BIM技术在大跨度钢结构施工管理中的应用分析

卜学宝 张红 杜传金

摘    要：随着近年来我国经济实力的不断增强，我国各行各业的发展水平都得到了显著地提升，我国的建筑行业正是在这一社会背景之下飞速发展起来的。建筑行业的发展与人类的社会生活是息息相关、密不可分的，从随处可见的大型公共建筑，例如体育场馆、会展中心，再到日常生活所必须居民广场、公共厕所等等，这些随处可见的生活场地都可以视为基于建筑美学与施工技术相结合的艺术产物。一直以来，我国始终奉行着为人民服务的核心理念作为一切行动的准则，建筑行业也不例外，更是要以为人民提供更为便利、舒适的生活环境为主要目标，建设更具有实用性、艺术性、技术性的建筑物。

關键词：BIM技术;大跨度钢结构;施工管理

1  大跨度钢结构施工技术的研究现状

自我国实行加大高等教育、素质教育力度以来，各类高素质人才丰富涌现，这些新鲜的血液注入了建筑行业，促进了建筑理念的革新，也使得我国的建筑行业达到了一个前所未有的高度。近年来，新涌现的现代大跨度钢结构施工技术虽然推行时间尚短，但是已经得到了十分广泛的应用与发展，为人类生活带了诸多便利。例如深圳国际会展中心、哈尔滨体育会展中心、厦门国际会展中心等建筑，都是大跨度钢结构施工技术在建筑行业中得到实际应用的优秀案例。除此以外，这种以钢结构建筑为核心建筑理念，各种大跨度、复杂空间形状的钢结构建筑更是层出不穷，并且许多建筑物之中还在此基础上衍生出了多种新型、局部受力复杂、制作难度大的钢构件，它们可以依据其钢结构的连接方式主要划分为网架式、网壳式、悬索式三种结构。这三种钢结构施工技术各有其独特的优势性，且较传统的建筑材料而言具备更良好的抗压性与实用性。

2  大跨度空间钢结构的基本特点

2.1  空间跨度比较大且质量严格

目前，空间钢结构朝着大跨度发展已经成为了当前的关键所在。其中在研究中需要注意到的一点是建筑空间是横向拓展，可为建筑功能的丰富性奠定基础，提供环境支撑。但是需额外注意的一点是结构荷载也会增加，所以怎样保证钢结构建筑质量的安全性成为了关键所在。相关部门出台了大跨度空间钢结构建筑质量审查标准，无论是施工设计流程还是钢材选择均给予了明确的说明，所以在施工过程中需要严格按照相应的标准，保证建筑工程的有效性。

2.2  结构形式与功能呈现出多样性

受到设计理念与施工技术等因素的影响，传统模式下钢结构建筑形式和使用功能都比较单一。然而在当前科学技术的不断发展下，大跨度空间钢结构结构的出现不仅改变了传统的缺陷与不足，并且也可以满足人们的多种需求。比如鸟巢作为最具代表性的大跨度空间钢结构，不仅是比赛场地，并且在奥运会结束之后也可发挥出旅游、娱乐的良好作用。

2.3  材料强度与厚度比较大

在跨度的不断增加下，其结构材料所受到的力学作用呈现出几何增长的趋势，这对材料力学性能提出了较高的要求。就目前而言，大跨度空间钢结构已经无法满足30m跨度下限的要求，需要朝着更大跨度不断发展，并且为进一步保证结构的稳定性。在材料选择方面要尽可能选择高强度的材料作为主体，并且材料还要具备一定的尺寸厚度，才能实现对建筑物荷载的稳定支撑。

3  BIM技术在工程中的应用

3.1  BIM技术在设计中的应用

组装式钢结构住宅的发展前提是标准化的设计，其中包括标准化的建筑设计和标准化的构造设计。在过去的设计中运用了二维方式，如果在二维和实际的三维之间的信息传达不通顺的话，导致不同职责的员工间的衔接困难，衔接中会出现各种问题，以致于其工作的效率大大降低。例如，在通常的设计中，建筑设计、构造设计、安装设计的联系性往往较差，施工中冲突的问题、开口部的磨损等未预约和预约位置有时会发生偏离。但是，如果使用BIM这一技术，可以把建筑、构造、设置等分散的各个系统规整为一个整体的可视化模式。BIM技术采用的是三维建模软件，设计者可以根据BIM技术对建筑的构造，排水等建立三维模型，从三维模型角度设计建筑图纸，在各个系统设计时要运用同一三维建筑模型。

组装式钢房中的各个元件分解成大小、形状标准化和可自订的元件，可以采用BIM技术。应用BIM技术中的族群作用，需要制作各个元件的族群信息，并在建模中运用这些信息，结构构件中的结构模式、加工方法及工程规范化可以做到指导工厂工人的加工效率。在建筑施工中，正确地运用这项技术可以减少施工难度和风险，提高建筑施工的质量和效率。BIM技术还可以为预制材料的模具设计提供三维形状模型，从而形成预制材料的自动生产线和自动生产线缝合。

3.2  施工模拟

BIM技术能够通过技术模拟，对施工现场的复杂环境进行模拟演示，确定最合理的施工方案。或者按照既定的施工方案，模拟出整个施工过程的各个细节，从而便于发现施工方案的不足，方便进行修改。在施工阶段，该装配式钢结构高层住宅的BIM技术应用主要包括进行场地布置、施工模拟。

（1）场地布置。装配式钢结构住宅的施工特点是将构件运输至现场进行组装，如何合理放置建筑部品构件是施工过程的重点。应用BIM技术使用Revit可对模拟施工现场场地布置，完成对施工区、备料区、办公区、宿舍区的布置。塔吊是装配式建筑施工的关键，在对施工区进行布置时，可对塔吊位置进行布置，对比多个方案进行优化。

（2）施工模拟。施工组装在装配式建筑建造过程中担任十分重要的角色，对于装配式钢结构住宅而言，仅应用传统施工方法进行施工组装存在弊端，可能遇到一些问题。比如说消防管道等，当反映在平面图上时，往往存在很多交叉的地方，不能很好的反映其中的问题。可以利用BIM技术对现场进行模拟，根据实际情况，将二维的图纸，转化为三维的动画，从而发现其中存在的问题，提前优化施工方案和结构布局，避免在施工过程中再对方案进行修改，出现返工现象。利应用BIM技术，可在Navis?works中进行三维施工模拟，通过漫游模拟、施工动画等。

4  工程实例应用

4.1  项目概况

拟建某博物馆总建筑面积为5198.70m2，主要功能为展览。建筑总高22.45m，结构设计使用年限为50年。

4.2  装配构件进行模拟装配

装配式施工是整个项目中最为复杂的阶段，实际施工时还需要考虑工期、工序等问题。采用BIM技术中的Navisworks软件可以进行施工环境的4D模拟，将三维设计模型与时间关联，清晰明确的表现出装配构件的工期安排。

4.3  细部节点构造

装配式钢结构节点宜采用螺栓连接。为了确保复杂装配式钢结构的安全可靠、体系稳定，节点连接需精确可靠。对于一些复杂钢结构，节点连接形式往往较为复杂，采用二维图纸难以快速使施工人员理解。通过BIM技术建立的钢结构节点模型，可以提高可视化与模拟性。

5  结束语

总的来说，伴随计算机技术的日益发展，BIM技术日趋成熟，不可否认的是BIM技术在装配式钢结构工程中已经取得了显著的效果，在我国的应用前景还是很可观的，因此我们应当共同努力，不断的去研究和实践。

参考文献：

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[3] 冷平，史占宽，乔文涛，张坡，刘宁.基于BIM的二维码技术在钢结构施工中的应用[J].施工技术，2017.

[4] 范学宁，汤杰，郑爱武，曾凡奎.BIM与数字化加工技术在钢结构中的应用[J].洛阳理工学院学报（自然科学版），2017.