析BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用的論文

　　摘要：文章主要在結(jié)合筆者實(shí)踐基礎(chǔ)上，并在基于某工程例子情況下對對BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用談一談自己的認(rèn)識，以供廣大同行參考。

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

　　1.BIM技術(shù)概述

　　BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡稱，它不是指某一款軟件，而是一個包含技術(shù)和管理的行業(yè)概念，軟件只是它的應(yīng)用平臺。BIM實(shí)際上是通過數(shù)字化技術(shù)，建立一座虛擬建筑，它的實(shí)施是為業(yè)主提供設(shè)計、施工、銷售、運(yùn)營等的專業(yè)化服務(wù)。

　　BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)：（1）三維設(shè)計、不同專業(yè)設(shè)計之間的信息共享、虛擬設(shè)計和智能設(shè)計，設(shè)計碰撞檢測、能耗分析、成本預(yù)測等。（2）建設(shè)項(xiàng)目施工階段工程進(jìn)度、人力、材料、設(shè)備、成本和場地布置的動態(tài)集成管理及施工過程的可視化模擬，項(xiàng)目各參與方信息共享。（3）在計算機(jī)上執(zhí)行建造過程，虛擬模型可在實(shí)際建造之前對工程項(xiàng)目的功能及可建造性等潛在問題進(jìn)行預(yù)測，包括施工方法實(shí)驗(yàn)、施工過程模擬及施工方案優(yōu)化等。

　　2.BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的應(yīng)用

　　2.1工程概況

　　以會議中心為例，根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)安裝工作配合土建施工進(jìn)度進(jìn)行安裝。以鋼結(jié)構(gòu)安裝為主導(dǎo)線路，從地下室鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件安裝開始，主樓鋼結(jié)構(gòu)的安裝從下到上連續(xù)進(jìn)行，直至安裝屋頂部分鋼結(jié)構(gòu)，完成所有構(gòu)件的安裝，鋼結(jié)構(gòu)安裝主要采用塔吊進(jìn)行高空散件安裝。工程為鋼柱支撐鋼桁架而成，呈雛鷹形，建筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且外形尺寸較大，鋼構(gòu)件分布較廣，空間坐標(biāo)測控復(fù)雜，有些部位以及構(gòu)件容易被遮擋，不容易進(jìn)行觀測。

　　2.2施工重點(diǎn)難點(diǎn)的管理及實(shí)施方案

　　2.2.1施工關(guān)鍵技術(shù)、工藝

　　鋼結(jié)構(gòu)制作技術(shù)：工程的構(gòu)件主要有箱形鋼柱、鋼管柱、H型鋼構(gòu)件、H型鋼桁架、鋼管桁架等，節(jié)點(diǎn)連接主要采用焊接和高強(qiáng)度螺栓連接。加工中的關(guān)鍵技術(shù)主要有箱形和H形構(gòu)件的組對和變形控制、螺栓孔加工質(zhì)量及精度控制、節(jié)點(diǎn)處的異形鋼板的下料切割質(zhì)量和精度控制、節(jié)點(diǎn)加工組裝的質(zhì)量控制、高強(qiáng)螺栓連接的摩擦面加工質(zhì)量控制、拋丸除銹及涂裝的質(zhì)量控制、箱形和H型構(gòu)件加工的焊接技術(shù)等。

　　2.2.2施工重點(diǎn)、難點(diǎn)

　�。�1）深化設(shè)計難。深化設(shè)計直接關(guān)系著鋼構(gòu)件的制作以及安裝。本工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，構(gòu)件繁多，深化設(shè)計時需用專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計軟件進(jìn)行三維空間建模，合理確定每個構(gòu)件的分段方式以及每個連接節(jié)點(diǎn)的形式，準(zhǔn)確計算每根構(gòu)件的尺寸，保證結(jié)構(gòu)體系的合理與穩(wěn)定。只有進(jìn)行合理的深化設(shè)計，才能保證構(gòu)件的制作和安裝。所以，深化設(shè)計是工程一個重點(diǎn)、難點(diǎn)。

　　BIM技術(shù)在詳圖設(shè)計方面有多款軟件支持，其中比較優(yōu)秀的是Tekla Structures別名Xsteel。Tekla Structures是Tekla公司出品的鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計軟件，Tekla Structures的功能包括3D實(shí)體結(jié)構(gòu)模型與結(jié)構(gòu)分析完全整合、3D鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計、專案管理、自動shop Drawing、BOM表自動產(chǎn)生系統(tǒng)等。鋼結(jié)構(gòu)公司使用Tekla Structures創(chuàng)建一個三維BIM模型，詳圖設(shè)計人員可以在可視化界面中根據(jù)設(shè)計圖紙真實(shí)尺寸將鋼結(jié)構(gòu)模型三維界面創(chuàng)建出來，建模過程中，設(shè)計人員就可以通過調(diào)整視角及時檢查建模過程中的錯誤，同時軟件也有碰撞檢查功能，可以提醒設(shè)計人員糾正錯誤。

　　建模過程包括兩部分：首先，根據(jù)結(jié)構(gòu)施工圖建立軸線布置和搭建構(gòu)建模型。保證BIM構(gòu)件的定位和拼裝的精度。其次，對一些較為細(xì)小和復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布置。由于通常這些節(jié)點(diǎn)的布置具有規(guī)律性，因此可以編寫一個構(gòu)件的插件，從而實(shí)現(xiàn)該類節(jié)點(diǎn)的自動布置。

　�。�2）節(jié)點(diǎn)制作及安裝難。結(jié)構(gòu)相似，都是由型鋼柱支撐鋼桁架而成，主要節(jié)點(diǎn)形式是H型鋼對接、厚板鋼柱對接、桿件連接等。多桿節(jié)點(diǎn)采用相關(guān)連接、節(jié)點(diǎn)板連接或鑄鋼節(jié)點(diǎn)，因桿件之間夾角小，焊縫多，焊接變形大，因此，節(jié)點(diǎn)焊接難，變形控制難，空間準(zhǔn)確拼裝難。整個工程中，施工采用的柱一梁連接以及桁架結(jié)構(gòu)大量采用高強(qiáng)螺栓臨時固定以及連接，因此螺栓孔的加工精度、摩擦面要求是本工程重點(diǎn)之一。

　　2.3 BIM建模后形成的效果

　　第一，鋼結(jié)構(gòu)BIM三維實(shí)體建模出圖，其本質(zhì)就是進(jìn)行電腦預(yù)拼裝、實(shí)現(xiàn)真實(shí)的過程。首先，所有的鋼桿件、裝飾材料，節(jié)點(diǎn)連接、螺栓焊縫等信息都通過三維實(shí)體建模進(jìn)入整體模型，該BIM三維實(shí)體模型與以后實(shí)際建造的建筑完全一致。其次，所有設(shè)計圖（包括布置圖、構(gòu)件圖、零件圖等）均是利用三視圖原理投影生成，圖紙中所有尺寸，包括桿件長度、斷面尺寸、桿件相交角度等均是從三維實(shí)體模型上直接投影產(chǎn)生，完全實(shí)現(xiàn)電腦預(yù)拼。第二，通過建立實(shí)體模型，可以再模型中任意進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和查看材料屬性，并可以任意剖面，軟件并可以自動碰撞校核檢查，解決了結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)與其他專業(yè)碰撞問題。

　　3.結(jié)語

　　BIM技術(shù)的應(yīng)用無疑對鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展帶來福音，充分運(yùn)用BIM技術(shù)，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與放樣的相關(guān)軟件，并貫穿于設(shè)計、制造及安裝的施工流程中，解決了鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)異型和曲面復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計建模、深化設(shè)計和施工，逐步展示了在未來建筑BIM概念的強(qiáng)大優(yōu)勢而努力。

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