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摘要：钢结构深化设计与BIM 结合，实现了模型信息化共享，由传统的“放样出图”延伸到施工全过程，根据设计院的施工图、计算书及其他相关资料为依据，依托专业深化设计软件平台，建立三维实体模型，计算节点坐标定位调整值，并生成结构安装布置图、零构件图、报表清单等。依托于深圳轨道交通12号线工程深圳国际会展中心配套项目， 本文阐述了地铁出入口上盖钢结构的特点、BIM技术对于钢结构深化设计的重要性以、BIM实现钢结构预拼装以及工厂预制加工及现场装配等工作的应用，希望对后续地铁建设提供借鉴。
关键词：BIM技术，地铁出入口上盖，钢结构，预拼装技术
0 引言
随着BIM技术的融入，BIM技术在钢结构专业领域得到快速的应用。众所周知，钢结构属于装配式建筑，需提前进行精确设计、工厂加工生产、预拼装等过程才可以进入到施工现场进行施工安装，因此对于钢结构的前期设计工作要求就非常之高，那么BIM技术的到来，毫无疑问为钢结构的许多工作带来了实质性的帮助。
1 地铁车站出入口上盖钢结构的特点
地铁车站出入口上盖结构形式大多采用钢结构，钢材强度较高，弹性模量也高。与混凝土和木材相比，其密度与屈服强度的比值相对较低，因而在同样受力条件下钢结构的构件截面小，自重轻，便于运输和安装。并且钢结构适于承受冲击和动力荷载，具有良好的抗震性能，有效的适应了地铁车站的特性。并且作为地铁车站施工的最后一道工序，工期紧张，交叉施工严重，地铁出入口钢结构施工往往制约了车站的整体进度，制约了车站的整体移交及运营。
2 BIM技术对于钢结构深化设计的重要性
BIM技术不仅让管理人员快速了解项目的建筑功能、结构空间和设计意图，而且其任意的模型剖切及旋转功能，使得复杂工程结构一目了然。通过BIM技术，可在模型的建立过程中，将图纸中的所有信息反映到模型中，并结合自身经验判定模型中的节点是否合理，现场施工是否能实现，从而将图纸问题和施工难题在建模阶段就予以解决，使后期施工的流畅性和经济性得到有效保证。
采用BIM设计软件，可以将地铁车站出入口上盖钢结构分段构件控制点的实测三维坐标，在计算机中模拟拼装形成分段构件的轮廓模型，与深化设计的理论模型拟合比对。根据设计图文资料和加工安装方案等技术文件，在构件分段与胎架设置等安装措施可保证自重受力变形不致影响安装精度的前提下，建立设计、制造、安装全部信息的拼装工艺三维几何模型，完全整合形成一致的输入文件，通过模型导出分段构件和相关零件的加工制作详图。统计分析相关数据后，采用BIM软件，根据制作安装工艺图要求，模拟设置钢结构拼装，检查分析加工拼装精度，得到所需修改的调整信息。经过必要校正、修改与模拟拼装，直至满足精度要求。
3 BIM实现钢结构预拼装工作
利用BIM技术，通过建筑信息模型来实现钢结构预拼装工作是钢结构计算机预拼装技术的一种，预拼装是钢结构施工控制质量、保证构件在现场顺利安装的有效措施，而计算机仿真模拟预拼装已经越来越得到钢结构施工单位的重视。通过计算机来拼接钢构件，从而实现工厂预拼装的效果，降低了施工成本。
地铁站出入口主体为钢结构，钢结构施工前通过BIM的可视化、模拟性、优化性、协调性等特点，通过测量实体构件并与三维模型图进行比对来检验构件是否合格。找出实测构件模型模拟拼装构件之间连接部位的偏差数值，实测构件模型模拟拼装合格后出具构件模拟拼装检测参数报告，指导现场安装施工工作。
通过BIM技术优化断料组合加工表，将损耗减至最低；改善工作面大，工人多的时候，因交底不清楚，导致的质量问题。将施工方案与BIM施工模拟结合可直观的了解到方案的可行性，在工程重难点施工方案、特殊施工工艺实施前，运用BIM系统三维模型进行真实模拟，从中找出实施方案中的不足，并对其进行修改；另外，可以对不同施工方案分别进行模拟，进而对比筛选出最佳施工方案。在施工过程中，通过施工方案、工艺的三维模拟，给施工操作人员进行可视化交底，使施工难度降到最低，做到施工前的有的放矢，减少返工和整改、确保施工质量。
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图1 现场测量放线
4 工厂预制加工及现场装配
4.1 现场测量放线
针对已移交场地，对车站室外附属结构做全方位的勘踏，并在监理、第三方检测单位的共同见证下进行复测，见图1。结合BIM深化设计，将现场放样结果与模型比对，将钢结构加工清单发送至工厂，进行预制加工，以减少现场动火作业，提升安全文明施工程度。
4.2 工厂预制加工
通过BIM模型深化设计及现场放样复核，工厂进行钢结构预制化加工，按照至少15.5t/天的强度进行加工（常规地铁出入口钢结构大概8t/座），保证现场施工需要，见图2。通过现场再次复测，调整加工精度，在工厂中进行预拼装后，送至现场。
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图2 工厂预制加工
4.3 现场拼装
摒弃常规钢结构现场人工焊接工作，利用高强度螺栓对钢结构进行拼装，借助扭力扳手，达到设计扭力值即可，见图3。安装高效，节约安装时间，有利于现场安全文明施工。
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图3 现场拼装
5 经验总结
1）工业化程度提高，符合产业化要求。钢结构构件在工厂制作加工，安装方便，适宜大批量生产，减少现场动火作业，提高了质量的同时，安全文明施工程度也得到了提升。
2）施工周期大大缩短。相比传统施工现场测量、下料、焊接等工作，利用BIM技术深化、制造、预拼装的钢结构在现场只需要按照组装图进行拼装，现场作业量大为减少，一般可缩短工期二分之一，降低建设成本5%以上。
3）工程质量显著提升。现场焊接工作量大为减少，利用标准化工厂的预制加工，焊接质量相比现场焊接，得到了显著的提升，加之使用对螺栓孔连接的钢结构拼装，更加效果显著。
参考文献：
［1］魏群，伊伟波，刘尚蔚.BIM技术中的数字图形信息融合集成系统研究进展［2］中国建筑金属结构协会钢结构分会年会和建筑钢结构专家委员会学术年会论文集.萧山:2017．
［3］刘爽．建筑信息系统(BIM)的应用［J］.建筑学报，2008(2):100－101．
［4］沈峰，曹洁华.BIM在钢结构加工制造中的应用［C］第3届工程建设计算机应用创新论坛论文集．上海2011:343－34．
作者简介：1.方怡（1992-），女，四川峨眉人，初级工程师，主要从事城市地铁工程施工管理工作。联系电话：18728820796，邮箱：316420715@qq.com；
2. 杨洋（1989-），男，四川成都人，工程师，主要从事高速公路、城市轨道交通等工程施工管理工作。联系电话：18615773801，邮箱：1469768138@qq.com；
3. 聂江林（1978-），男，湖南长沙人，高级工程师，主要从事城市轨道交通、水电站建设等工程施工管理工作。联系电话：15911723621，邮箱：422395120@qq.com。