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1、BIM技术在装配式钢结构建筑中的应用焦培培摘要：装配式钢结构建筑虽然在设计、施工、生产等环节存在一些技术难点， 但是依托BIM技术的可视性、虚拟性、协调性、优化性等技术优势，可以有效地 提升装配式钢结构建筑的质量，必将推动其在建筑市场的快速发展。鉴于此，本 文主要分析BIM技术在装配式钢结构建筑中的应用。关键词：BIM技术；装配式；钢结构建筑1 、概述BIM 技术是一种新兴起的建筑设计技术，其以三维数字技术为基础，具有较 强的模拟性，可以利用其直观性、可视性、协调性、模拟性等特点，通过构筑建 筑实体模型，协调多部门进行建筑的施工、管理、优化、运营维护等工作。将 BIM技术应用到装配式钢结构建筑
2、中，可以通过BIM模型对装配式钢结构建筑在 设计、施工、管理过程中所存在的问题进行深化处理，从而能避免在工程中造成 的时间、人力、资源的浪费。用BIM技术可以将传统的二维图纸信息转换成三维的建筑模型，而且结构模 型可以任意拆解、组合。通过三维的结构模型可以使设计人员、施工人员更加直 观、清晰、方便地了解结构各部分的基本信息，便于及早发现问题、漏洞等，及 时做好补救。同时， BIM 还具有强大的虚拟仿真功能，可以模拟施工过程，方便 各部门之间的协调。在建筑结构施工过程中，涉及到多个部门的工作，利用 BIM 技术可以将工程 施工过程中的各项工作、数据、文件进行整合，方便查阅，可以有效提高各部门 的
3、工作效率，起到缩短工期和排除隐患的作用。BIM数据模型集成了建筑的几何与物理信息，基于BIM技术所建立的数据模 型将工程在设计、施工、生产、安装等各个环节可能面临的难点、要点考虑进去 对结构的设计方案、施工方案、质量把控等问题进行深度优化，从而提升施工的 工作效率。2、装配式钢结构建筑结构体系介绍2.1、钢管混凝土装配式建筑体系 该体系以钢管混凝土为基本受力构件，同时设置钢板、核心筒、钢支撑等抗侧力构件。其围护结构以轻质混凝土砌块或新型轻质墙板为主，新型轻质墙板根 据构造方式分为内嵌式、外挂式以及嵌挂结合式，内嵌式墙板需要设置钢支撑， 施工工序复杂，限制了其应用推广。常用的外挂式墙板有轻质混凝
4、土夹芯板、太 空复合板、增强夹芯板，嵌挂结合板有DK复合板、ALC板等。该体系使用装配化的楼板，免去了支模施工工序，实现了部分装配化。 与传统的钢柱建筑和钢筋混凝土建筑相比，装配化率达到 70%左右，力学性 能、抗震性能和热工性能都优良，具有节省钢材、降低了造价、施工工期短等优 点。但是，钢管混凝土装配式结构没有实现主体结构系统与外围护系统、内部管 线设备系统的一体化建造。楼板施工中的水电管线等设备大都需要敷设在现浇层 内，这还有待研究开发。2.2、新型模块化钢结构 新型模块化钢结构建筑体系一般用于工业建筑，装配化率超过90%。该体系目前主要有两类，模块化可建模式和盒子建筑。模块化钢结构建筑体
5、系的主体结构包括装配式主板和斜向支撑。装配式主板 由工厂预制好，并与斜向支撑立柱共同组成空间受力体系。装配式主板由压型钢 板组合板、支撑钢桁架组成，装配式主板内部嵌入空调、消防、水电等管线设备。 该体系具有施工速度快、现场安装无垃圾等优点。同时，建筑的户型以及门窗的 位置可自由改变。但该结构还存在结构受力构件裸露以及隔音效果差等问题。盒子建筑，是先将传统建筑房间按功能区域进行划分，由工厂提前预制好模 块的立柱、墙体、楼板、门窗等构件，然后将箱型模块运输到现场进行整体吊装 组合，其装配化程度高，建筑自重轻，工期短。盒子建筑在国内应用较少，目前还在研究阶段。对工厂要求较高，由于盒子 建筑的构件尺寸
6、较大，运输、吊装、施工都有困难，成本问题也是制约原因。2.3 、钢管混凝土组合异形柱结构 钢管混凝土组合异形柱建筑体系通过竖向构件相互连接，并按设计要求设置 纵横向加劲肋。从而能够使各异形柱之间形成有效地空间格构式整体结构，相互 之间协同工作，具有很强的抗震能力。异形柱的截面尺寸较小，方便隐藏在墙体 内部，房间布置灵活，可用于小高层项目中。2.4 、整体式空间钢网格盒式结构空间钢网格盒式结构多应用于高层建筑中。空间钢板网格结构或钢框架-核心 筒结构作为竖向承重外墙及分户墙，横向钢网格楼盖作为建筑的楼板，两者连接 后其结构形式就形成了三维受力结构。空间钢板网格结构或钢框架-核心筒结构可 以根据建
7、筑功能自由划分，居室布置较为灵活。2.5 、钢管束组合剪力墙结构 该体系由钢管束剪力墙作为竖向承重构件，钢筋桁架作为楼板体系。在钢管 束内浇筑混凝土，使钢管束和混凝土协同工作。同时，可根据需要将钢管任意排 列，解决了梁柱在室内容易暴露的问题。其缺点是用钢量多，施工工作量大。3 、BIM 技术在装配式钢结构建筑中的应用3.1 、设计方案的优化利用 BIM 软件可以集合业主要求、现场环境、经济条件、艺术需求等多方面 信息，建立三维模型，并通过 BIM 的虚拟技术对建筑空间进行可视性规划，完成 室内空间的虚拟布置；可融合结构设计师、给排水设计师、电气设计师、设备设 计师的设计信息，减少设计失误，提高
8、工作效率。装配式钢结构建筑构件种类、 数量较多，构件之间的设计与连接是设计与施工过程的难点，利用BIM的三维模 型可以对结构各部分功能构件进行可视化碰撞检查，进一步优化设计方案和施工3.2、加工制作精确化 装配式钢结构建筑的建筑构件种类多、信息复杂，依靠工人现场根据二维图 纸信息进行加工生产和工艺把控难度较大，往往会因为人为差错造成生产混乱、 堆放无序等问题，造成材料的浪费，影响施工质量。利用 BIM 模型将相关联的建 筑信息统一起来，形成一个整体，完成全面的材料、构件工程量统计，建立对应 的、完善的、全面的、准确的构件数据库，提高构件的加工精度，避免材料的浪 费。3.3 、进度规划合理化 钢
9、结构由于其本身的原因，运输和吊装均不方便。大多数钢构件多以现场拼 接为主，钢构件拼接点的选择需要考虑的因素较多，为后期的安装带来诸多麻烦。 建立的 BIM 模型可以根据施工阶段的实际情况进行仿真模拟，对吊装、拼接等多 项工作进行仿真处理，及时发现问题并调整施工方案。同时， BIM 模型融合了各 部分施工工序，可以对各分项工作进行整合处理和整个施工流程的模拟处理，根 据模拟效果编制施工方案，优化施工进度安排，监控施工质量，有效控制建设成 本。3.4 、BIM 技术应用问题及解决方案(1) BIM技术专业人才缺乏。BIM技术从设计阶段介入装配式钢结构项目中 经验缺乏，且BIM技术设计工程管理、计算
10、机、土木工程、建筑学、控制学等相 关专业知识，具有综合性强的特点。所以需要各个环节需要经验丰富，技术娴熟 的专业人才，因此，在项目开展前根据所需的BIM技术人员进行统一培训，并邀 请经验丰富的 BIM 技术总监进行整体规划。(2) BIM 协同管理平台应用效率低。该工程要求各个参建方均要进行平台化 管理，在使用过程中各方同时使用平台是不可避免的。因此，BIM平台的服务器 性能要达到使用要求。服务器的选择要根据项目模型信息的容量大小，参建方使 用人数、连续使用时间等方面进行购买。同时，协同平台的使用权限要设置详细， 使用时间、流程等要制定规章制度，资源利用达到最优。总之， BIM 技术在装配式建
11、筑中的应用，有助于实现装配式建筑的建设增值 和使用增值。通过BIM技术模型综合，将项目风险提前并做好预防措施，减少施 工过程中的变更。各个参建方通过协同平台，在数据透明的条件下管理项目，大 大缩短了工期，节约了成本。参考文献：1 王增国.装配式钢结构建筑施工管理探索J.建材与装饰，2019 (09)： 203- 204.2 张萌洁.基于BIM技术的装配式钢结构建筑体系研究J.建材与装饰，2019 (06)： 124-125.3 金占勇，田亚鹏，康晓辉，邱宵慧.基于 BIM 技术的装配式钢结构建筑体系 研究J.价值工程，2018，37(34)： 203-204.郭秦堃，杨一靖.浅谈基于BIM技术的装配式建筑的发展前景J.安徽建筑, 2018， 24(03)： 57-59.张智.试论BIM技术在装配式结构施工中的应用与发展J.重庆建筑，2017, 16(07)： 41-43.
