杜航
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[摘要]随着我国建筑行业的快速发展，施工单位的交流变得更加频繁，这对施工单位之间的信息沟通能力提出了更高的要求。钢结构作为一种重要的结构体系，其不仅应用范围广泛，而且结构复杂，因此给建筑设计施工管理带来一定的难度。基于此，对BIM的概念和特征进行分析﹔其次，详细分析BM技术在钢结构施工项目中的应用，包括钢结构施工现状、存在问题及BIM技术应用的可行性分析等﹔然后系统介绍了BIM组织管理体系，技术优势与障碍等﹔最后结合具体的案例探讨BIM技术的运用效果，并得出结论。
[关键词]建筑信息模型；钢结构﹔施工项目﹔应用
近年，我国的经济水平大幅提升，城镇一体化建设进程加快，从而带动了建筑行业的高速发展，各种各样的建筑施工项目快速出现，据不完全统计，截至到2018年底，我国的建筑行业生产总值达到了23.5万亿元，相比2017年增长了近9.9%.而钢结构工程因其抗腐蚀性强、抗震性优、强度大、造型美观等一系列优点，在建筑领域应用范围非常广泛。
1BIM技术概述
BIM（建筑信息模型）最早是在20世纪末提出的，其包含了与建筑施工项目相关的各种数据形式，如建筑的整体设计、施工方案、项目管理计划、工程统计、成本核算等，主要是为了优化建筑实施过程的各项成果，实现建筑行业的高效发展。清华大学的张建平教授指出：BIM 实际上是一种可视化数据模型，该模型将项目设计施工整个生命周期的信息集中于一体，通过三维数字技术将项目的结构及物理特性进行表达。此外，BIM模型贯穿于项目的各个周期，因此信息较为完整，可以为不同的实施阶段提供决策参考。
发展至今，BIM技术除具有可视化、使各专业人员能便捷地协调各项设计成果及可模拟性等优越性。未来，在核实项目信息准确无误的情况下，遵循专业制图规则，利用专业的制图知识快速出图。相对于传统的手动绘图和二维制图，BIM出图不仅大幅提高了规范性和准确性，同时能使复杂的问题简单化，用更为直观的方式展现出来，提高施工工作的效率。
2 BIM技术在钢结构工程项目的生产、施工应用
2.1钢结构项目实施的现状
从目前的实际情况来看，我国的钢结构施工现场管理存在较多的问题，如管理效率低，生产误差大，人员专业水平低难以识别风险源、缺乏动态风险监控机制及施工前的安全规划等，这会对钢结构施工的质量、安全和成本产生影响。
2.2 BIM技术在钢结构施工项目中的应用
2.2.1 部门分支
BIM 组织管理体系主要为：项目总经理下面有生产经理、商务经理、技术部门及BIM 项目组长4个主要部门，4个主要部门再分支出其他部门。
2.2.2 技术优势
(1)信息的完整性。BIM模型是一种多信息模型，可以对复杂的、大量的钢结构工程信息进行完整描述，从而确定不同信息之间的关系，为钢结构模型提供统一的信息数据，充分发挥信息的优势。
(2)模型的可视化管理。通过 BIM技术建立的多维模型可直接将钢结构施工项目的整体形态展现出来，方便技术人员进行查看，并从中寻找矛盾点和其他冲突的地方，不断修改和完善钢结构施工图纸。而且，不同的单元节点都具有高度关联性，构建可视化的BIM仿真模型能将内部的各种节点直观展示，从而实现对整个建筑施工项目的可视化管理。
(3)协同作用。由于BIM技术将各种钢结构施工信息数据融合在一起，并进行分享，确保信息能在各钢结构施工部门之间的高效流通，因此解决了信息不一致的弊端，钢结构施工方可全程获取生命周期内的项目信息，同时其他参与方也可登陆和查看施工信息，这就使得多方参与者能融入到同一个平台更好地协同工作。
2.3技术障碍
2.3.1 BIM技术人才缺乏
我国BIM 技术研究和应用刚起步，很多建筑施工企业都在尝试摸索阶段。许多钢结构设计、施工单位BIM技术人员缺乏专业的培训，在运用BIM 技术的过程中经验不足，存在短板，尤其是利用BIM技术对钢结构进行建模和协同管理方面比较混乱，无法发挥BIM技术的实际作用。
2.3.2 BIM信息管理缺乏系统性
由于钢结构施工项目涉及的人员和部门很多，不同部门和人员之间各自行使不同的职责，很多技术人员仅负责自己的施工设计，利用BIM技术生成的图形成果只用于对自身的管理，而不与其他各部门之间进行信息汇总形成一个整体，因此 BIM信息管理缺乏系统性，同时施工单位也无法系统掌握BIM技术的核心。
3 BIM技术在钢结构施工项目中的实例
3.1项目简介
某校实训大楼工程项目，训练中心面积为5000m2，多功能演艺中心面积为4000m'，该项目内部采用钢筋混凝土设计，外部采用钢结构设计，其中训练中心顶盖采用了空间析架和单层壳体结构，钢结构的空间尺寸，长度为96m，宽度为72m，高度为21m，其中多功能演艺中心顶盖采用了空间析架和单层壳体相结合的组织方式，钢结构的空间尺寸长68m，宽62m，高18m，结构安全等级为二级，结构构件材质采用Q345B。
3.2三维场地平面布置模型的建立
根据项目的安全规范，利用三维模型能更加直观展示出该项目的出入口、生活区、办公区以及施工区和仓库等情况，以便工作人员能提前查看施工现场的情况，从中发现存在的问题，并及时采取处理措施。
3.3数据具体应用
3.3.1基于BIM的放线定位
由于钢结构基础部位通常是位于土建结构中，因此土建结构的稳定性在很大程度上可以影响钢结构的稳定性，一旦土建结构出现偏移，会使钢结构的承重能力发生变化，由于训练中心率先完工，因此首先对训练中心的顶层钢结构进行施工，现场租赁2台大型起重机。项目部们采用BIM技术来对现场的施工放线进行定位，利用已完成的三维模型坐标，设置与实际图形对应的坐标，根据Revit软件中的x，y轴，导出放线定位控制点。
3.3.2钢结构优化方案实施
该工程工作量大，为了防止钢结构施工中出现问题，单位依据图纸优化了钢结构施工方案。
优化前：搭建内部满堂脚手架，利用胎架进行拼装，形成完整的第3层小单元钢结构框架，根据不同小单元框架的编号，按照顺序进行吊装，完成后第4，1，2层采用同样的吊装方式，进行焊接。内部析架以及不同小单元框架需在胎架上完成拼装，此外，油漆涂抹，防火材料也在胎架上完成。完成以上施工，只有当整个钢结构稳定后，才能拆除脚手架。
优化后：利用胎架合并不同的小单元框架，根据优化后的方案，安装第1层弦杆后安装内部其他部位钢立柱，然后第2层以第1层为支撑，安装内部钢立柱，第3层以此类推，最后全部完成安装。利用胎架完成不同小单元框架结构的拼装，以分片框架的形式，在胎架上进行组装，然后油漆涂抹，安装防火材料。利用胎架完成不同小单元框架结构的拼装，以分片框架的形式，在胎架上进行组装，然后油漆涂抹，安装防火材料。
优化前后对比：优化前小单元框架数量共107片，优化后数量减少至25片，大幅降低了吊装频率，控制了吊装作业以及高处作业的危险。
3.3.3实际效益分析
(1)工期进度加快。通过采用BIM技术，不断对原钢结构施工方案进行深化设计，大幅减少了吊装次数，省去了大量的吊装作业，降低了吊装操作风险，防止吊装过程中发生安全事故，同时使钢结构吊装工期缩短了18%，整体工期缩短了22.0%。
(2)钢结构施工质量提升。钢结构的施工质量水平高低直接决定了钢结构项目工程的整体质量是否达到预期目标，通过BIM优化分析结构实施方案，并全方位对施工后的质量进行检查，可发现原有的钢柱垂直误差降低至0，安装高度偏差与实际差别控制在+2.0%范围内，焊缝尺寸偏差控制在2%以内，钢结构的施工质量整体出现上升。
(3)钢结构施工项目成本的降低。BIM技术的核心优势之一就是控制项目施工过程中的成本支出，如果出现实际支出超出预算的情况，那么就需及时对施工方案进行调整，以达到成本控制的目标，该项目利用BIM技术构建三维仿真模型，解决了各种因放线定位不准确、构件精确度差、人员配置不合理等产生的一系列问题，从而避免重复加工和操作的弊端，有效控制了钢结构施工的成本，提高了工作效率。
4结束语
建设项目全方位信息化管理是未来发展的大势所趋。近些年我国建筑行业 BIM技术的开发和应用，为今后的发展打下了一定的基础，但也存在不少短板，如专业性的 BIM技术人才缺乏、施工方不注重BIM技术的应用及BIM信息管理缺乏系统性等，这在很大程度上限制了BIM技术在我国的发展。由于钢结构施工项目流程复杂、构件种类繁多、材质要求严格，因此对信息管理的水平要求较高。相对于西方发达国家，我国BIM技术的研究和应用还处于初级阶段，大量企业仅能使用BIM进行翻模检查碰撞，如何提升BIM技术应用水平，如何真正发挥BIM技术的可视化、协同性、可模拟性及全信息化管理方面的优越性是眼下迫在眉睫的问题。本文以某校实训大楼项目案例，探讨BIM技术在钢结构项目设计、施工过程中的实际应用，为实现钢结构项目实施的整体质量提升提供参考和借鉴。
参考文献
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