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摘要：装配式钢结构建筑虽然在设计、施工、生产等环节存在一些技术难点，但是依托BIM技术的可视性、虚拟性、协调性、优化性等技术优势，可以有效地提升装配式钢结构建筑的质量，必将推动其在建筑市场的快速发展。鉴于此，本文主要分析BIM技术在装配式钢结构建筑中的应用。
关键词：BIM技术；装配式；钢结构建筑
1、概述
BIM技术是一种新兴起的建筑设计技术，其以三维数字技术为基础，具有较强的模拟性，可以利用其直观性、可视性、协调性、模拟性等特点，通过构筑建筑实体模型，协调多部门进行建筑的施工、管理、优化、运营维护等工作。将BIM技术应用到装配式钢结构建筑中，可以通过BIM模型对装配式钢结构建筑在设计、施工、管理过程中所存在的问题进行深化处理，从而能避免在工程中造成的时间、人力、资源的浪费。
用BIM技术可以将传统的二维图纸信息转换成三维的建筑模型，而且结构模型可以任意拆解、组合。通过三维的结构模型可以使设计人员、施工人员更加直观、清晰、方便地了解结构各部分的基本信息，便于及早发现问题、漏洞等，及时做好补救。同时，BIM还具有强大的虚拟仿真功能，可以模拟施工过程，方便各部门之间的协调。
在建筑结构施工过程中，涉及到多个部门的工作，利用BIM技术可以将工程施工过程中的各项工作、数据、文件进行整合，方便查阅，可以有效提高各部门的工作效率，起到缩短工期和排除隐患的作用。
BIM数据模型集成了建筑的几何与物理信息，基于BIM技术所建立的数据模型将工程在设计、施工、生产、安装等各个环节可能面临的难点、要点考虑进去，对结构的设计方案、施工方案、质量把控等问题进行深度优化，从而提升施工的工作效率。
2、装配式钢结构建筑结构体系介绍
2.1、钢管混凝土装配式建筑体系
该体系以钢管混凝土为基本受力构件，同时设置钢板、核心筒、钢支撑等抗侧力构件。其围护结构以轻质混凝土砌块或新型轻质墙板为主，新型轻质墙板根据构造方式分为内嵌式、外挂式以及嵌挂结合式，内嵌式墙板需要设置钢支撑，施工工序复杂，限制了其应用推广。常用的外挂式墙板有轻质混凝土夹芯板、太空复合板、增强夹芯板，嵌挂结合板有DK复合板、ALC板等。
该体系使用装配化的楼板，免去了支模施工工序，实现了部分装配化。
与传统的钢柱建筑和钢筋混凝土建筑相比，装配化率达到70%左右，力学性能、抗震性能和热工性能都优良，具有节省钢材、降低了造价、施工工期短等优点。但是，钢管混凝土装配式结构没有实现主体结构系统与外围护系统、内部管线设备系统的一体化建造。楼板施工中的水电管线等设备大都需要敷设在现浇层内，这还有待研究开发。
2.2、新型模块化钢结构
新型模块化钢结构建筑体系一般用于工业建筑，装配化率超过90%。该体系目前主要有两类，模块化可建模式和盒子建筑。
模块化钢结构建筑体系的主体结构包括装配式主板和斜向支撑。装配式主板由工厂预制好，并与斜向支撑立柱共同组成空间受力体系。装配式主板由压型钢板组合板、支撑钢桁架组成，装配式主板内部嵌入空调、消防、水电等管线设备。该体系具有施工速度快、现场安装无垃圾等优点。同时，建筑的户型以及门窗的位置可自由改变。但该结构还存在结构受力构件裸露以及隔音效果差等问题。
盒子建筑，是先将传统建筑房间按功能区域进行划分，由工厂提前预制好模块的立柱、墙体、楼板、门窗等构件，然后将箱型模块运输到现场进行整体吊装组合，其装配化程度高，建筑自重轻，工期短。
盒子建筑在国内应用较少，目前还在研究阶段。对工厂要求较高，由于盒子建筑的构件尺寸较大，运输、吊装、施工都有困难，成本问题也是制约原因。
2.3、钢管混凝土组合异形柱结构
钢管混凝土组合异形柱建筑体系通过竖向构件相互连接，并按设计要求设置纵横向加劲肋。从而能够使各异形柱之间形成有效地空间格构式整体结构，相互之间协同工作，具有很强的抗震能力。异形柱的截面尺寸较小，方便隐藏在墙体内部，房间布置灵活，可用于小高层项目中。
2.4、整体式空间钢网格盒式结构
空间钢网格盒式结构多应用于高层建筑中。空间钢板网格结构或钢框架-核心筒结构作为竖向承重外墙及分户墙，横向钢网格楼盖作为建筑的楼板，两者连接后其结构形式就形成了三维受力结构。空间钢板网格结构或钢框架-核心筒结构可以根据建筑功能自由划分，居室布置较为灵活。
2.5、钢管束组合剪力墙结构
该体系由钢管束剪力墙作为竖向承重构件，钢筋桁架作为楼板体系。在钢管束内浇筑混凝土，使钢管束和混凝土协同工作。同时，可根据需要将钢管任意排列，解决了梁柱在室内容易暴露的问题。其缺点是用钢量多，施工工作量大。
3、BIM技术在装配式钢结构建筑中的应用
3.1、设计方案的优化
利用BIM软件可以集合业主要求、现场环境、经济条件、艺术需求等多方面信息，建立三维模型，并通过BIM的虚拟技术对建筑空间进行可视性规划，完成室内空间的虚拟布置；可融合结构设计师、给排水设计师、电气设计师、设备设计师的设计信息，减少设计失误，提高工作效率。装配式钢结构建筑构件种类、数量较多，构件之间的设计与连接是设计与施工过程的难点，利用BIM的三维模型可以对结构各部分功能构件进行可视化碰撞检查，进一步优化设计方案和施工方案。
3.2、加工制作精确化
装配式钢结构建筑的建筑构件种类多、信息复杂，依靠工人现场根据二维图纸信息进行加工生产和工艺把控难度较大，往往会因为人为差错造成生产混乱、堆放无序等问题，造成材料的浪费，影响施工质量。利用BIM模型将相关联的建筑信息统一起来，形成一个整体，完成全面的材料、构件工程量统计，建立对应的、完善的、全面的、准确的构件数据库，提高构件的加工精度，避免材料的浪费。
3.3、进度规划合理化
钢结构由于其本身的原因，运输和吊装均不方便。大多数钢构件多以现场拼接为主，钢构件拼接点的选择需要考虑的因素较多，为后期的安装带来诸多麻烦。建立的BIM模型可以根据施工阶段的实际情况进行仿真模拟，对吊装、拼接等多项工作进行仿真处理，及时发现问题并调整施工方案。同时，BIM模型融合了各部分施工工序，可以对各分项工作进行整合处理和整个施工流程的模拟处理，根据模拟效果编制施工方案，优化施工进度安排，监控施工质量，有效控制建设成本。
3.4、BIM技术应用问题及解决方案
（1）BIM技术专业人才缺乏。BIM技术从设计阶段介入装配式钢结构项目中经验缺乏，且BIM技术设计工程管理、计算机、土木工程、建筑学、控制学等相关专业知识，具有综合性强的特点。所以需要各个环节需要经验丰富，技术娴熟的专业人才，因此，在项目开展前根据所需的BIM技术人员进行统一培训，并邀请经验丰富的BIM技术总监进行整体规划。
（2）BIM协同管理平台应用效率低。该工程要求各个参建方均要进行平台化管理，在使用过程中各方同时使用平台是不可避免的。因此，BIM平台的服务器性能要达到使用要求。服务器的选择要根据项目模型信息的容量大小，参建方使用人数、连续使用时间等方面进行购买。同时，协同平台的使用权限要设置详细，使用时间、流程等要制定规章制度，资源利用达到最优。
总之，BIM技术在装配式建筑中的应用，有助于实现装配式建筑的建设增值和使用增值。通过BIM技术模型综合，将项目风险提前并做好预防措施，减少施工过程中的变更。各个参建方通过协同平台，在数据透明的条件下管理项目，大大缩短了工期，节约了成本。
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