BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用研究

李鵬

摘要：在當(dāng)前的建筑設(shè)計(jì)行業(yè)中，BIM技術(shù)目前是建筑領(lǐng)域中重要的現(xiàn)代數(shù)字化模型技術(shù)。本文分析并研究了BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)，施工以及后續(xù)運(yùn)維三個(gè)階段的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);鋼結(jié)構(gòu);應(yīng)用和設(shè)計(jì)

目前，BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用主要集中在設(shè)計(jì)過(guò)程中。本文對(duì)BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)、施工、未來(lái)運(yùn)行和維護(hù)三個(gè)階段的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究，總結(jié)了BIM技術(shù)在建筑信息產(chǎn)業(yè)中的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀，以期加以利用和發(fā)展。中國(guó)將充分利用其價(jià)值，促進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展，為中國(guó)現(xiàn)代信息經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)更大的價(jià)值和作用。

一、BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

BIM就是所謂的建筑信息模型，簡(jiǎn)稱(chēng)為BIM。近年來(lái)，人們對(duì)BIM技術(shù)的研究不斷深入，帶動(dòng)了BIM技術(shù)的飛速發(fā)展，已成為繼CAD技術(shù)之后的建筑業(yè)的第二次技術(shù)革命。但現(xiàn)階段的推廣及使用存在一定的困難，因?yàn)樵诮ㄔO(shè)項(xiàng)目的過(guò)程中必須投入大量的人力和物力。為避免錯(cuò)誤和風(fēng)險(xiǎn)，相關(guān)部門(mén)強(qiáng)烈建議在建筑施工中使用BIM技術(shù)。此外，為減輕未來(lái)發(fā)展過(guò)程中的資源負(fù)擔(dān)，中國(guó)相關(guān)部門(mén)積極倡導(dǎo)綠色建筑，積極支持信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展，鼓勵(lì)建筑業(yè)更多地利用BIM技術(shù)和研究創(chuàng)新。

二、鋼結(jié)構(gòu)工程概述及特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)工程是一種結(jié)構(gòu)，其中鋼框架用作主要建筑材料，原始零件在現(xiàn)場(chǎng)建造并以特定形式連接。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，鋼結(jié)構(gòu)具有重量輕、機(jī)械性能好、抗震性能好、施工速度快、工業(yè)化水平高、投資回報(bào)快、外形美觀等一系列優(yōu)點(diǎn)，具有可持續(xù)發(fā)展的一系列優(yōu)點(diǎn)。它也已廣泛用于開(kāi)發(fā)中，主要用于大型工廠建筑物、輕型結(jié)構(gòu)項(xiàng)目和高層建筑項(xiàng)目中。

三、BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)工程

BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中起著重要作用，可以處理大量數(shù)據(jù)并制作形成相關(guān)的報(bào)告。另外，BIM技術(shù)可以在應(yīng)用過(guò)程中有效地執(zhí)行可持續(xù)的低能耗應(yīng)用，但是由于該技術(shù)的完整性，近年來(lái)對(duì)該技術(shù)的研究和參考文獻(xiàn)很少。

3.1 在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

3.1.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的問(wèn)題

為了使鋼結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)順利進(jìn)行，需要改進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)階段，但是由于鋼結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)階段缺乏專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)，程序設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)深度不足和成本高昂的問(wèn)題。這不僅浪費(fèi)了人力和物力，而且嚴(yán)重影響了項(xiàng)目進(jìn)度，因?yàn)闊o(wú)法滿(mǎn)足項(xiàng)目后期所期望的設(shè)計(jì)，進(jìn)而必須對(duì)其進(jìn)行修改和重做。

3.1.2 在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù)

在鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)階段，可以使用BIM技術(shù)進(jìn)行圖紙比較設(shè)計(jì)，可以使用“建筑庫(kù)”和“節(jié)點(diǎn)庫(kù)”進(jìn)行3D建模，并可以使用數(shù)字信息技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入。該技術(shù)的應(yīng)用不僅有助于優(yōu)化施工節(jié)點(diǎn)，而且有助于項(xiàng)目的信息管理。不僅如此，BIM技術(shù)還使用二維技術(shù)來(lái)生成成本報(bào)告，改善用于項(xiàng)目建設(shè)和成本管理的實(shí)用有效數(shù)據(jù)，優(yōu)化項(xiàng)目推廣和管理，并為項(xiàng)目建設(shè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 施工中的應(yīng)用

3.2.1 鋼結(jié)構(gòu)施工階段的問(wèn)題

當(dāng)前，鋼結(jié)構(gòu)工程的施工過(guò)程中需要注意很多項(xiàng)目和環(huán)節(jié)，主要涉及項(xiàng)目的成本、質(zhì)量、進(jìn)度、安全和管理等方面。具體來(lái)說(shuō)，由于項(xiàng)目期間施工過(guò)程中存在許多不確定因素，因此不可避免的是，項(xiàng)目變更會(huì)影響項(xiàng)目估算，并導(dǎo)致?lián)p失超過(guò)項(xiàng)目估算成本。在此過(guò)程中，不正確的施工技術(shù)會(huì)影響項(xiàng)目的進(jìn)度，導(dǎo)致工期延誤并導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。由于污染、損壞和搬遷，零件在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中的不當(dāng)護(hù)理會(huì)影響施工進(jìn)度，致使施工工期被推遲。由于在項(xiàng)目進(jìn)行期間需要大量人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工作，因此出現(xiàn)了不可預(yù)測(cè)的安全和技術(shù)問(wèn)題，最終影響了項(xiàng)目的建設(shè)。

3.2.2 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工階段的應(yīng)用

使用BIM技術(shù)模擬施工前的設(shè)計(jì)和施工推廣環(huán)節(jié)可以有效避免上述問(wèn)題，從而最大程度地保證工程進(jìn)度。此外，在鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中使用BIM技術(shù)主要體現(xiàn)在3D模型的構(gòu)建中。在施工過(guò)程中，3D模型以數(shù)字方式管理部件的參數(shù)，并使用這些參數(shù)以整體方式模擬施工現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)來(lái)構(gòu)建模型，以確保最大程度地保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)并確保順利安裝，同時(shí)也防止施工過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤沖突和施工安全等問(wèn)題。此外，近年來(lái)，相關(guān)的科學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了軟件插件，這些插件可以使用4D仿真建模和BIM實(shí)現(xiàn)更快、更智能的建模。在此基礎(chǔ)上，BIM可以有效整合設(shè)計(jì)、施工、工程造價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查等問(wèn)題進(jìn)行綜合保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度和質(zhì)量的根本保證。

3.3 在運(yùn)營(yíng)階段的應(yīng)用

與鋼結(jié)構(gòu)工程的整個(gè)過(guò)程（即運(yùn)營(yíng)階段）還有另一個(gè)重要的聯(lián)系。由于該階段的長(zhǎng)期投資，在管理、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)中進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新非常重要。在現(xiàn)有建筑物的運(yùn)行和維護(hù)中，通常使用Excel表中的工程圖，收集的手冊(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、運(yùn)行和維護(hù)。但是，由于近年來(lái)的大型鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，傳統(tǒng)的操作技術(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足項(xiàng)目的發(fā)展。因此，為了解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)的技術(shù)難題，從根本上解決及時(shí)差距和數(shù)據(jù)傳輸意圖喪失的問(wèn)題，必須使用BIM技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面歸檔和監(jiān)控，從根本上保證整體配置。

四、結(jié)論

BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用研究主要集中在可視化模型的創(chuàng)建、深度設(shè)計(jì)、工程圖報(bào)告生成、設(shè)計(jì)審查以及將BIM技術(shù)用于可持續(xù)性低能耗設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究中。在建設(shè)階段，在BIM技術(shù)的應(yīng)用研究中，有許多針對(duì)建筑4D模擬和管理項(xiàng)目進(jìn)度成本的應(yīng)用文件，并且也對(duì)建筑質(zhì)量驗(yàn)收安全與文明建設(shè)，建筑風(fēng)險(xiǎn)管理和材料管理，建筑廢料回收管理進(jìn)行了深入研究。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著B(niǎo)IM技術(shù)和模塊化施工技術(shù)的應(yīng)用在建筑項(xiàng)目中的不斷深化，可以進(jìn)一步確保項(xiàng)目的質(zhì)量和進(jìn)度，并加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目成本的過(guò)程管理和控制，確保了建筑項(xiàng)目在設(shè)計(jì)和產(chǎn)品模塊化方面的標(biāo)準(zhǔn)化會(huì)向前推進(jìn)。生產(chǎn)工業(yè)化，建筑裝配，管理信息化等各方面已提高到新水平，有力地推動(dòng)了中國(guó)建筑業(yè)的工業(yè)化和社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程。

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