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1上海明煜建筑劳务有限公司 上海市 201900 2宝钢工程建设有限公司 上海市 201999
【摘要】国家大力发展绿色建筑和建筑节能，不断提高新建建筑中的绿色建筑的比例, 从目前的建筑方式来看，装配式建筑、钢结构都是绿色建筑中的主要建造方式，绿色施工也涵盖了从设计、施工、运营等建筑项目的各个环节。而BIM技术建筑行业中的新型技术，已成为建筑项目全过程中的重要技术手段。通过BIM技术的应用，能够对项目实现预先分析、合理安排、动态管理、有效优化，最终实现最大程度的节约资源，减少浪费，减少污染,达到绿色施工的目的。
【关键词】BIM技术；TEKLA；3D3S；钢结构；绿色施工；应用
【引言】在我国现代化进程不断推进的背景下，建筑业迎来极大变革和挑战，传统的建造方式已经越来越难以适应建筑结构信息化和数字化建造发展的要求。传统的施工方式对资源、能源和环境等造成了巨大影响，绿色施工导则提出要加强信息技术在绿色施工中的应用，而BIM技术正是其中重要一环。随着BIM( Building Information Modeling) 技术的不断发展，深入研究BIM技术在绿色施工中的应用对更好地实现绿色施工的目标具有重要意义。
1.前言
本公司承建了招商局重工邮轮制造配套项目激光中心工程，该项目有以下特点：
1、由于功能分区的不同，结构上跨度不一，高低错层，布置朝向也有区别。
2、跨度大，最大跨度49m
3、E-J轴为四连跨
4、网架与钢结构墙架柱连接，连接节点复杂，安装精度要求高
5、工程结构复杂，屋架结构形式为螺栓球焊接球混合结构
由于工程难度大，因此对于钢结构的前期设计、加工，中间的施工管理的要求就非常高了，而BIM技术的应用，毫无疑问的可以为本项目的许多工作带来实质上的帮助。施工全过程，依靠 BIM 技术解决钢结构施工过程中的工期、安全、可视化应用、施工过程模拟分析问题。从而研究一种适合钢结构施工并衔接全过程的应用方案，通过模型信息与制造阶段互联互动，以信息化技术提高项目管理水平。实现工程项目管理信息化、缩短工期、提高工程质量、降低施工安全风险，达到绿色施工的目标。
BIM设计软件包含极广，一切可用于工程需要的软件都可以称之为BIM软件，本项目采用了包括REVIT\CAD\TEKLA Structures \3D3S等三维软件，建筑工程在其整个过程中显著提高效率、大量减少工程风险及浪费。
使用Tekla Structures 进行钢结构详图深化已成为从设计施工图到钢结构加工制作以及施工的主流应用。目前 Tekla Structures 已经成为BIM 软件中使用广泛、尤以钢结构深化设计见长的三维建模软件。鸟巢、CCTV央视大楼、上海环球金融中心等许多建筑都使用Tekla Structures 进行了钢结构详图深化设计。本项目也采用TEKLA进行建模，进行深化设计。
2.BIM技术在绿色施工中的应用
由于BIM技术功能强大，可以应用于钢结构工程从设计到施工的全过程信息化管理。
1、多专业协作
项目启动阶段，联合设计院、专业详图公司、加工厂，针对软件版本、命名规则、格式交换等统一规定，确保 BIM 模型在各阶段均可顺利进行交接及模型系统划分。钢结构部分利用 Tekla 软件进行深化建模，通过多专业协同工作完成模型自身协调及专业间的碰撞分析。
2、设计优化
构建钢结构三维空间立体布置图进行可视化模拟，提前发现设计存在的矛盾，对设计方案进行优化，解决施工图中的设计缺陷，提升施工效率及施工质量，减少项目后期修改变更，避免人力、物力浪费，达到降本增效、绿色节能的目的。
工程主体结构同层立面吊车梁、辅助桁架，柱间支撑交叉在一次，很容易出现相互冲突的问题，通过TEKLA检测碰撞，调整方案，提前避免构件在现场无法安装的问题。共检测冲突253 处，如斜撑与栏杆冲突，调整栏杆; 网架螺栓球与女儿墙柱冲突，调整女儿墙柱; 檩条与网架螺栓球冲突，调整檩条。
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3、指导加工
激光中心项目结构形式复杂，构件多，节点多样。对于那些相对较为复杂的单件图纸，只是靠剖面图型是很难清晰地表现出其构件的性质，如果加工厂工作人员没有丰富经验，就会对图纸形成曲意理解，最终导致失误，给加工工期带来延误，而且还浪费材料，带来严重的后果。而Tekla建模完成后，可自动进行材料表和清单报告的出具，能够生成数控设备识别的 NC 数控数据文件，其包含了数控设备能够识别的加工零件的冲钻孔、开槽、切割等坐标信息． 通过从Tekla模型中调用施工详图、零件图以及布置图，导出用于零件的排版下料和制作． Tekla 导出的文件格式能够同常见数控设备直接对接，并以非常高效的自动化加工方式完成对钢结构零部件的精确制造。因此， Tekla模型的利用，发挥其原本的优势，加工厂通过 Tekla 单体构件模型信息以直观、易懂的形式反映出来。使加工人员充分了解加工的内容，根据模型了解自己加工构件的具体位置和构件的重要性，并在此基础上加深其对图纸的理解从而指导车间工人加工出合理、合格的标准构件，达到加工单位对构件精细化生产的目的。并且可以减少废料的产生，优化下料、综合利用下脚料，节材与材料资源循环利用。
4、指导安装
采用Tekla+Revit软件的方式进行钢结构深化设计及图纸出具工作，相较于传统的二维CAD制图，在保证精确度的同时，三维展示效果更加明显，可以对安装工作进行查询和指导，避免了因对图纸信息理解的不透彻而造成不必要的返工。 利用模型也可以在关键节点关键部位对工人进行技术交底和安全教育，由于内容直观，工人更容易接受和理解。
5、材料管理
利用 BIM 技术， 三维建模后， 统计出各类型的材料信息， 对材料进行统一管理， 实行限额领料制度， 合理使用材料， 减少材料的损耗量。以前没有采用BIM技术时，安装螺栓因为采购数量大，人工不好统计。要么采购过多，造成不必要的浪费，要么采购数量不足，耽误工期。采用TEKLA软件后，建模完毕即可导出螺栓清单，便于精确采购，也便于现场进行材料管理。
6、优化施工方案
通过选择合理的施工方案，不仅可以缩短施工周期，还可以提高安装的安全系数，节省了不必要的经济开支。
在网架提升过程中，由于提升点承受了整个网架结构的主要重力，并且网架结构的整体应力发生了变化，一些杆件的承载力可能会超限，因此在吊装前根据网架设计单位提供的设计文件，采用BIM技术，通过3D3S软件建模计算每个网架球点的受力荷载数据进行图纸深化，确定网架材料分布的间距，每个受力点的位置。分析吊装过程中杆件的承载力和稳定性，防止吊装过程中出现构件变形。
采用钢结构空间设计软件3D3S对需要吊装的网架单元进行吊装过程的模拟，根据软件的计算结果，可以对吊点数量，吊点位置的选择，吊装方案的合理性进行判断。对模拟过程中出现吊点位置构件的出现超限，可以采取更换吊点位置或者对吊点位置构件进行加固。
3D3S结合TEKLA 还对需要空中散装的网架单元进行安装过程的模拟。由于网架结构在形成整体之前，散装阶段构件处于悬挑阶段，若悬挑过大会下挠的情况。通过软件的计算模拟，可以提前了解悬挑构件是否存在变超限形，并在实际施工中采取相应的措施。实际模拟计算中，发现24米柱距的区域，网件杆件最大变形达到了500mm。若在实际施工中不采取措施，必然会导致严重后果。为保证施工过程中网架结构的安全性，悬挑施工时，本项目采用临时支撑或者应先拼成可承受自重的结构体系然后逐步扩展的方法，避免了悬挑施工可能出现的不良后果。
3.结论
通过这次在项目中推广及应用 BIM 技术，指导制作厂加工合格的标准构件，缩短了加工周期，减少了材料损耗，并达到了现场对构件精确化安装的目的。有效的节省了施工工期，超前完成了业主的节点要求工期。工程质量得到了较大的提高，受到业主的肯定与好评，并为最终获得上海金钢奖奠定了坚实的基础。
参考文献：
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[2]周红卫, 杨煜明, 李明,等. 推进BIM技术在钢结构绿色施工中的应用[C]// 第十四届国际绿色建筑与建筑节能大会暨新技术与产品博览会. 0.
[3]董小雪, 汤军, 刘远刚. 基于BIM技术的钢结构施工管理应用研究[J]. 建筑节能, 2020, v.48;No.349(03):163-166+171.
[4]周峥, 邓朗妮, 廖羚,等. BIM技术在钢结构深化设计与施工中应用热点的知识图谱构建方法研究[J]. 土木建筑工程信息技术, 2020(3):16-21.
赵荣 1978年10月 男 汉族 甘肃 本科 助工 上海明煜建筑劳务有限公司 201900从事现场管理
黄良兵 1977年11月 男 汉族 安徽 本科 助工 宝钢工程建设有限公司 201999 从事项目管理