段其伟
山东正泰工业设备安装有限公司
摘要：在现代建筑中，钢结构建筑是重要的结构类型，这种建筑的稳定性良好、资源消耗少、耐久性强。在其设计、施工和运维等各个阶段，要合理运用BIM技术，使其价值充分发挥，通过碰撞检查和构件制作控制等，提升其施工效率，保证施工质量安全，达到工程效益目标，推动钢结构工程进一步发展。
关键词：BIM技术；建筑钢结构；施工应用
在建筑行业发展中，科技的发展也可为其提供重要支持，将两者结合对于建筑行业的发展是具有积极意义的，可以更好地保障其施工质量。当前，在建筑施工中，钢结构工程相当重要，对建筑工程的建设质量也有很大影响，是建筑行业实现可持续发展的关键。在其施工中，通过对BIM技术的应用，在设计、施工等环节都可发挥较大价值，保证工程的建设效率和品质，可使企业更具竞争力。
一、BIM技术概述
BIM技术也被称之为三维建模技术，这种技术软件的应用广泛，其自身应用要比信息模型软件平台更多，实现界面可视化，从而录入各个部件间的基本信息，经过软件处理、统计，将数据提供给设计人员和施工方，可以减少施工中的失误，使施工顺利进行。
在钢结构工程施工中，应用BIM技术主要对设计进行深化，并指导后期的制作和安装工作，通过构建起三维模型，组合各个模型中的信息，可以得到详细的工程设计图以及精准的模型，其中的内容和数据更新也可实时更新，保证了出图的效率、报表精度。
二、钢结构BIM的建立
通常情况下，要制作钢结构，要先建立起钢结构BIM模型，通过3D实体建模对设计进一步深化。该过程就是利用电脑进行预拼装，将所有的杆件和节点连接等信息，都通过三维实体模型进入钢结构整体模型中，该三维模型与之后的建造建筑一致。然后利用三视图原理投影生成布置图和构件图等加工详图，查找设计中不合理的地方进行改进和优化。在其设计深化中主要有四个阶段，各个阶段都需要校对人员参与实施控制，经过审核之后才可出图，然后进行下阶段工作。
在第一个阶段，就是根据其施工图，建立起轴线布置、搭建杆件的实体模型，导入AutoCAD中单线布置，并对其校核、检查，确保两套软件中导出的设计数据吻合，提高构件定位、拼装精确度。创建轴线系统，并选择工程中使用的截面类型和相关几何参数，建立起整体的三维实体模型，并对其进行编辑。
第二个阶段，就是根据工程设计图纸，安装和处理模型中的杆件连接、构造和加工安装工艺等，建立起整体模型后装配其中的各个节点，根据工程制作调价、现场拼装和土建条件等，采取合适的装配方案。
第三个阶段，就是对搭建起来的模型执行碰撞校核，审核人员对其进行整体校核和审查。装配完成各个连接节点后，运用BIM技术中的碰撞校核功能，来校核其中各项细微碰撞，检查其设计、建模中存在的误差。系统可以将各项碰撞情况自动列出，设计人员核实也更加方便，然后对模型进行更正，在多次执行校核后将样图设计误差有效消除。
第四个阶段就是在3D实体模型的设计基础上，最终出图。BIM建模软件的图纸功能，可以自动产出图纸并对其进行调整，以及产生加工和安装的辅助数据等，比如材料清单和油漆面积等。完成节点装配工作后，按照设计准则中编号原则，来对构件、节点等编号。然后产生布置图和构件图等，根据设计准则进行图纸修改，包括图纸的类别、大小和比例等。这些加工详图是利用三视图原理投影和剖图来生成深化图纸的，在杆件模型上直接投影即可产生杆件长度、断面尺寸和杆件的相交角度等。从理论上来讲，其生成的钢结构深化图不存在误差，其精度比较理想。最后统计用钢量等资料，按照构件类别、材质等进行排序整理，输出其数量和表面积等信息，便于后续施工的顺利进行。
三、BIM技术在建筑钢结构施工过程中的应用
（一）钢结构生产制作中的应用
当下，信息技术、自动化技术发展迅猛，数字化加工和生产管理逐渐取代传统手工加工技术、人为生产组织。应用BIM技术，可以使钢结构的加工制造更加简单，BIM模型可以输出相关信息，不仅可以快速生成加工清单和工艺路径，在数控切割和油漆喷涂等工艺中也可发挥积极作用。
BIM技术的应用有助于建立起数字化的生产管理系统，改变了以往指令需层层下达反馈的状态，其生产协同信息平台具有一体化、扁平化特性，可以将加工指令信息有序下达到工位，在加工工序完成后及时反馈信息到平台。其数字化生产管理系统，可以提高标准的数据接口，将相关文件清单导入而生成初步加工清单。
生产组织的重要基础，就是工艺流程的规划，需要熟悉相关设备和工艺技术的人员，根据工艺流程等编制设定各结构形式工艺流程，合理配置其各个流程的参数，并优先指定其使用设备，便于选定其工艺路径。完成各项生产数据准备后，系统中指挥人员发挥生产指令，系统会自动匹配零件清单与生产流程，结合车间工位、设备负载反馈信息等，将指令快速下达到系统指定工位、终端计算机，然后各工位开始进行加工。仓库人员可根据生产计划，得到使用的材料信息，事先准备好使用的材料。
在各项生产流程指定工位、设备旁，会设置计算机控制台，以及时获得流转过来的待加工指令。生产人员可在计算机上操作，选择构件和运行状态，同时系统可以将其过程状态及时记录，便于管理人员对生产情况确切掌握，及时进行合理调整。
以异形板材加工为例，在其切割和钻孔等加工中，需要加入套料冻胀使其利用率得以提高。具体可采用一些自动套料排版软件，批量转入BIM输出的多个NC文件，其数据输入的效率高、准确性好。在得到NC文件零件信息后，根据钢板的厚度和材质，将输入零件进行自动套料分类，完成作业文件后，按下执行按钮，即可完成零件的套料加工。
（二）施工阶段应用
在钢结构施工中，项目的成本控制、施工质量和施工进度等方面都还存在一些问题，由于工程的变更而引发造价波动，或者其安装工艺使用不当会导致工程延期等，以及由于安全意识薄弱，而导致安全事故的发生等。这些问题都不利于保证工程建设效率和质量安全。
应用BIM技术，通过参与管理其3D模型中构件，并关联3D模型和时间轴，然后进行4D模拟施工，并模拟其施工场地布置等，从而实现施工前对施工计划的审查确保安装工艺的合理性，避免工序间出现冲突，以及埋下安全隐患等，及时纠正存在偏差，才能更好地确保施工目标的实现。
利用BIM新品库、软件插件，可以二次开发更高效、智能建模。在4D模型基础上，对具体施工进行模拟，并综合各专业完成碰撞检查，对施工中的重点部分可以模拟，从而优化项目施工方案。并且应用BIM技术可以模拟建筑节点构造模型，对其进行精准展现，促进设计质量提升，减少了工程变更则其施工效率也可有效提高。在实际施工中，其信息流转中可以利用模型进行计划制定，信息共享效率提升，更高效指导施工现场。不仅保证了工程施工质量、进度和成本，且提升了管理水平。
在施工中，利用BIM平台可以对施工成本变化和施工质量等，进行实时跟踪，并将具体信息录入3D模型与原计划进行对比，及时调整施工计划等，确保工程按时按质完成。并且数据模型的更新是动态的，可以跟进部分完工工程的验收，各方可及时追踪项目建设情况，并且进行沟通交流来确保其成本目标和安全目标等的实现。
（三）运用阶段BIM技术应用
在建筑钢结构工程全生命周期中，运营阶段的周期最长，且该阶段也需要花费更大的成本。在传统建筑运营维护中，是根据其图纸由人工进行数据采集，并与表格中设备系统数据结合来监控工程建设情况的。这种方式直观性较差，且无法保证其时效性，在传输数据的过程中也容易发生丢失等情况。而利用BIM技术，可以保证设计阶段、施工阶段中各项数据资料在传输到运维阶段中的完整性、全面性，建立起项目全生命周期档案，其中的数据可以实时、动态更新，对于运维管理来说，保证了管理质量和效率。
四、结束语
在实施建筑结构设计过程中，要清楚认识到BIM技术应用的作用和意义，并充分发挥BIM技术优势，从而在建筑结构设计过程中能够进一步提升设计的水平和质量。有效发挥相关软件工具的作用，优化各项参数信息，便于从业人员对结构模型进行分析，有效提升建筑结构设计水平，为整个工程建筑质量提供有效保障。
参考文献：
[1]廖俊君.BIM技术在建筑钢结构施工过程中的应用研究[J].四川水泥,2020(01):349.
[2]赵传辉.BIM技术在建筑钢结构施工中的应用[J].中国建筑装饰装修,2019(11):99.
[3]周文刚.BIM技术在建筑钢结构施工过程中的应用研究[J].城市建筑,2019,16(26):169-170.