BI M技术在钢结构工程施工中的应用探讨

闫飞，李茂省，于风仙，李波

（1.北京东方雨虹防水技术股份有限公司，北京 100000；2.中科建通工程技术有限公司，北京 100000）

1 引言

随着建筑行业的不断发展， 钢结构工程在建筑中的应用越来越广泛。 然而，由于钢结构工程的复杂性和特殊性，传统的施工方式已难以胜任其施工要求。 为此，BIM 技术应运而生， 成为钢结构工程施工的重要利器。 BIM 以三维建模为基础，可以在设计、施工、运营等多个阶段提供全面的信息支持，同时可以更好地协调各方面的工作， 提高工程质量和施工效率。 在钢结构工程中，BIM 技术尤其重要，不仅可以更准确地进行设计和施工，还可以有效降低工程的错误率和成本费用。因此，研究深入探讨BIM 技术在钢结构工程施工中的应用，以及如何充分利用这一技术提高施工质量和效率。

2 钢结构工程施工中的难点与问题

2.1 钢结构工程施工中的难点

钢结构工程是一种快速、环保、集成度高的建筑工艺，广泛应用于物流仓储、车站机场、展览馆、商场等各类建筑领域。但是，作为一项高风险的工程，钢结构工程的施工中存在不少问题和难点，需要在施工过程中认真应对。 首先，在钢结构工程施工过程中，工序复杂，需要高效的调度和协调。 钢结构工程施工的工序较多、较复杂，其中常见的包括脚手架架设、基础建筑、柱连梁、墙体浇筑等等。 这些工序的调度需要高效的协调和管理，否则将极大地影响工程的进度和质量。 其次，安全防护措施需全面、严格，钢结构工程是一项高风险的工程，因此，在施工中必须严格遵守安全规章和操作规程。 同时，对施工场地进行全面的安全防护，防止发生安全事故，是保障施工质量和工人安全的重要手段。 最后，对施工人员的技术水平要求高， 钢结构工程施工对施工人员的技术水平和操作技能要求非常高。 施工人员需要熟练掌握钢结构连接、焊接和切割等技能，以确保施工质量和安全[1]。

2.2 钢结构工程施工中的风险

钢结构工程施工过程中可能存在荷载计算不足或错误的问题，钢结构工程设计荷载计算若不充分或计算错误，将对整个工程的稳定性和安全性造成极大的影响， 引发严重的质量事故。 在材料方面，金属材料在长期使用过程中可能会出现疲劳和裂纹，特别是在强烈的风雨等恶劣环境中，因此，需要对金属材料进行定期维护和检查，及时发现和处理问题。 在施工中，由于钢结构工程施工的工序较多、较复杂，可能会出现误操作、疏忽等问题，造成安全事故和施工质量问题。

2.3 钢结构工程施工中的协调调度问题

钢结构工程施工的工序相对较多、较复杂，需要进行高效的调度和协调。 例如，柱连梁工序需要在基础建筑完成后立即开始，否则会影响后续工程的进度和质量，因此，需要对各工序施工进行协调和管理，以确保工程顺利完成。 在施工材料的供应和管理中， 钢结构工程施工需要大量的钢材和焊接材料等，需要对施工材料进行充分的供应和管理。 合理规划施工采购计划，确保不会出现材料短缺或浪费，有助于控制施工成本和保证工程质量。 施工场地的组织和管理是钢结构工程施工中的重要考量因素，需要对场地进行布置和标记，确保施工场地的清洁和有序[2]。 同时，也需要对现场安全进行全面的管理和监控，保证施工作业的安全。

综上所述， 钢结构工程施工过程中存在着较多的难点和风险问题，需要进行全面的前期准备和规划，以确保工程的顺利进行和质量的稳定。 BIM 技术则可以在施工中积极处理相关问题和风险，以保证钢结构工程施工的顺利完成。

3 BI M技术的特点

BIM 是一种以数字化设计为基础的全流程建筑工程管理模式。 BIM 技术将建筑结构、设备、管线及相关信息集成于一体，可以有效解决建筑工程信息传递中的不对称问题，并提升建筑项目的设计、施工和运营管理水平。 BIM 技术可以在钢结构工程施工的全生命周期中使用，涵盖了设计、施工、运营和维护等各个阶段。 在设计阶段，BIM 技术可以实时监测项目各个环节和细节， 提高设计的精准度， 减少重复设计和时间成本。 在施工阶段，BIM 技术可以对建筑工程的实现进行管理，缩短建筑周期并提升工程质量。 在运营和维护阶段，BIM 技术可以帮助运营和管理者实时得到项目数据，保证建筑的高效、安全、可持续性发展。 BIM 技术的特点如图1 所示。

图1 BI M技术的特点

BIM 技术具有多个特点，在多维模型中，BIM 技术可以更加精准地将建筑物以三维和多维模型展示，包括如何构造、工程设备、建筑材料、施工日期等各方面信息。 在信息共享中，BIM 技术可以决定每个参与者对项目的访问和分享权限，从而建立有效的沟通渠道和信息交流平台。 BIM 技术还具有高精准度特点，可以实时监测建筑工程的每一个环节和细节，提高精度，避免成本和时间浪费。 BIM 技术可以对整个建筑工程进行管理，从而减少资源的浪费，缩短建筑周期，优化施工进度。 BIM 技术可以对工程进行智能设计，从而减少重复设计，提高设计质量和效果。 针对工程标准，BIM 技术结合建筑部门的各项标准，可以实现组建建筑标准库，减少标准过时及不同标准之间的矛盾问题。 在施工实现方面，BIM 技术可以在施工过程中，实现BIM 模型自动调整，并提供资料支持，保证施工质量和安全。

4 BI M技术在钢结构工程施工中的应用分析

BIM 技术可以保证施工质量， 避免施工过程中的安全隐患。 施工单位可以根据相关设计需求与建筑规定，在施工前进行材料与建筑质量控制工作。

在钢结构工程施工前期，BIM 技术可以大大提高工程的可靠性和安全性。 在设计阶段，BIM 技术可以模拟钢结构工程的三维模型，将结构、管线和设备等信息整合起来，帮助设计师更好地理解工程，并且避免了设计中的疏漏和错误。 此外，BIM技术还可以帮助工程师确保材料的准确性和一致性。钢结构工程的材料需要通过许多不同的生产和运输渠道到达工地，可能存在质量问题。 通过BIM 技术，可以对钢结构的材料进行数字化的跟踪，确保材料的质量并使其符合设计标准。 在钢结构工程施工中期，BIM 技术可以提高工人的效率和安全性[3]。

通过BIM 技术， 施工人员能够使用虚拟现实技术对钢结构安装过程进行模拟。 这样，他们可以更好地了解施工现场的情况以及材料的位置等信息，更加高效地完成任务。 BIM 技术还可以帮助施工人员进行协调和沟通，避免发生问题。 钢结构工程需要涉及许多不同的专业，如建筑、结构和机电工程等。通过BIM 技术，各个专业可以共享信息和沟通，缩短工期，减少了不必要的成本和浪费。 在钢结构工程施工后期，BIM 技术可以帮助项目管理者进行维护和运营。通过BIM 技术，项目管理者可以查看钢结构工程的数字模型， 查找维护和修理需要进行的位置或工作。 这样可以避免出现人工搜索浪费时间的问题，并且能够提高维护和修理的效率。

5 BI M技术在钢结构工程施工中的优势与局限

BIM 技术在钢结构工程领域中的应用越来越普及， 优势同样十分明显。 首先，BIM 技术可以更好地协调和整合各个施工阶段，包括设计、构建和维护。 它可以帮助工程师更好地理解和设计模型，并将其精确转化为现实构造物。 其次，BIM 技术还可以优化钢结构工程的整体效率。 通过数字化的模型，工程师可以实现更准确、更高效的构建与施工，减少人力和材料浪费，从而降低工程成本。 此外，BIM 技术还可以精准控制整个施工进程， 提高生产率， 并提供更高质量的维护和管理服务。 最后，BIM 技术还可以在施工期间提供更安全和可持续的环境。通过使用BIM 模型，工程师可以预测施工期间存在的风险和安全问题，并在施工前进行必要的调整和改进。此外，BIM技术还可以提高对环境和社区的关注， 减少对自然资源的损害，并提供更可持续的建筑解决方案。尽管BIM 技术在钢结构工程施工中具有多种优势，但它仍存在一些局限性。首先，BIM技术需要更高水平的技能和培训， 以便有效利用和应用数字化的模型。 如果缺乏必要的培训和技能，可能会导致不适当的应用和误解。 其次，BIM 技术需要更高的投资。 虽然使用BIM模型可以在施工期间降低成本， 但是数字化的模型需要更多的技术和设备的支持，这可能需要更高的投资。 在一些相对落后的地区，BIM 技术可能尚未广泛普及，这种技术的推广可能需要更多的支持和资金。

总体来说，BIM 技术在钢结构工程领域具有广泛的应用前景， 随着技术进步和经验积累， 它的应用将更加普遍和反复。 未来，应加大对BIM 技术的研究和发展力度，针对目前存在的局限性和问题，进行深入探索和解决。 同时，应该推动工业化和数字化生产的发展， 以更好地整合钢结构工程和BIM技术，降低成本并提高效率。 此外，未来应加强对BIM 技术的培训和教育，提高施工人员和工程师的数字技能水平，为数字化建筑行业的可持续发展注入强劲动力。

6 结语

BIM 技术在钢结构工程领域中应用的优势显著， 可以大幅提升工程效率、控制工程成本、确保工程质量。 BIM 技术与分析模型、人工智能等技术相结合，不但可以实现全流程数控制造，同时也有利于环境保护和社区健康。 尤其在当前大力推进全社会低碳生态环保的背景下，BIM 技术在钢结构工程领域的应用将具有重要的促进作用。 同时为克服BIM 技术在钢结构工程领域的局限性， 需要不断提高钢结构工程领域工程师和技术人员的数字技能水平，优化BIM 软件的设计和功能，降低BIM 技术的成本。 随着技术不断更新， 工程经验不断积累，BIM 技术将更加成熟、普及和实用化，成为推动整个建筑行业可持续发展的强大动力。