BIM應用：在鋼結構制作中的深化應用

根據(jù)美國國家BIM標準(NBIMS)對BIM的定義：BIM是一個設施(建設項目)物理和功能特性的數(shù)字表達;BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，為該設施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程;在項目的不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協(xié)同作業(yè)。

簡單說來，BIM就是通過數(shù)字信息來仿真模擬建筑物所具有的真實信息，不僅包含諸如梁、柱、門、窗等三維幾何形狀信息，還包含大量的非幾何形狀信息，如建筑構件的材料、重量、價格和進度等，這些信息是常見二維CAD和三維CAD所無法提供和展現(xiàn)的?？梢哉f，“BIM不僅僅是一個設計軟件或一個圖形化的工具，它是一個數(shù)據(jù)管理平臺，是基于三維實體數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)建筑生命周期中各個階段、各個專業(yè)的各種相關信息的集成”。

二、淺談BIM與鋼結構的關系

作為建筑行業(yè)中一個重要的分支專業(yè)，鋼結構制作介于建筑設計、結構設計和施工安裝之間，起著承上啟下的作用，從理論上看，鋼結構制作又分為計算機仿真設計(鋼結構BIM設計)和車間實體加工兩個部分。

鋼結構BIM設計自上世紀90年代末被引入替代2D-CAD設計至今已經(jīng)10多年，過去，通常我們稱之為鋼結構三維實體建模，其作用也通常停留在建模和出圖過程中，設計人員常常關注的是建模和出圖過程的效率，但隨著建筑業(yè)BIM概念越來越被推廣、研究和應用，鋼結構BIM軟件商也越來越注重輸出信息接口的標準化，一方面足以支撐對建筑BIM的協(xié)同，另一方面BIM模型本身包含的信息在后續(xù)鋼結構制作廠家內的管理和制作流程中的完整應用也正被充分重視、研究、應用和拓展中。本文從鋼結構BIM創(chuàng)建開始，介紹其在鋼結構深化設計和加工制造中的重點應用。

三、關于鋼結構BIM的建立

一般情況下，鋼結構制作企業(yè)在接到訂單后的第一要務就是通過3D實體建模進行深化設計。鋼結構BIM三維實體建模出圖進行深化設計的過程，其本質就是進行電腦預拼裝、實現(xiàn)“所見即所得”的過程。首先，所有的桿件、節(jié)點連接、螺栓焊縫、混凝土梁柱等信息都通過三維實體建模進入整體模型，該三維實體模型與以后實際建造的建筑完全一致;其次，所有加工詳圖(包括布置圖、構件圖、零件圖等)均是利用三視圖原理投影生成，圖紙中所有尺寸，包括桿件長度、斷面尺寸、桿件相交角度等均是從三維實體模型上直接投影產生的。

三維實體建模出圖進行深化設計的過程，基本可分為四個階段，每一個深化設計階段都將有校對人員參與，實施過程控制，由校對人員審核通過后才能出圖，并進行下一階段的工作。

第一階段：

根據(jù)結構施工圖建立軸線布置和搭建桿件實體模型。導入AutoCAD中的單線布置，并進行相應的校合和檢查，保證兩套軟件設計出來的構件數(shù)據(jù)理論上完全吻合，從而確保了構件定位和拼裝的精度。創(chuàng)建軸線系統(tǒng)及創(chuàng)建、選定工程中所要用到的截面類型、幾何參數(shù)。

第二階段：

根據(jù)設計院圖紙對模型中的桿件連接節(jié)點、構造、加工和安裝工藝細節(jié)進行安裝和處理。

在整體模型建立后，需要對每個節(jié)點進行裝配，結合工廠制作條件、運輸條件，考慮現(xiàn)場拼裝、安裝方案及土建條件。

第三階段：

對搭建的模型進行“碰撞校核”，并由審核人員進行整體校核、審查。

所有連接節(jié)點裝配完成之后，運用“碰撞校核”功能進行所有細微的碰撞校核，以檢查出設計人員在建模過程中的誤差，這一功能執(zhí)行后能自動列出所有結構上存在碰撞的情況，以便設計人員去核實更正，通過多次執(zhí)行，最終消除一切詳圖設計誤差。

第四階段：

基于3D實體模型的設計出圖。

運用建模軟件的圖紙功能自動產生圖紙，并對圖紙進行必要的調整，同時產生供加工和安裝的輔助數(shù)據(jù)(如材料清單、構件清單、油漆面積等)。節(jié)點裝配完成之后，根據(jù)設計準則中編號原則對構件及節(jié)點進行編號。編號后就可以產生布置圖、構件圖、零件圖等，并根據(jù)設計準則修改圖紙類別、圖幅大小、出圖比例等。

所有加工詳圖(包括布置圖、構件圖、零件圖等)均是利用三視圖原理投影、剖面生成深化圖紙，圖紙上的所有尺寸，包括桿件長度、斷面尺寸、桿件相交角度均是在桿件模型上直接投影產生的。因此由此完成的鋼結構深化圖在理論上是沒有誤差的，可以保證鋼構件精度達到理想狀態(tài)。

用鋼量等資料統(tǒng)計。統(tǒng)計選定構件的用鋼量，并按照構件類別、材質、構件長度進行歸并和排序，同時還輸出構件數(shù)量、單重、總重及表面積等統(tǒng)計信息。

通過3D建模的前三個階段，我們可以清楚地看到鋼結構深化設計的過程就是參數(shù)化建模的過程，輸入的參數(shù)作為函數(shù)自變量(包括桿件的尺寸、材質、坐標點、螺栓、焊縫形式、成本等)及通過一系列函數(shù)計算而成的信息和模型一起被存儲起來，形成了模型數(shù)據(jù)庫集，而第四各階段正是通過數(shù)據(jù)庫集的輸出形成的結果。可視化的模型和可結構化的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，構成了鋼結構BIM，我們可以通過變更參數(shù)的方式方便地修改桿件的屬性，也可以通過輸出一系列標準格式(如IFC、XML、IGS、DSTV等)，與其他專業(yè)的BIM進行協(xié)同，更為重要的是幾乎成為鋼結構制作企業(yè)的生產和管理數(shù)據(jù)源。這也正是鋼結構BIM被鋼結構制作廠家高度重視的原因。

BIM應用作為目前建筑業(yè)轉型升級的一種方式，會有越來越多的價值潛能被不斷開發(fā)，BIM的發(fā)展速度越來越迅猛，BIM持證人才需求也越來越旺盛，將來的施工員必須要掌握這些相關的BIM技能，才能不被行業(yè)淘汰，還等什么?快跟上時代的腳步，一起學習BIM技術吧。更多精彩內容可關注環(huán)球網(wǎng)校，也可點擊下方免費下載領取學習資料。