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摘要：本文对BIM技术特点、优势进行分析，阐述该项技术在钢结构施工管理中的应用现状，并以上海世博会地区A片区绿谷项目为例，通过案例分析的方式，阐述该项技术在设计阶段、节点安装、施工3D建模以及项目管理中的应用方法，最后提出BIM技术的发展策略。力求通过本文研究，使BIM技术的作用得到充分发挥，钢结构施工管理效率得到显著提升。
关键词：BIM技术；钢结构施工；应用管理
引言：钢结构作为建筑工程中重要内容，具有成本低、强度高、工期短等特点，在不同类型工程建筑中广泛应用。但是，随着钢结构工程的建设规模不断扩大，施工危险因素也随之增加，对整体建筑安全带来较大威胁。对此，可将BIM技术引入钢结构施工管理之中，使其在设计、节点安装、3D建模等方面高效利用，不但可节约施工成本、缩短工期，还可使整体建筑安全得到切实保障。
1BIM技术的特点与应用优势
1.1特点
BIM技术作为现代化工程设计新技术，具有模拟性、协调性、可视化等特定，在当前建筑工程中得到推广应用。一是模拟性，主要体现在工程设计阶段，可对建筑应用时的情况进行模拟，根据结果确定设计方案中的各项参数。例如，可将该技术应用到紧急疏散、热能传导等方面，待到方案确定后，管理者可借助BIM技术预测施工进度，及时发现问题并解决；二是协调性，由于建筑工程中人员、材料、设备数量较多，施工管理是确保工程顺利开展的前提与基础，通过BIM技术的利用可将数据整合后综合显示出来，便于施工管理者对时间、空间等进行合理调整；三是可视化。BIM技术的应用可将工程报表、效果图等清楚的绘制出来，有助于施工方案设计与管理决策，增强业主信任，确保工程顺利开展。
1.2应用优势
一是有助于建筑物更加稳定。钢结构的承重性较强，可承载水泥混凝土的总量，还可节省更多材料与空间，使建筑横截面积缩短，可利用的空间更多。由于钢结构的自重较轻，可有效避免钢结构总量超标。在自然灾害的影响下，同样可减少内部建筑之间的相互作用，在确保建筑稳定的同时，保护人们的生命财产安全。
二是有助于建筑物质量提升。以钢结构为建筑整体骨架，有助于材料在建筑内部的均匀分布，使建筑整体受力均匀。因该结构在韧性、塑性等方面具有优势，即便在外力冲击的情况下，仍然具有较强的塑性，能够在一定程度上提高建筑抗断裂能力，进而提高建筑质量。
三是有助于促进建筑行业发展。当前社会发展以绿色环保为基调，钢结构作为建筑行业的主要技术之一，基础材料应在满足建筑需求的同时，具有高性能、高强度、强支撑力等特点，可确保建筑稳定耐用。此外，当建筑拆除后，钢结构还可回收再利用，最大限度的减少资源浪费[1]。
2BIM在钢结构工程施工管理中的应用现状
2.1模型与碰撞检查
在BIM技术应用中，管理者应结合实际需求，建立Tekla Structres三维模型，再利用碰撞软件将BIM模型导入其中，最后将二者整合起来，使碰撞问题得到有效控制和解决，在操作过程中对软硬碰撞进行设置，并计算出公差值，以此有效处理碰撞问题。当完成碰撞后，对各个碰撞点进行检查，如若出现碰撞，则需要设计者根据实际情况与工作状态进行复核、优化与完善，提高模型准确性。此外，还应对模型编号进行标准化处理，绘制科学可靠的零件加工图与拼装图，确保加工生产工作的顺利开展。
2.2图纸会审
在工程建设的前期工作中，由工作人员对图纸进行审查后构建模型，并对图纸问题进行记录，针对前期工作中的问题进行整理，最终汇总成终极图纸并记录。在BIM技术应用中，可有效避免和克服传统图纸会审中存在的问题，使审图效率和质量得到全面提升，确保前期工作妥善解决，推动钢结构工程的有效开展。
2.3质量安全管理
在BIM技术应用中，可将三维模型传递到服务器中，借助终端设备与服务器实时共享。设备可根据施工现场的需求将文字与图片传递到服务器中，管理者可通过三维模型查看设备上传的信息，并在各个班组中贯彻落实。最后，由各个班组将施工现场图片与整改报告上传，以此作为项目质量安全的评价依据。在BIM技术的支持下，可充分发挥可视化、联动化等优势，使整体工程的质量与安全得到切实保障。对于钢结构中的质量要点，如楼层临边防护、洞口防护、基坑防护等处，在模型中便会按照要求设置防护栏，还可结合实际情况调整进度，确保施工质量与安全。
2.4协调与维护
BIM技术应用可对相关信息进行高度集成，营造良好的三维交互环境，从海量图纸中提取有价值的信息进行分析，为管理者协调调度提供便利，整体施工效率得到显著提升。在模型维护方面，应重视构件与节点的控制，并加强样板施工与审核，明确区分模型与实体间的区别。在施工现场构件模型施工样板，然后由工作人员进行审核和优化，确保其无误后才可正式开始现场拼接，并在更多的领域推广使用[2]。
3钢结构施工管理中BIM技术的应用方法
本文以上海世博会地区A片区绿谷项目为例，该项目位于上海市浦东新区，北至博成路，南至谷亚路，东至白莲泾路，西至高科西路。该项工程中包括四幢建筑，以办公和商业功能为主。为了提高施工管理效果，在钢结构施工中，将BIM技术应用其中，具体的内容与方法如下。
3.1设计阶段
BIM技术在设计阶段的应用需要多项软件的支持，其中Xsteel便是Tekla发明的钢结构软件的一种，具有诸多功能，例如3D实体结构模型、结构分析整合、BOM表自动产生系统、3D钢结构细部设计等等。在本项目施工中，采用Tekla创设三维BIM模型，在可视化界面中根据图纸实际情况创建三维界面内容。在建模过程中，设计者通过调整视角与及时检查等方式，寻找建模中的错误之处，并且软件还具有碰撞检查等功能，可有效提醒设计者及时处理矛盾之处。在确保模型创建无误的情况下，用户可自动生成相应的钢结构图纸信息。通过Tekla软件完成相关信息，如零件图、节点图、3D布置图、平面布置图等等。此外，还可根据该项工程的实际情况，对材料统计的相关信息进行展示，如数量表、螺栓规格、用量等等，以A10B-01钢结构为例，劲性结构尺寸如下表1所示，效果图如下图1所示。
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图 1 A10B-01单体钢结构分布效果图
表 1 劲性结构尺寸表
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3.2节点安装
通常情况下，多杆节点应用到节点板连接、相关连接等处，因杆件之间的夹角较小，预留的焊缝较多，焊接操作中产生较多变形，因此焊接施工存在较大难度，控制变形难度也相对较高，无法对空间准确连接。在实际施工中，一般会采用梁—柱连接、桁架结构等，利用高强螺栓进行连接与固定，对螺栓孔加工精度与摩擦面具有较高要求。在该工程中，钢筋连接采用梁、柱与基础中的主筋，当直径超过25时，应采用直螺纹进行连接；当施工采用绑扎搭接时，钢筋直径小于14，剩余钢筋采用焊接的形式连接，竖向钢筋采用的是电渣压力焊。以预埋件安装为例，该工程主要为柱脚锚栓，主要形式如下表2所示[3]。
表 2 柱脚锚栓主要形式
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在锚栓埋设与测量校正中，首先按照原始轴线控制点、标高对现场轴线与标高点复测，形成控制网，然后按照控制线放出每根钢柱轴线后标注，再测放出各个定位环板的十字交叉线与4个标高控制点。在预埋结束后，对各组锚栓间的相对位置进行复检，确定无误后由监理公司验收。对锚栓架间平面钢筋网进行绑扎，再浇筑混凝土，在正式浇筑之前对锚栓平面位置与标高进行复测，一旦发现误差应立即修正。
3.3施工3D建模
利用BIM技术进行3D建模，在碰撞检查中，选择相应的部件内容，即-TOOLS-CLASHECK；然后检查装配，选定相应的部件信息；设置编号信息，如若是初次操作，编号应为TAKENEWNUMBER，如若非初次，则可将编号设置为COM-PARETOOLD；实施编号为TOOLS-NUMBERING-FULL；装配检查使其能够确保各个连接部件之间相互关联，而非独立的个体特点，例如将所需焊接的内容均焊接上，实现整体统一。在该项工程建设中，BIM三维建模属于电脑拼接后形成真实信息的过程，应事先确保各项信息完整真实。例如，节点连接、螺栓焊接、钢杆件、材料装饰等等，将此类信息均应用到三维建模之中，模型建成后与实际建筑相统一，相关设计图纸通过三维实体模型直接显示出来。在图纸绘制中，各尺寸、杆件长度、断面与交接角等均可通过三维模型加以体现，这些都是计算机拼接制作的结果。此外，还可采用实体建模的方式，在各个模型中选取相应信息，适当选择后探寻各种材料信息属性，分析各个断面实际情况，利用软件进行自动碰撞检查，使各个结构之间、不同专业之间的碰撞问题得到有效解决，进而充分提高工程施工效率与水平[4]。
3.4项目管理中的应用
在BIM技术飞速发展之下，工程管理应用逐渐增加。在项目开展前期，主要的管理内容为项目设计稳健、策划文件的存储与管理，便于设计师与施工人员查询；在项目管理模块中，主要对项目任务进行管理，当全部项目确立完毕后便不可对其进行变更；在招投标管理中，根据当前时代发展趋势，招投标工作更加系统规范，管理工作应按照相关文件进行设定；在项目进度管理方面，可对工程总进度规划、工程方案、年度计划等协调安排。但是，在管理进度编制中，应综合施工特点与难度制定计划大纲；在投资控制模块中，工程建设需要对实际投资进行概预算，准确计算项目总投资，再制定合理投资计划，对项目投资支出进行控制，确保投资方目标顺利达成；在质量控制模块中，工程质量属于核心内容，与建筑企业效益息息相关。在BIM管理模块中，应加强对施工质量的重视，并采用该项技术对各项目质量文档进行分类管理与验收，切实保障工程建设质量，促进施工企业的可持续发展；在项目合同管理模块中，主要针对工程合同相关信息进行管控，例如工程建设期限、合同当事人、风险责任划分等等。
4BIM技术的发展前景
根据当前现状来看，BIM技术在建筑行业中的应用引领一次技术变革，在实际应用中可能会存在许多问题，在应用过程中可采取有效措施加以解决。对于BIM技术来说，在钢结构领域的发展前景十分广阔，可采取以下措施。
（1）建立软件平台符合钢结构加工信息化、自动化方面的要求，还应对机械加工进行有效控制。当前，信息模型与钢结构加工设备对接方面尚未拥有相对完善的体系，对BIM技术推广和发展起到阻碍作用，需要企业根据实际情况制定统一的标准与体系。
（2）BIM技术的发展需要进一步加大推广力度，单纯依靠少数建筑企业的推广远远不够，应发动全行业的力量进行推广。对于任意新技术来说，它的普及过程都不会是一蹴而就，BIM技术也是如此，需要企业结合实际情况与市场现状进行深入分析和优化，使其在实践应用中获得更加广阔的发展空间。
（3）BIM技术应用范围较广，包括设计、施工与运维等阶段，涉及到项目全过程。BIM技术的发展应与建筑行业特点相结合，从多个方面着手推进，还可将云技术引入其中，借助云数据平台对企业生产、管理、自动控制等进行信息化转变，以此促进BIM施工管理效率的显著提升[5]。
结论：综上所述，在建筑行业飞速发展下，钢结构工程数量与规模不断增加，传统的施工管理方式难以满足现实需求，BIM技术的应用十分必要。对此，在钢结构施工中，应结合工程实际情况，做好技术人员培训工作，使其掌握正确的技术应用方法，使BIM技术优势得到充分发挥，促进钢结构工程的可持续发展。
参考文献：
[1]蒋明会.BIM技术应用于超高层钢结构施工安全管理研究[J].工程技术（文摘版）：00214-00214.
[2]高昊昊.基于BIM技术的钢结构实际应用研究[J].建筑工程技术与设计，2019（6）.
[3]彭轶群.基于BIM技术的钢结构工程深化设计应用探究[J].价值工程，2019，38（26）.
[4]宁灿炜.基于BIM技术的钢结构建筑施工与管理探讨[J].住宅与房地产，2019（15）.
[5]牛亮亮，苏明.基于BIM的钢结构施工技术及风险管理研究[J].自动化与仪器仪表，2019，000（008）：165-167.