在信息技術(shù)不斷發(fā)展的今天，建筑行業(yè)已經(jīng)有了翻天覆地的變化，尤其是在鋼結(jié)構(gòu)設計，傳統(tǒng)的工作路程和信息傳輸技術(shù)已經(jīng)不能滿足當今時代的發(fā)展。在這樣的背景下，BIM技術(shù)的成功應用在鋼結(jié)構(gòu)設計中，不僅提高了鋼材行業(yè)的數(shù)字化程度，具有更高效率的信息共享資源，這一技術(shù)在信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等方面都有著其優(yōu)勢。

BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設計中具體應用

實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設計的可視化

使用BIM技術(shù)進行建模，可以清楚地繪制出需要的建筑物結(jié)構(gòu)，因此在鋼材設計時，可以很好的匹配工程項目設計的需求，鋼結(jié)構(gòu)設計也能實現(xiàn)可視化。這種三維技術(shù)可以直接進行碰撞檢查，模擬實際施工情況，及時發(fā)現(xiàn)誤差，減小出現(xiàn)事故的可能性。結(jié)構(gòu)組件檢索的可視化能力進一步提高，在提取鋼結(jié)構(gòu)模型的基礎上實現(xiàn)。這使得結(jié)構(gòu)工程師在模型中搜索并選擇特殊的結(jié)構(gòu)元素，從而進行定量分析，精準的把握鋼結(jié)構(gòu)的設計要求。

此外，通過三維渲染動畫效果，可以逼真的模擬出所有環(huán)境，特別有利于鋼結(jié)構(gòu)各材質(zhì)進行定性分析，極大的提高了作業(yè)圖紙以及現(xiàn)場焊接工作的成功率，同時鋼結(jié)構(gòu)作為精密度要求較高的建筑材料，需要結(jié)構(gòu)工程師把控好鋼結(jié)構(gòu)設計的重點以及需要注意的事項，單純的依靠大腦無法記住所有要點，BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設計中實現(xiàn)可視化，有效的避免設計過程中出現(xiàn)的人為錯誤。所以BIM技術(shù)可以通過事物建模將其鋼筋的放置、材質(zhì)的模型以及放置角度完美的呈現(xiàn)給設計者，實現(xiàn)模型的可視化。

在鋼結(jié)構(gòu)建模中的應用

現(xiàn)代建筑工程項目中大量使用鋼材，但是鋼的結(jié)構(gòu)設計比較復雜，特別是大量鋼材進行連接時，重要部分的受力分析變得更加復雜，不僅要考慮鋼材的正常銜接還有配件加入之后的使用效果都需要進行考慮，一個小誤差的出現(xiàn)往往就會導致建筑安全性收到威脅。

在鋼的參數(shù)共享時，也可以應用BIM系統(tǒng)，在螺旋的數(shù)量以及間距中，只需要利用BIM技術(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)就可以，設計人員只需要大致畫出連接件的位置就可以。以3D結(jié)構(gòu)代替實際物理結(jié)構(gòu)，將鋼筋屬性用詳圖表示出來，精確得到鋼筋的物理結(jié)構(gòu)，并且對于復雜的連接處，可以進行放大處理，避免鋼筋重疊碰撞帶來的結(jié)構(gòu)不牢靠風險。

在構(gòu)建關(guān)聯(lián)性結(jié)構(gòu)模型中應用

在關(guān)聯(lián)性結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過程中，需要注意的事項比較多，在傳統(tǒng)的CAD繪圖時代，所有設計人員都要對關(guān)聯(lián)性進行總結(jié)，解決對稱關(guān)聯(lián)性方面隱藏的問題。在BIM技術(shù)應用之后，在3D模型中，能夠直接展示出對稱關(guān)聯(lián)和不對稱關(guān)聯(lián)，大大減少了工作量。通常，鋼材結(jié)構(gòu)都要進行耐壓、耐腐蝕等方面的考慮，國家也有相應標準對鋼材進行考核。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能分析都要大量工程人員進行，并且需要投入的配套設施耗資大，時間長，并且不能很好的保證誤差在合理范圍內(nèi)，極大的拖延了設計的工作進度。

大型鋼結(jié)構(gòu)工程項目中應用

我國在設計家會展中心時，室內(nèi)室外展示面積巨大，工程量非常大，各種設計結(jié)構(gòu)十分復雜，對于鋼結(jié)構(gòu)要求過高，不同樓層需要的鋼材有所不同，依靠CAD二維繪圖根本無法及時完成任務。因此，設計部門開始考慮使用BIM技術(shù)，首先對會展中心主體部分進行3D建模，然后將主體部分與其他各個專業(yè)分別建好的模型進行對接，尤其是鋼材在各個建筑位置的配合效果，在得到的完整模型中進行排查隱患，查找問題，確認方案是否可行，直到最后施工完成，未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)方面的問題。BIM技術(shù)能夠很好地較少返工現(xiàn)象，縮短工期，將設計好的鋼結(jié)構(gòu)完美的應用到大型建筑項目中。

BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設計中的應用流程及效果

鋼結(jié)構(gòu)設計中的施工工藝

鋼材作為建筑工程的主要材質(zhì)，設計要點以及工藝流程需要根據(jù)鋼材的應用場所而定，大致可以將鋼結(jié)構(gòu)設計分成使用環(huán)境及結(jié)構(gòu)選型。首先需要判斷設計的鋼結(jié)構(gòu)是否滿足使用環(huán)境，不同樓層的建筑物對于鋼材的要求不一致，鋼結(jié)構(gòu)作為支撐高層建筑物承重量的關(guān)鍵，所以需要硬度強、耐腐蝕性好、抗干擾能力強的材質(zhì)。并且在結(jié)構(gòu)選型過程中需要了解不同材質(zhì)的特點，尤其是設計的初級階段，“概念設計”是鋼結(jié)構(gòu)設計的關(guān)鍵所在，設計工程師需要結(jié)合鋼材的整體特性以及使用過程中的配合效果進行設計。需要做的技術(shù)準備工作為圖紙會檢→技術(shù)交底→機具準備→構(gòu)件進場、驗收及堆放。

應用難點

由于鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國是一種新興技術(shù)，所以在設計質(zhì)量、設計人員等方面的技術(shù)還不夠成熟，缺少專業(yè)的指導。在前期鋼結(jié)構(gòu)設計方案的提出后，有可能出現(xiàn)一系列不能達到預期效果的問題，這就需要在后期各部門之間不斷地溝通、完善最后達成一致，在此之后，還需將調(diào)整方案一層一層傳達到下一部門。

BIM建模后形成的效果

（1）鋼結(jié)構(gòu)BIM三維實體建模的實質(zhì)是計算機預裝配和實現(xiàn)“所見即所得”的過程。首先，通過三維實體建模，將鋼筋、裝飾材料的連接、螺栓焊縫等信息全部輸入到整個模型中，BIM三維實體模型與未來建筑的實際情況完全一樣。拉拔中的所有尺寸，包括桿的長度，橫截面尺寸和桿的相交角，都包括在拉深圖中。

（2）通過建立實體模型，可以在模型中任意旋轉(zhuǎn)和查看材料的特性，也可以任意生成任意截面，軟件可以自動對撞和校核，解決了結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)等專業(yè)碰撞的問題。

（3）通過建模，解決了節(jié)點布置和不規(guī)則裝飾材料設計的問題。

（4）在施工過程中可以將更多的能量集中在現(xiàn)場的關(guān)鍵部位，對其進行超前控制和嚴格控制。

作者：周瑜 江西新鋼設計院

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