基于BIM的复杂钢结构施工放样应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 10 日 作者简介：韦桃（1992)，女，广西河池人，研究方向为工程管理。-145-基于 BIM 的复杂钢结构施工放样应用 韦 桃 十一冶建设集团有限责任公司，广西 柳州 545000 摘要：摘要：钢结构施工作为现代建筑工程中的一项重要工作，直接关系到项目的效率和质量。在复杂钢结构施工放样中，传统的人工法存在效率低下和精度不足的问题。为解决上述问题，我们利用 BIM 技术对复杂钢结构的施工放样进行了研究。首先，根据建筑信息模型建立复杂钢结构的三维模型；其次，基于模型数据进行精确的计算和分析，指导施工放样；最后，对比了 BIM 技术与传统方法在施工放样上的差异。研究表明，基于 BIM 的施工放样方案不仅可以提高放样的准确性和效率，而且能够有效地减少出错率，对于保障复杂钢结构建筑的安全、稳定和美观具有非常重要的意义。本研究对于推广基于 BIM 的施工放样方法，提高建筑工程的施工效率、节省施工成本具有重要指导意义。关键词：关键词：BIM 技术、复杂钢结构、施工放样、准确性、成本控制；复杂钢结构；施工放样；准确性；成本控制 中图分类号：中图分类号：TU393 现代建筑工程中的钢结构施工是建筑工程效率和质量的关键要素之一。尤其在复杂钢结构的施工放样过程中，其精度和效率的高低直接关系到整个项目的成败。然而以人工为主导的传统方式，不仅效率低下，而且放样精度不高、容易出错。因此，如何通过现代技术手段提高施工放样的效率和准确性，是工程界所急需解决的问题。而建筑信息模型（BIM）技术，以其强大的三维模拟和计算能力，为解决这一问题提供了可能。本文就基于 BIM 技术的复杂钢结构施工放样应用进行研究，旨在通过 BIM 技术提高施工放样的效率和准确性，达到节省施工成本，保障钢结构建筑的安全、稳定和美观，为推广基于 BIM 的施工放样方法提供有力的理论依据。1 BIM 技术介绍 1.1 BIM 技术的定义与特性 BIM(Building Information Modeling)技术是一种基于三维模型的数字化建筑信息管理方法。它通过集成各种建筑相关数据，包括几何信息、构件属性、时间信息、成本信息、物理特性等，从而实现对建筑全生命周期的全过程管理。BIM 技术以模型为核心，具有以下几个主要特点：1.1.1 三维模型化 BIM 技术将建筑信息以三维模型的形式进行呈现，不仅能够展示建筑的外观形态，还能够准确表达建筑各个部件之间的空间关系和相互作用，实现了对建筑物理特性的完整描述。1.1.2 数据集成化 BIM 技术能够将不同来源、不同类型的建筑数据集成到一个平台中，实现了各种数据的共享与交互。通过 BIM 技术，设计、施工、运维等各个环节的参与者可以共享同一份信息，避免了信息重复录入和数据传递中可能产生的错误。1.1.3 协同性 BIM 技术通过建立一个统一的平台，实现了建筑各个参与方之间的协同工作。设计师、工程师、施工方、供应商等不同角色的参与者可以在 BIM 模型上实时进行信息共享和协作，提高沟通效率，减少错误和冲突。1.1.4 信息可视化 BIM 技术通过三维模型的可视化展示，使得各个参与方能够直观地理解建筑的空间布局和构件之间的关系。这极大地提高了工作效率，降低了沟通成本。1.1.5 智能化 BIM 技术可以在模型中嵌入各类数据和规则，使得模型具备一定的智能性。通过设置参数、约束条件和规则验证，BIM 模型可以提供自动化计算、检查和决策等功能，提高设计和施工的精确性和效率。1.2 BIM 技术的发展历程和现状 BIM技术起源于20世纪70年代的计算机辅助设计（CAD）技术，随着计算机硬件和软件技术的不断发展，中国科技期刊数据库 工业 A-146-BIM 技术逐渐成熟并得到了广泛应用。2002 年，美国国家建筑标准协会（NBIMS）首次发布了 BIM 标准，推动了 BIM 技术的进一步发展。目前，全球各大发达国家和地区都在加快推广 BIM 技术的应用。例如，美国、欧洲、澳大利亚等地的许多建筑项目已经采用了 BIM技术进行设计、施工和运维。在中国，BIM 技术也得到了广泛关注和推广，越来越多的建筑公司和设计院开始应用 BIM 技术进行项目管理和设计。1.3 BIM 技术在施工行业的应用 BIM 技术在施工行业的应用涵盖了建筑的全生命周期，包括设计、施工、运维等各个阶段。在设计阶段，BIM 技术可以辅助设计师进行建筑方案的优化和评估，实现从概念设计到施工图设计的全过程管理。通过将各种设计数据整合到一个模型中，BIM 技术可以提供更准确、更可靠的设计方案。在施工阶段，BIM 技术可以实现对施工过程的精确计划和管理。施工方可以利用 BIM 模型进行施工分析、冲突检测和资源调度等工作，提高施工效率和质量。在运维阶段，BIM 技术可以提供详细的建筑信息和设备数据，帮助建筑运维人员进行设备管理、维护和修复工作。同时，BIM 技术可以实现建筑的智能化管理，通过传感器、数据采集与分析技术，实时监测建筑的运行状态，提高能源利用率和设备的可靠性。总之，BIM 技术的应用在施工行业具有广泛的应用前景和巨大的潜力。通过利用 BIM 技术，可以提高施工效率、降低成本、提升建筑质量，实现建筑行业数字化转型与升级。2 复杂钢结构施工放样的传统方法 2.1 复杂钢结构的特性 复杂钢结构是指在建筑工程中，设计和施工过程中存在较高难度或较多复杂性的钢结构。与传统钢结构相比，复杂钢结构具有以下特性：2.1.1 几何形状复杂 复杂钢结构通常包括奇异的几何形状，如曲面、双曲面、非轴对称形状等，同时在构件之间存在大量的连接点，使得施工放样难度增加。2.1.2 尺寸精度要求高 复杂钢结构的构件尺寸通常需要达到较高的精度，以满足结构的承载和功能要求。尺寸精度要求高不仅增加了钢结构加工和制造的难度，也对施工放样提出了更高的要求。2.1.3 材料多样化：复杂钢结构通常采用多种材料的组合，如钢材、混凝土、玻璃等。不同材料的性能差异和施工工艺复杂性使得放样过程中需要考虑不同材料的特性和相互配合。2.1.4 构件之间复杂的关联关系 复杂钢结构由多个构件组成，构件之间存在复杂的关联关系，如悬挑结构、大跨度结构等，这些关联关系对施工放样提出了更高的要求，需要考虑构件之间的相互作用和力学性能。2.1.5 施工工艺复杂 复杂钢结构的施工工艺通常较为复杂，需要考虑不同构件之间的安装和连接方式、支撑体系、施工顺序等。这些因素的考虑对施工放样的精确和效率提出了更高要求。针对复杂钢结构的特性，传统的施工放样方法存在一定的局限性和问题。例如，传统的手工放样存在人工计算和绘制的误差，难以满足复杂结构的精确要求。传统的测量方法通常需要大量的测量工具和设备，并且对操作者的技术水平有较高的要求，导致施工放样过程效率低下。此外，传统方法受到施工工序、施工条件等限制，无法满足复杂钢结构施工的各种需求。因此，基于 BIM 的施工放样方法的研究与应用成为了解决复杂钢结构施工放样难题的一种有效途径。通过BIM 技术，可以对复杂钢结构进行全过程的数字化建模，包括几何形状、材料、构件之间关联关系等，并通过BIM软件进行自动化的施工放样计算和生成图纸，提高了放样的精确度和效率。通过 BIM 技术，可以实现施工过程的数字化和可视化，辅助施工过程的优化和质量控制，提高了复杂钢结构施工的效果和质量。总之，复杂钢结构具有几何形状复杂、尺寸精度要求高、材料多样化、构件之间复杂的关联关系和施工工艺复杂等特性。传统的施工放样方法在满足复杂钢结构的要求时存在一定的局限性和问题。基于 BIM 的施工放样方法能够通过数字化建模、自动化计算、全过程优化等手段解决这些问题，并提高施工放样的精确度和效率，从而提高复杂钢结构施工的效果和质量。2.2 传统放样方法的流程 传统的复杂钢结构施工放样方法采用手工作业，主要包括以下步骤：中国科技期刊数据库 工业 A-147-根据施工图纸和设计要求，对钢结构进行几何计算和定位；根据计算结果，使用传统测量工具（如钢尺、量角器等）进行测量；根据测量结果，将尺寸信息传递给加工车间进行构件的制作；加工完成后，将构件运送到现场进行安装，并使用传统的建筑工具（如锤子、扳手等）进行精细调整；重复上述步骤，直到所有构件安装完毕。2.3 传统方法的限制和问题 传统的复杂钢结构施工放样方法存在以下问题：手工放样容易受到人为因素的干扰，容易出现测量误差；放样过程繁琐耗时，需要大量劳动力和物力；难以满足精度要求，造成构件制作偏差；无法及时掌握工程实际情况，对现场变更难以适应；无法实现数据的共享和信息的集成，造成信息断层和重复劳动。传统的复杂钢结构施工放样方法在精度、效率和可靠性方面存在一定的局限性和问题。因此，需要研究和开发基于 BIM 技术的施工放样方法，以提升施工过程的效率和质量。3 基于 BIM 的复杂钢结构施工放样方法研究 3.1 基于 BIM 的放样方法的实施步骤和技术路线 基于 BIM 的复杂钢结构施工放样方法是一种基于数字化建模和信息协作的新型放样方法。以下是该方法的实施步骤和技术路线：利用 BIM 软件对复杂钢结构进行建模。通过建模，可以精确地创建复杂钢结构的三维模型，包括结构的各个构件以及它们之间的关系。在 BIM 软件中进行放样设计。根据工程要求和设计标准，可以通过 BIM 软件进行施工放样的设计。这个步骤主要包括确定放样点位、放样线路和放样基准等。接下来，将放样数据转化为实际操作的指导文件。通过 BIM 软件，可以将放样数据导出为图纸、构件清单或者机床数据，以便施工人员进行具体的放样操作。然后，进行放样的实际操作。根据导出的指导文件，施工人员可以根据具体工程要求进行放样操作。通过BIM 软件提供的指导文件，施工人员可以准确地标出放样点位和线路，确保放样的准确度。最后，进行放样结果的质量控制。通过 BIM 软件，可以与施工现场实际情况进行对比，检查放样结果的准确度和质量。如果发现问题，可以及时进行修正，确保放样结果的质量。3.2 比较 BIM 方法与传统方法的优缺点 相比传统的复杂钢结构施工放样方法，基于 BIM的放样方法具有以下优点：BIM 方法可以实现高精度放样。通过数字化建模和信息协作，可以精确地创建模型并进行放样设计，避免了传统方法中人工操作的误差。其次，BIM 方法提高了施工效率。通过 BIM 软件提供的指导文件，施工人员可以快速准确地进行放样操作，节省了大量的时间和人力资源。此外，基于 BIM的放样方法可以提供更好的协作与沟通。通过 BIM 软件，设计人员、施工人员和项目管理人员可以实时共享模型和数据，便于协同工作和信息交流，提高工作效率和质量。然而，基于 BIM 的放样方法也存在一些局限性和挑战：该方法需要使用专业的 BIM 软件进行建模和设计，对操作人员的技术要求较高。因此，需要相关人员进行培训和技术支持。其次，BIM 软件的使用需要一定的投入成本。除了购买软件许可，还需要配备适当的硬件设备，如计算机和绘图设备。最后，BIM 方法在特定的复杂钢结构施工场景下可能无法完全适用。某些特殊形状或复杂性较高的构件可能需要其他辅助方法进行放样。3.3 基于 BIM 的复杂钢结构施工放样的效果与质量控制 通过 BIM 技术，在复杂钢结构施工放样过程中可以实现更高效、更准确的结果。同时，基于 BIM 的放样方法还可以提供更好的质量控制手段，以确保施工过程和最终结果的质量。基于 BIM 的复杂钢结构施工放样方法可以提供更高的效果。传统的放样方法通常需要人工测量和手工绘制，存在误差累积的可能，而BIM 技术可以实现自动化的放样过程，大大减少了人为因素的影响。通过 3D 模型的精确计算和数据共享，可以避免尺寸、位置等方面的错误。此外，BIM 模型还可以实时更新和调整，在施工过程中提供及时的放样结果，并可与其他施工专业的模型进行协调。基于 BIM的放样方法能够提供更好的质量控制。BIM 模型包含了复杂钢结构的详细信息，可以在放样过程中对模型进行实时检查和验证。通过基于 BIM 模型的协同工作流中国科技期刊数据库 工业 A-148-程，实现与结构设计人员、制图人员、工程管理人员等的紧密协作，可以及时发现和解决潜在的问题。此外，BIM 模型还可以与工程施工的标准规范进行对比，确保放样结果符合要求，从而提高施工的质量。基于BIM 的放样方法还能够在施工过程中提供更好的效率和实施性。BIM 技术可以将各个施工专业的信息进行整合，并进行冲突检测和优化。在放样过程中，BIM 模型可以根据施工要求生成详细的钢结构放样图纸，并自动提取施工所需的材料清单。这些信息的快速提供可以减少重复劳动和低效过程，优化施工过程的时间和成本。此外，基于 BIM 的放样方法还可与数字化设备（如激光扫描仪）结合使用，实现更高精度的放样结果。4 结语 总之，基于 BIM 的复杂钢结构施工放样方法在效果和质量控制方面具有许多优势。通过 BIM 技术，可以实现更高效、更准确的放样结果，并提供更好的质量控制手段。然而，基于 BIM 的放样方法还面临一些挑战，如建模和软件操作的复杂性，以及 BIM 模型的质量管理。因此，在实际应用中，需要注意这些因素，不断完善和改进基于BIM的复杂钢结构施工放样方法，以满足施工行业对放样效率和质量的要求。参考文献 1李国远,徐福斌,and 孙文潇.基于 BIM 的复杂钢结构施工放样应用.北京测绘 2020,34(1):4.2卓旬等.BIM 技术在异形钢结构桥梁施工中的应用方法研究以白马湖大桥为例.土木建筑工程信息技术2023,15(2):68-73.3李悦,武毅.从施工角度探讨 BIM 技术于桥梁工程的应用以钢结构桥梁安装为例J.建筑工程技术与设计,2017.4吴思承.BIM 结合三维激光扫描技术的应用以钢结构桥梁施工监测为例.四川建材 2018,44(10):2.5高超陈,翔丁飞.BIM 在钢结构安装施工中的应用J.工程建设与设计,2022(17):188-191.