BIM技术在钢结构施工及风险管理中的应用研究

BIM技术在钢结构施工及风险管理中的应用研究

许锦岩  乔鸿亮  司民   张彪   骆晓亮  陈洪飞  孙业鹏

中国建筑第八工程局有限公司

摘要：随着建筑行业的快速发展，钢结构施工在各类工程项目中得到广泛应用。将BIM技术应用在钢结构工程行业是一个必然趋势，基于此，本文旨在探讨BIM实现钢结构信息化管理研究。首先介绍了BIM技术的主要特点，着重分析了BIM技术在钢结构施工及风险管理中的应用，希望该文的研究成果能够为类似工程的施工提供参考和借鉴,

关键词：BIM技术；钢结构施工；风险管理；应用研究

引言

随着建筑行业的发展和技术的不断进步，建筑钢结构在现代建筑中扮演着重要的角色。由于高强度、轻质、塑性好和施工周期短的特性，钢结构能更好地满足现代建筑对于大跨度、高耸、超常形态以及绿色环保等需求。建筑信息模型(BIM)技术作为先进的施工管理手段，在钢结构工程领域发挥着重要的作用。BIM技术通过建立详细的参数化三维模型，实现了施工的可视化和信息化，有助于进行方案设计、结构计算、专业协同等，显著提高了钢结构施工的效率和精度。同时，BIM模型直接提取的施工资料，加快了施工准备。数字化指导优化了钢结构的预制制作、运输与吊装。BIM监控与质量控制提高了现场施工的安全性与质量水平。BIM实现了施工阶段信息的共享与反馈，不同专业和部门的有效协同，为钢结构项目提供了全过程的精细化、数字化管理。

1BIM实现钢结构信息化管理

BIM技术在钢结构项目全生命周期中有广泛应用。它不仅建立了详细的三维模型和设计信息的可视化展示，还通过与企业信息化平台的数据共享支持工程计量和进度跟踪等信息化管理。这提供了高效运营所需的支持，并在施工过程中迅速生成数字化施工交底资料。采用ＲFID等技术进行精确数字化管理，可减少误差，提高工程质量。它为运维阶段提供了有价值的数字化数据资源，将BIM模型转化为运维平台数据库，继续发挥信息平台的作用。利用BIM和移动互联网技术，可以实现智慧工地，通过实时数据监测和分析提前识别潜在问题，自动化协调工序，优化资源利用，有效控制项目质量、进度和成本。

2BIM技术的主要特点

2.1可视化

常规施工图纸是二维的，对于材料、构件、参数等信息的标注不全面，需要技术和施工人员深入理解，容易产生个人偏差。BIM技术的可视化特点，将二维平面图纸转变为三维立体实物，可展示出构件的位置、规格、尺寸等信息，构件和构件之间具有互动性，采购、施工、管理均在可视化状态下完成。

2.2协调性

建筑施工需要多方主体协作，包括业主方、设计方、施工方、监理方，一旦出现问题就要组织会议沟通并解决问题。例如：水电专业在管道安装时，需要土建专业提前预留孔洞，如果双方沟通不畅，可能导致预埋预留部位和实际安装部位出现偏差。BIM的协调性能模拟施工过程，对专业碰撞问题进行检测，从而优化设计、指导施工，避免出现大规模返工。

2.3模拟性

BIM的模拟性，不仅能模拟出建筑实物模型，还能模拟出虚拟的事物。例如：在设计环节对日照、节能、热传导、紧急疏散等进行模拟；在施工环节模拟钢构件吊装过程，指导现场施工作业；在运营环节模拟突出状况，指导建筑内的人员有序疏散。

3BIM技术在钢结构施工及风险管理中的应用研究

3.1BIM模型中搭建防护设施模型

在BIM模型中，首先将钢结构建筑的设计和施工过程进行数字化建模，包括各种构件、节点、支撑等的几何形状和位置。然后，针对建筑施工过程中可能出现的安全隐患，如高空作业、坠落、碰撞等，设计人员通过BIM软件引入各种防护设施模型，例如安全网、防护栏杆、安全警示标识等，将它们精确地嵌入到建筑模型中。通过这种方式，施工团队可以在BIM模型中直观地查看建筑物各个部位的安全设施布局情况，并在设计阶段发现可能存在的安全隐患。针对不同的施工阶段和具体作业任务，可以根据实际需要对防护设施进行调整和优化，以确保施工现场的安全性。除了静态的防护设施布局，BIM模型还可以模拟施工过程中的动态安全情况。通过引入时间维度，模拟建筑物各个构件的安装顺序和进度，结合防护设施的需求，可以在BIM模型中实现施工过程的动态安全管理。

3.2搭建钢结构建筑的多维可视化动态监测平台

搭建钢结构建筑的多维可视化动态监测平台是一项重要的措施，旨在保证大型钢结构建筑在施工和运营阶段的安全性和可靠性。平台基于BIM技术构建钢结构建筑的三维模型，并结合实时数据源，实现对建筑结构各个维度的监测。通过BIM模型，可以将钢结构建筑的设计、施工和运营等信息集成到一个统一的平台上，实现对结构的全面监测和管理。平台可以动态展现钢结构建筑的实际状态，并与理想状态进行对比分析。通过采集现场传感器数据、监测设备数据等信息，可以实时更新BIM模型，反映出结构的实际情况。同时，结合设计规范和结构安全标准，对结构的健康状况进行评估，并与预设的安全阀值进行比较，及时发现异常情况。该平台能够实现实时报警与危险部位的精确定位。

3.3深化设计与施工的无缝对接

在钢结构工程中,深化设计与施工之间的无缝对接是确保项目成功实施的关键环节。通过使用BIM软件深化钢结构设计生成的加工详图,可以按其直接进行材料采购和加工制作,这不仅极大提高了施工的精确性和高效性,还为项目的顺利进行奠定了较为坚实基础。深化设计过程中,通过虚拟预拼装和验证,能够在施工前模拟整个施工流程,并提前发现可能存在的问题。这种预测性的工作方式使得施工过程中的变更和修改大幅减少,从而降低了施工成本和时间成本。这种无缝对接的工作模式,不仅可较大提高施工效率,还能够确保工程质量的稳定性和可靠性。在深化设计过程中,可视化的模型和可结构化的参数数据库构成了钢结构模型的核心。BIM技术通过三维模型的方式,将建筑信息以数字化的形式展现出来,使得工程师和施工人员能够更好地理解设计意图与施工要求。同时,该模型中的参数数据库可以方便地修改杆件的属性,如尺寸、材质、连接方式等,以满足不同项目的需求。利用BIM技通过输出一系列标准格式,如工业基础类（IndustryFoundationClasses,IFC）、可扩展标记语言（ExtensibleMarkupLanguage,XML）等,该模型可以与其他专业的BIM进行协同工作,实现信息的共享和交互。这种跨专业的协同工作模式,可以确保不同专业之间的高效信息流通和沟通顺畅,从而可以提高整个项目的协调性和一致性。通过该模型,建筑企业可以实时掌握项目的进度、成本和质量等信息,从而进行更加精准的生产计划和资源调配。

结束语

随着科技的发展和工程建设技术的进步,传统的钢结构深化设计已经难以满足现代工程复杂性和精确性的要求。传统的深化方法主要依赖于二维图纸,缺乏对三维和四维的深入研究。在当前的工程建设中,BIM技术的引入给钢结构深化设计带来了巨大的变革。BIM技术具有强大的三维建模能力,能够精确模拟建筑结构的空间形态,并在模型中集成四维数据。这使得BIM应用软件不仅能够实现建筑结构的可视化建模,还能够通过与其他专业软件的无缝对接,实现施工模拟、时间进度管理及成本控制的交互反馈。

参考文献

[1]杨路.BIM技术在装配式钢结构施工阶段的应用研究[J].城市建设理论研究,2024(05):177-179.

[2]鄂玉良,乔会丹,范孟超,等.BIM技术在轻钢结构装配式建筑施工中的应用[J].四川建材,2024(02):103-105.

[3]王勇.BIM技术在钢结构工程项目中的施工协同管理实践[J].建筑科技,2024(01):12-14.