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摘要：当前BIM技术已成为我国建筑业信息化发展的核心技术之一，是当前的研究热点。 将BIM技术的整合优化、仿真模拟、BI数据分析等功能引入到钢结构工程建设施工中，将钢结构设计、生产、安装三大阶段整合优化，设计指导施工现场场地布局、规避构件碰撞、融入焊接安装工艺、杜绝信息孤岛等。本文浅析BIM技术在钢结构安装效率提升中的研究及应用。
关键词：BIM；钢结构；钢结构施工
引言
BIM（BuildingInformationModeling）———建筑信息模型，建筑业的第二次设计技术革命。BIM技术所建立的是一种三维建筑模型，把工程的每项相关信息以数据输入作为建模基础，依靠数字信息仿真功能模拟出建筑物实际包含的真实功能和信息。应用BIM技术是想从根本上消除整个工程项目在全建筑生命周期中的规划方面、设计方面、施工方面、维护管理方面等各阶段、各系统之间存在的信息断层，以便可以实现工程全过程信息的准确分析计算和项目管理。现阶段，这种建筑业信息化、高度工业化正在如火如荼地进行中，在当前不断发展的各类科技支持之下，建筑信息化将势不可挡，在发展过程之中也需要继续投入相当多的努力。
1、BIM技术特点
1.1三维动态模型
三维建筑信息模型是建筑行业的第三次革命，通过模型直观的反映出建筑全貌、结构特点和建筑特点，将二维平面转化为三维空间，这在项目管理前期的项目策划阶段和施工阶段以及后期运维阶段的作用都非常大，见图1。通常施工现场人员在拿到施工图之后，经过研读图纸中各种线条绘制所表达的内容，只能在大脑中将平面图纸进行拉伸还原三维的结构原貌。利用BIM技术提供的可视化三维信息模型可高效解决在项目决策及施工组织设计阶段中容易忽视和判断错误的关节施工节点，也大大降低了技术交底时的时间成本。
1.2动画仿真模拟
动画仿真模拟是BIM技术一大特色功能，不仅可以模拟项目建筑的施工过程，而且涵盖了项目施工管理从初步设计到后期启用和运维阶段全过程的仿真模拟。在项目施工准备阶段进行4D动画模拟，也就是三维模型再加上项目的进度时间，根据施工组织设计模拟实际施工，制定更加合理的施工方案。在5D模拟的基础之上加入成本、预算的信息，形成5D模型，对项目全生命周期进行成本控制；运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式。
1.3BI数据+多专业集成
此方面是BIM技术在建筑业中的重点内容，上至业主、下至各分包工程单位、包工队，中间涵盖了总承包、监理、各分包单位等多达十几家甚至几十家公司在为同一个项目进行服务，要达到整合、协调各分包单位的施工进度、条件、人员等信息以及最大限度的优化组织结构，节约成本，控制施工工期的目的，在如今越来越复杂、涉及专业越来越多的工程项目中，传统的项目管理模式已相对落后。而BIM技术提供的多专业集成将各分包工程单位模型、进度、人员、资金以及变更、质量安全等信息整合汇总，以各种BI数据图表的形式进行展示，使项目进展清晰透明，便于管理和协调；且BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，并提供出来，杜绝各专业在集成时由于碰撞而造成的返工及资源浪费。
2、BIM技术在钢结构施工中的应用
2.1利用5D模型划分精确施工时间
基于BIM平台，运用TeklaStructure软件建立5D进度模型，并利用广联达BIM5D进行安装前吊车、起重机等吊装设备详细位置及分工细节的模拟，以便解决吊装设备时间、用工量的冲突问题，避免不必要的成本浪费。还可以对主结构、次结构以及围护结构进行安装顺序模拟，在施工初步方案设计阶段提供直观、全面的动画模拟方案，降低错误发生概率，缩短工期。
2.25D虚拟建造的进度管理技术
将施工进度时间与BIM信息化模型结合起来，形成5D模型，通过BIM模拟软件展示出来，进行进度计划与实际施工的实时对比，对比结果由图表以及模型颜色的变化情况反馈，使项目进展情况清晰、准确、及时的跟踪报道，以便提前制定相应的解决措施和进行方案的再优化。BIM技术的关键在于建筑信息模型，它又被称之为5D模型，其包含了完整的建筑信息数据。5D模型由一个或多个三维模型整合加上工程时间信息、预算成本信息、人员组织信息等汇总而成，它包含了这个建筑结构中所有的尺寸、材料、数量、重量以及场地布局、施工工艺等信息。因此通过BIM模型进行模拟及项目管理，可由計算机数据分析生成更优化的材料供应计划及资金供应计划，确保施工过程中计划合理，信息及时，避免因资金和材料不足等问题对施工进度产生影响。
2.3模型快速建立
BIM技术采用三维模型，因为每个钢构件所选用的材料、构件所处的位置、构件选用的截面形式和构件加工的部位等信息都在该构件的信息库中有存储，整个建模过程结束以后，操作人员可以按结构实际需要将各构件组合成体，为后期的项目管理和施工统计上提供方便。
2.4结构三维模型分析
对整体模型施加外部荷载作用，运行结构受力检验，在软件运行分析后可以把分析得出的文本结果和相关图像输出，通过关键数据及反应谱颜色上判断结构合理性，而且输出的结果可以应用到不同类型的BIM软件上进行对接分析，可以反复多样验证输出的分析数据和结果是否准确。
2.5细部设计与自动成图
用户可以利用软件中的图纸管理器功能按类别、用途、功能快速分类各种图纸，方便绘制人员对各类工程图纸管理，这样既可以缩减绘图时间，又可以提高图纸的精准度。用户在细部节点中输入尺寸初值，根据在节点数据库中已经预设好的运行参数，BIM软件将按照节点的预设要求来完成节点的拼装成型，通过软件不断加工处理，可以提升模型细部设计的质量，更符合实际情况；还可以利用软件的自定义节点功能把构件的复杂空间关系简化处理，以能够提高节点处在制作加工时以及现场安装时的精度要求。 2.6利用BIM技术实现信息实时共享提高合同管理效率
BIM模型不僅仅是项目信息的集成，对这些数字信息的应用更是重中之重，可以应用于规划、设计、施工的信息集成化方法。首先，BIM模型包含着完整的项目信息，能够支持与服务项目从规划、设计、施工等各阶段的稳定进行，提高了效率和准确性；其次，BIM技术能够解决钢结构在当前建筑业信息瓶颈的问题，实现在钢结构工程中项目信息资源由全体参与者共享。BIM模型以项目为中心，模型包含单一项目数据源，项目各参与方使用单一信息源，确保信息的准确性和一致性。实现项目各参与之间的信息交流和共享，从根本上解决项目各参与方因其他交流方式形成的“信息断层”和应用系统之间“信息孤岛”问题；最后，在钢结构建筑的建设阶段，在信息模型中进行信息共享，相同的信息无需重复输入，能够合理地解决钢结构项目中一系列复杂数据间的一致性和共享问题。
结语
未来应在设计中实现可持续低耗理念，施工中推广BIM5D平台进行全面的施工管理，运维阶段进行BIM技术在多方面应用的深入研究。建筑业的发展必然朝着“绿色高效”迈进，钢结构工程应充分利用其可回收、智能化、集约化的特点，标准化、工业化、装配化的生产安装形式，在大力开展BIM信息化建设的同时，完善企业信息系统、培养BIM技术及钢结构设计的综合性人才，以推动钢结构的产业升级和行业变革。
参考文献：
[1]黄子浩.BIM技术在钢结构工程中的应用研究[D].广州：华南理工大学，2015.
[2]陈清娟.郑史敏，贺成龙.BIM技术应用现状综述[J].价值工程，2016，（14）：22-24.
[3]李春秀.浅析钢结构及其发展[J].科技创新与应用，2016（5）：264.
[4]韩文芳.简述我国钢结构建筑的发展现状及前景[J].中国高新技术企业，2016（21）：103-104.
[5]胡育科.大力推广钢结构建筑根本在于提升工程设计和应用水平[J].中国建筑金属结构，2016（4）：42-44.
[6]尚超宏.苗兴光.BIM技术在钢结构中的应用[J].钢结构，2016（7）：104-107.
[7]李林鹏.BIM技术在工程各管理环节的应用实践[J].建筑施工，2016（9）：1286-1288.
关键词：BIM；钢结构；钢结构施工
引言
BIM（BuildingInformationModeling）———建筑信息模型，建筑业的第二次设计技术革命。BIM技术所建立的是一种三维建筑模型，把工程的每项相关信息以数据输入作为建模基础，依靠数字信息仿真功能模拟出建筑物实际包含的真实功能和信息。应用BIM技术是想从根本上消除整个工程项目在全建筑生命周期中的规划方面、设计方面、施工方面、维护管理方面等各阶段、各系统之间存在的信息断层，以便可以实现工程全过程信息的准确分析计算和项目管理。现阶段，这种建筑业信息化、高度工业化正在如火如荼地进行中，在当前不断发展的各类科技支持之下，建筑信息化将势不可挡，在发展过程之中也需要继续投入相当多的努力。
1、BIM技术特点
1.1三维动态模型
三维建筑信息模型是建筑行业的第三次革命，通过模型直观的反映出建筑全貌、结构特点和建筑特点，将二维平面转化为三维空间，这在项目管理前期的项目策划阶段和施工阶段以及后期运维阶段的作用都非常大，见图1。通常施工现场人员在拿到施工图之后，经过研读图纸中各种线条绘制所表达的内容，只能在大脑中将平面图纸进行拉伸还原三维的结构原貌。利用BIM技术提供的可视化三维信息模型可高效解决在项目决策及施工组织设计阶段中容易忽视和判断错误的关节施工节点，也大大降低了技术交底时的时间成本。
1.2动画仿真模拟
动画仿真模拟是BIM技术一大特色功能，不仅可以模拟项目建筑的施工过程，而且涵盖了项目施工管理从初步设计到后期启用和运维阶段全过程的仿真模拟。在项目施工准备阶段进行4D动画模拟，也就是三维模型再加上项目的进度时间，根据施工组织设计模拟实际施工，制定更加合理的施工方案。在5D模拟的基础之上加入成本、预算的信息，形成5D模型，对项目全生命周期进行成本控制；运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式。
1.3BI数据+多专业集成
此方面是BIM技术在建筑业中的重点内容，上至业主、下至各分包工程单位、包工队，中间涵盖了总承包、监理、各分包单位等多达十几家甚至几十家公司在为同一个项目进行服务，要达到整合、协调各分包单位的施工进度、条件、人员等信息以及最大限度的优化组织结构，节约成本，控制施工工期的目的，在如今越来越复杂、涉及专业越来越多的工程项目中，传统的项目管理模式已相对落后。而BIM技术提供的多专业集成将各分包工程单位模型、进度、人员、资金以及变更、质量安全等信息整合汇总，以各种BI数据图表的形式进行展示，使项目进展清晰透明，便于管理和协调；且BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，并提供出来，杜绝各专业在集成时由于碰撞而造成的返工及资源浪费。
2、BIM技术在钢结构施工中的应用
2.1利用5D模型划分精确施工时间
基于BIM平台，运用TeklaStructure软件建立5D进度模型，并利用广联达BIM5D进行安装前吊车、起重机等吊装设备详细位置及分工细节的模拟，以便解决吊装设备时间、用工量的冲突问题，避免不必要的成本浪费。还可以对主结构、次结构以及围护结构进行安装顺序模拟，在施工初步方案设计阶段提供直观、全面的动画模拟方案，降低错误发生概率，缩短工期。
2.25D虚拟建造的进度管理技术
将施工进度时间与BIM信息化模型结合起来，形成5D模型，通过BIM模拟软件展示出来，进行进度计划与实际施工的实时对比，对比结果由图表以及模型颜色的变化情况反馈，使项目进展情况清晰、准确、及时的跟踪报道，以便提前制定相应的解决措施和进行方案的再优化。BIM技术的关键在于建筑信息模型，它又被称之为5D模型，其包含了完整的建筑信息数据。5D模型由一个或多个三维模型整合加上工程时间信息、预算成本信息、人员组织信息等汇总而成，它包含了这个建筑结构中所有的尺寸、材料、数量、重量以及场地布局、施工工艺等信息。因此通过BIM模型进行模拟及项目管理，可由計算机数据分析生成更优化的材料供应计划及资金供应计划，确保施工过程中计划合理，信息及时，避免因资金和材料不足等问题对施工进度产生影响。
2.3模型快速建立
BIM技术采用三维模型，因为每个钢构件所选用的材料、构件所处的位置、构件选用的截面形式和构件加工的部位等信息都在该构件的信息库中有存储，整个建模过程结束以后，操作人员可以按结构实际需要将各构件组合成体，为后期的项目管理和施工统计上提供方便。
2.4结构三维模型分析
对整体模型施加外部荷载作用，运行结构受力检验，在软件运行分析后可以把分析得出的文本结果和相关图像输出，通过关键数据及反应谱颜色上判断结构合理性，而且输出的结果可以应用到不同类型的BIM软件上进行对接分析，可以反复多样验证输出的分析数据和结果是否准确。
2.5细部设计与自动成图
用户可以利用软件中的图纸管理器功能按类别、用途、功能快速分类各种图纸，方便绘制人员对各类工程图纸管理，这样既可以缩减绘图时间，又可以提高图纸的精准度。用户在细部节点中输入尺寸初值，根据在节点数据库中已经预设好的运行参数，BIM软件将按照节点的预设要求来完成节点的拼装成型，通过软件不断加工处理，可以提升模型细部设计的质量，更符合实际情况；还可以利用软件的自定义节点功能把构件的复杂空间关系简化处理，以能够提高节点处在制作加工时以及现场安装时的精度要求。 2.6利用BIM技术实现信息实时共享提高合同管理效率
BIM模型不僅仅是项目信息的集成，对这些数字信息的应用更是重中之重，可以应用于规划、设计、施工的信息集成化方法。首先，BIM模型包含着完整的项目信息，能够支持与服务项目从规划、设计、施工等各阶段的稳定进行，提高了效率和准确性；其次，BIM技术能够解决钢结构在当前建筑业信息瓶颈的问题，实现在钢结构工程中项目信息资源由全体参与者共享。BIM模型以项目为中心，模型包含单一项目数据源，项目各参与方使用单一信息源，确保信息的准确性和一致性。实现项目各参与之间的信息交流和共享，从根本上解决项目各参与方因其他交流方式形成的“信息断层”和应用系统之间“信息孤岛”问题；最后，在钢结构建筑的建设阶段，在信息模型中进行信息共享，相同的信息无需重复输入，能够合理地解决钢结构项目中一系列复杂数据间的一致性和共享问题。
结语
未来应在设计中实现可持续低耗理念，施工中推广BIM5D平台进行全面的施工管理，运维阶段进行BIM技术在多方面应用的深入研究。建筑业的发展必然朝着“绿色高效”迈进，钢结构工程应充分利用其可回收、智能化、集约化的特点，标准化、工业化、装配化的生产安装形式，在大力开展BIM信息化建设的同时，完善企业信息系统、培养BIM技术及钢结构设计的综合性人才，以推动钢结构的产业升级和行业变革。
参考文献：
[1]黄子浩.BIM技术在钢结构工程中的应用研究[D].广州：华南理工大学，2015.
[2]陈清娟.郑史敏，贺成龙.BIM技术应用现状综述[J].价值工程，2016，（14）：22-24.
[3]李春秀.浅析钢结构及其发展[J].科技创新与应用，2016（5）：264.
[4]韩文芳.简述我国钢结构建筑的发展现状及前景[J].中国高新技术企业，2016（21）：103-104.
[5]胡育科.大力推广钢结构建筑根本在于提升工程设计和应用水平[J].中国建筑金属结构，2016（4）：42-44.
[6]尚超宏.苗兴光.BIM技术在钢结构中的应用[J].钢结构，2016（7）：104-107.
[7]李林鹏.BIM技术在工程各管理环节的应用实践[J].建筑施工，2016（9）：1286-1288.