钢材的属性参数以及具体的施工图纸，并将这些数据资料进行整理、保存和标准化管理。其次，工作人员可以利用数字化加工技术从 BIM模型中获取到符合需求的钢材参数，与企业的物料数据库进行链接，通过数据库调取物料库中的信息，并进行相应的排版和套料操作。最后，技术人员可以通过数控设备对钢材进行数字化加工，并且将加工的结构和数据同步到BIM模型当中，这样能够对整个工程的施工信息进行及时的更新和调整。

另外，为了满足BIM技术的实际需求，要对BIM数字化加工技术的原理机械进行合理分析。上文已经基本阐述了该项技术原理，为了实现该项技术的合理运用，需要在钢结构加工中，做好相应技术研究，确保BIM数字化加工技术的合理运用，从而全面提升数字化加工效果。因为BIM技术是一项十分实用的技术类型，在建筑工程施工中，使用BIM技术，能够进一步提升施工效果，因BIM技术中包括所有建筑工程的基本信息，包括施工信息、设计图纸和施工图纸等内容。钢结构数字化加工阶段，可以直接以BIM技术为基础，从BIM技术中获取相应的建筑模型，然后完成模型的直接获取，进而再按照模型的基本情况，了解具体施工中所要使用的材料、设备和工艺等。这些操作有效节省了钢结构加工的繁琐程度，全面提升了施工效率，确保了钢结构的加工效果。

3 BIM技术在钢结构加工过程中的应用方式

BIM技术在具体的应用中涉及钢结构加工的多个阶段，具体可以分为钢结构的设计阶段、钢结构的物料管理阶段、钢结构的制作阶段和钢结构的现场组装阶段。

3.1 钢结构的设计阶段

在这一阶段，工作人员的主要工作是要对钢结构进行整体的三维建模。在进行三维实体建模之前，工作人员要根据工程施工项目的具体要求，做好工期的安排和生产批次的划分，再将每一个批次的设计图纸上传审核。在上级对图纸审核完成之后，工作人员会利用Auto CAD等软件进行三维建模，并形成3D图纸，以便于后期制作进行参考。

3.2 钢结构的物料管理阶段

经过钢材的设计阶段之后，要根据设计时生成的清单进行物料的采购和管理。相关工作人员要制定出清晰的钢材采购计划，并将整个采购计划导入数据管理软件，作为后期验收和材料购买管理的依据。与此同时，采购验收工作结束之后，也要将验收成果的文件录入到软件中，使原材料的信息来源能够一目了然，方便后期工作的开展和进行。

3.3 钢结构的制作阶段

在钢结构的制作阶段，相关工作人员要严格按照BIM模型信息来进行操作和钢材的数字化加工。首先，要利用数字化手段将模型当中的具体数据提取出来，进行严格记录；其次，要将管理软件中的物料数据进行提取，在数控设备上加以操作，进行实际的钢结构生产加工(见图1)。

图1 BIM数字化加工原理

3.4 钢结构的现场组装阶段

在钢结构的现场组装阶段，为了保持数据的准确性和组装的顺利进行，工作人员需要根据BIM 模型对整个安装过程进行严格控制。这种操作能够让施工人员直观的看到钢结构的参数和安装步骤，能够极大程度的提高安装效率，保持安装的准确性。还能对整个安装过程进行动态把控，确保工程施工的安全性。可视化是BIM技术的主要特点之一，故而在钢结构现场安装时能够实现可视化，主要是因为安装操作时，可以采用BIM平台绑定参建人员、机具及原材料等诸多信息，进而实现动态掌控等工程要素，工人结合进度规划情况管理以上项目信息，及时探查到钢结构现场存在的问题，及时采用适宜的方法处理。从某种程度上分析，BIM技术为钢结构安装过程中的追踪管理创造了新途径，更加直观、立体的呈现出相关工序的完成情况，为管理人员管理决策等提供可靠依据。

3.5 建立BIM施工现场管理信息系统，调整传统管理流程

按照实施项目的不同，可以把B1M管理系统细分成七个分项管理系统与二大技术支持。

七大系统有现场、人员、材料、机械设备、进度、安全以及质量管理系统。这种系统数据主要有静态与动态两种类型，其中前者是依照设计资料、施工组织方案分别制作而成的B1M设计、B1M施工组织二维模型数据。动态数据即是依照每天现场施工进度报告表形成情况制作而成的进度二维模型数据。

现场施工人员可以依照设计规定程序，利用移动端设备采集存有安全隐患或施工质量病害的图片，并附以必要的文字信息阐述，也可以通过语音、视频进行解说，采用文档图钉及音频文件的形式传送到现场管理信息系统内，这样工程参建方均可以利用该系统共享各种项目信息，动态查看项目推进过程中质量、安全及成本等方面存在的不足，并且定时组织现场寻查问题处理研究会，确定好问题后，追究相关责任人，明文要求其在限定期限内做出整改，力求尽早解除隐患因素，使项目施工质量得到一定保障，将部分工序的返工率降到最低。

3.6 具体应用分析

为了实现对BIM数字化加工技术的合理运用，需要对应用点进行研究，详细内容分析如下。

(1)模型自动化处理。为了满足实际需求，要对模型的结构节点、预留管洞等进行碰撞研究，判断设计中是否存在碰撞问题，如果存在碰撞问题，需要由系统进行碰撞问题的自动化处理，从而保证系统的可靠性。促使其满足钢结构的数字化加工需求。

(2)资源集约化管理。钢结构的BIM数字化加工过程中，需要合理的对资源进行配置，如此一来，保证资源的合理利用，就能符合实际工作需求。同时，信息在BIM数据系统中实现实时上传，并生成各种类型的材料清单报表，从而提高材料应用的合理性和时效性。

(3)工程可视化管理。BIM数字化加工技术的合理运用，不仅能够实现对钢结构加工效率的提升，同时还能有效提升加工的管理水平，因为它能实现可视化管理，这样就能实现对加工、运输和安装等过程进行实时监控，了解现场的实际情况，以此提升工程的管理效果，促使管理满足工程的建设需求，全面提升工程的建设质量，最终促使工程能够满足项目的基本需求，全面提升钢结构的利用效果。

4 BIM数字化加工技术在钢结构加工中的应用优势

BIM技术有着可视化、数据化、协同化的优势，这些优势都能够在现代施工过程中发挥非常大的作用。因此，将BIM数字化加工技术应用在钢结构加工中，能够进一步促进钢结构加工和现代化工程建设水平。BIM技术在钢结构加工中的应用优势主要体现在以下三方面。

4.1 BIM技术的碰撞检测功能促进钢结构设计的优化

对于任何生产加工环节而言，设计阶段都至关重要。关系到整个生产加工项目的成败，影响着产品的质量和企业的生产成本。在钢结构的生产和加工过程中也是如此，在设计阶段，BIM技术就可以对钢结构建模中的相关结构节点、预留管洞等信息实施碰撞检测，从而进一步的调整模型。BIM技术利用现代科技软件，在计算机上对钢结构加工和组装信息进行检验，确定其科学合理性，能够有效的保障钢结构质量，提升整体的加工和安装水平。

4.2 资源管理的集约化帮助企业和施工单位降低成本

相较于传统的人工加工过程，数字化管理能够减少人工生产带来的误差。在传统的生产过程中，人工生产对材料的计算没有数字化技术计算精准，非常容易造成材料浪费。利用BIM技术与数字化技术的数字化加工平台能够让钢结构资源管理更加集约化，在一定程度上帮助企业和施工单位降低生产成本。此外，还可以对生产加工过程中的具体位置和生产状态进行实时动态监测，不仅降低了工作人员的工作压力，还能够提升生产的效率和质量。这种数字化的管理统计方式，能够很好的保证材料的充分利用，极大程度的提升了管理效率以及施工的准确性。

4.3 安装过程的可视化提升施工效率和安全性

在钢结构加工与组装过程中，工作人员可以利用BIM平台对施工人员以及设备材料等进行可视化的监测，进一步的了解和掌握施工过程。相关工作人员根据工程施工的具体工期规划对这些信息进行有效管理，能够保障工程施工的顺利进行，也能及时发现施工中的问题并加以调整。简言之，BIM技术的可视化能够对整个钢结构的生产和施工过程进行跟踪管理，能够帮助相关工作人员全面的掌握工程进度，为管理人员的科学决策提供相应依据。

5 发展趋势的预测

在信息化社会中，BIM是建筑行业管理工作推进过程中的一种可靠支撑，其不单纯是一种新技术，也是一种主流管理模式，为建筑行业创造了十分理想的效益。其发展趋势主要有：

(1)基于建筑产品三维模型，进一步添加构件制造、物流、装置信息及相应工期、成本等信息，利用三维立体可视化方法，促进BIM技术和数字化加工行业的有效融合过程。

(2)加大BIM技术和数字化科技的集成力度，实现规模化发展与应用。

6 结 语

现代科技水平不断发展，我国建筑施工中的新技术也不断涌现出来。在建筑工程领域，BIM数字化技术的应用具有非常大的优势，尤其是在钢结构的生产和加工过程中能够发挥出巨大作用。将这种技术和钢结构的数字化加工相结合，能够有效的提升钢结构生产效率和整体质量，降低钢结构生产成本，并且为钢结构在施工过程中的安装阶段提供重要的技术保障。将BIM技术科学的应用到钢结构的加工过程中，是现代工程建设领域发展的重要趋势。相关研究人员和企业应加紧对此方面的研究，进一步加强实践和探索，推动我国现代工程的持续健康发展。