胡泰生++張明月

[摘 要]當(dāng)前BIM技術(shù)已成為我國建筑業(yè)信息化發(fā)展的核心技術(shù)之一，是當(dāng)前的研究熱點。圍繞BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用研究，分設(shè)計、施工 、運(yùn)營三個階段綜述國內(nèi)學(xué)者們的研究文獻(xiàn)，總結(jié)現(xiàn)有研究的不足，并提出基于BIM的綠色設(shè)計、全過程施工管理、運(yùn)營管理等仍有待進(jìn)一步研究。

[關(guān)鍵詞]BIM技術(shù)；鋼結(jié)構(gòu)工程；應(yīng)用

中圖分類號：TU391；TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）09-0138-01

美國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（NBIMS）對BIM（buildinginformationmodeling）的定義是：BIM是一個設(shè)施（建筑項目）物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)；是一個共享的知識資源，是一個分享有關(guān)這個設(shè)施的信息，為該設(shè)施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程；在項目不同的階段，不同利益相關(guān)方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。

鋼結(jié)構(gòu)工程是以鋼材為預(yù)制構(gòu)件的原料，現(xiàn)場拼裝時構(gòu)件間采用特定連接方式的一種結(jié)構(gòu)。它具有輕質(zhì)高強(qiáng)、力學(xué)性能良好、抗震性能優(yōu)越、施工速度快、工業(yè)化程度高、投資回收快、外形美觀、可再次利用及符合可持續(xù)發(fā)展政策等一系列的優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用于大型廠房、輕型及大跨度結(jié)構(gòu)工程、高層建筑工程等領(lǐng)域中。

1 設(shè)計階段的應(yīng)用

目前鋼結(jié)構(gòu)工程在設(shè)計階段，因鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)和BIM技術(shù)人才缺乏，導(dǎo)致設(shè)計深度不夠、設(shè)計造價偏高；因設(shè)計方案不合理使后期施工困難，只能返工重新設(shè)計而導(dǎo)致投資增加等情況屢見不鮮。利用BIM技術(shù)按照設(shè)計圖紙，調(diào)用“構(gòu)件庫”和“節(jié)點庫”進(jìn)行三維建模，錄入構(gòu)件、節(jié)點的參數(shù)信息，這在利于構(gòu)件節(jié)點的深化設(shè)計的同時，還利于鋼結(jié)構(gòu)工程的可視化與信息管理。胡育科等人通過闡述國家推出的有關(guān)推廣鋼結(jié)構(gòu)的政策，及當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)推廣的瓶頸和問題，提出了大力推廣鋼結(jié)構(gòu)根本在于提升工程設(shè)計和應(yīng)用水平；楊振方通過對TeklaStructures在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用研究，闡明了TeklaStructures在不同結(jié)構(gòu)中的詳圖深化設(shè)計功能及運(yùn)用方法。結(jié)果表明，TeklaStructures的數(shù)據(jù)交互功能，及建筑設(shè)計、分析、出圖、報表等功能，能提高設(shè)計的效率和準(zhǔn)確性；尚超宏等人通過實際工程，介紹了Tekla在項目中的深化設(shè)計流程、設(shè)計依據(jù)、深化中遇到的難點重點，突出了BIM技術(shù)對設(shè)計和后期施工流暢、經(jīng)濟(jì)的重要性。由此可見，運(yùn)用BIM來解決深化設(shè)計中的問題，并優(yōu)化設(shè)計方案是可行且有效的。

在當(dāng)前發(fā)展較為成熟的BIM軟件中，TeklaStructures在解決節(jié)點深化設(shè)計問題上扮演著重要的角色。借助鋼結(jié)構(gòu)工程的BIM模型，一則能直觀地向業(yè)主反映項目的建造過程與成果，對現(xiàn)場復(fù)雜的安裝節(jié)點、難度系數(shù)高的施工工藝進(jìn)行可視化三維技術(shù)交底，優(yōu)化設(shè)計方案；二則模型自動生成的報表，能為項目和造價管理提供依據(jù)；三則模型在TeklaStructures中深化后可同其他軟件進(jìn)行交互，進(jìn)行管線綜合和碰撞檢查等。最終達(dá)到最優(yōu)設(shè)計，以獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 施工階段的應(yīng)用

目前在鋼結(jié)構(gòu)工程的施工階段，項目的成本、質(zhì)量、進(jìn)度、安全控制方面都存在問題：因工程變更引起造價波動；因預(yù)制安裝工藝不當(dāng)、裝配安裝順序沖突引起工期延誤；因預(yù)制構(gòu)件在運(yùn)輸過程中造成變形、碰傷或污染而增加造價，延誤工期；因安全教育工作或安全措施的不到位而引起安全事故。利用BIM技術(shù)，對3D模型中的構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)化管理，并進(jìn)行3D模型與時間軸關(guān)聯(lián)后的4D模擬施工、場布模擬等施工前的計劃審查，以保證順利安裝，避免施工工序之間的沖突和施工安全問題，并糾正偏差確保項目各項目標(biāo)的實現(xiàn)。周慧恩等人通過對工業(yè)化鋼結(jié)構(gòu)的4DBIM虛擬建造方法的研究，提出用BIM部品庫以及對軟件插件進(jìn)行二次開發(fā)，來快速、智能、高效地建模。之后基于4D模型進(jìn)行模擬施工、各專業(yè)綜合后的碰撞檢查，并模擬重點部分的可建造性以進(jìn)一步優(yōu)化施工方案，達(dá)到多次虛擬建造優(yōu)化和一次實物安裝建造結(jié)合的效果；任玲華等人通過BIM技術(shù)在虛擬建筑及節(jié)點構(gòu)造模型中的應(yīng)用研究，提出了借助BIM模型中精確的節(jié)點展現(xiàn)，能提高設(shè)計質(zhì)量及施工效率，并能在隨后的建筑施工信息流轉(zhuǎn)中，利用模型制定計劃、共享信息、指導(dǎo)現(xiàn)場；壯真才通過一棟鋼結(jié)構(gòu)辦公樓工程，重點介紹BIM技術(shù)在項目施工精細(xì)化管理中的應(yīng)用，提出BIM技術(shù)在能保證工程質(zhì)量、工期、成本、施工安全的同時，提高管理團(tuán)隊的綜合施工管理能力；孫亮等人通過介紹BIM-QR系統(tǒng)中動態(tài)二維碼的信息集成和管理功能，提出了此系統(tǒng)在鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗收和鋼結(jié)構(gòu)制造、運(yùn)輸、安裝進(jìn)度、質(zhì)量管理等方面的應(yīng)用?；贐IM平臺，實時跟蹤并采集項目實際施工中成本、質(zhì)量、進(jìn)度的信息，錄入3D模型中與模型結(jié)合轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，并階段性地與原施工計劃比較，動態(tài)更新BIM數(shù)據(jù)模型后再利用BIM-QR系統(tǒng)對完工部分工程進(jìn)行驗收。這樣的信息智能管理系統(tǒng)使項目各方能實時跟蹤項目的在建狀況，及時進(jìn)行數(shù)據(jù)共享與意見交流，也使項目按計劃順利進(jìn)行，確保成本、質(zhì)量、進(jìn)度，安全目標(biāo)的實現(xiàn)。

3 運(yùn)營階段的應(yīng)用

在鋼結(jié)構(gòu)工程的全壽命周期內(nèi)，運(yùn)營維護(hù)階段所占時間最長、花費最高。傳統(tǒng)建筑的運(yùn)營維護(hù)系統(tǒng)一般是根據(jù)工程圖紙，人工采集數(shù)據(jù)后結(jié)合Excel表格中設(shè)備系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。這樣的運(yùn)維方式直觀性低，時效性差，數(shù)據(jù)傳遞易丟失。BIM技術(shù)能將項目設(shè)計和施工階段的數(shù)據(jù)資料完整地傳遞到運(yùn)維階段，為項目建立一份全壽命周期內(nèi)數(shù)據(jù)動態(tài)更新的成長檔案，有效提高運(yùn)維管理的質(zhì)量和效率。目前學(xué)者們對BIM技術(shù)在項目運(yùn)維階段的應(yīng)用有所研究，但針對于鋼結(jié)構(gòu)工程運(yùn)維階段的研究卻極少。胡振中等人通過綜述當(dāng)前國內(nèi)外BIM運(yùn)維的研究和應(yīng)用，總結(jié)出已實現(xiàn)的功能、現(xiàn)存問題及研究空間；陳廣軍等人通過介紹BIM的項目運(yùn)維管理系統(tǒng)，提出了多種基于BIM技術(shù)的運(yùn)維管理方案。但涉及BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的空間管理、物業(yè)管理、應(yīng)急管理及能耗管理方面的研究還很欠缺。

4 結(jié)論

BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計階段應(yīng)用研究大多趨于可視化模型生成、深化設(shè)計、圖紙報表生成、設(shè)計審查方面，而利用BIM技術(shù)進(jìn)行可持續(xù)低能耗設(shè)計應(yīng)用的文獻(xiàn)較少；在施工階段的BIM技術(shù)應(yīng)用研究中，關(guān)注4D模擬施工、項目進(jìn)度造價管理應(yīng)用文獻(xiàn)較多，而關(guān)于施工質(zhì)量驗收、安全文明施工、施工風(fēng)險管理和物資管理、建筑垃圾的回收管理方面卻并未深入研究；關(guān)注工程的設(shè)計與施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用研究的文獻(xiàn)較多，運(yùn)維階段的較少。未來應(yīng)在設(shè)計中實現(xiàn)可持續(xù)低耗理念，施工中推廣BIM5D平臺進(jìn)行全面的施工管理，運(yùn)維階段進(jìn)行BIM技術(shù)在多方面應(yīng)用的深入研究。建筑業(yè)的發(fā)展必然朝著“綠色高效”邁進(jìn)，鋼結(jié)構(gòu)工程應(yīng)充分利用其可回收、智能化、集約化的特點，標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化、裝配化的生產(chǎn)安裝形式，在大力開展BIM信息化建設(shè)的同時，完善企業(yè)信息系統(tǒng)、培養(yǎng)BIM技術(shù)及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的綜合性人才，以推動鋼結(jié)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)升級和行業(yè)變革。

參考文獻(xiàn)

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