引言

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑因具有標準化設(shè)計、裝配化施工、信息化管理等特點，提升了現(xiàn)場的裝配作業(yè)水平，規(guī)避了現(xiàn)澆作業(yè)對環(huán)境造成的污染，已逐漸成為中國綠色建筑發(fā)展的主流方向[1]。但相比于傳統(tǒng)建筑而言，裝配式建筑構(gòu)件數(shù)量較多，施工工序、工藝流程相對復雜，對信息化集成水平要求相對較高，一定程度上制約了裝配式建筑的推廣。BIM技術(shù)具有可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、信息多元性等特點，可為裝配式建筑施工提供技術(shù)保障[2]。本文基于唐山市啟新C01地塊裝配式鋼結(jié)構(gòu)高層住宅項目，開展BIM技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程中的實踐應用研究，希望為裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑推廣提供一定的參考。

啟新C01地塊裝配式鋼結(jié)構(gòu)高層住宅項目位于河北省唐山市東部老城區(qū)，緊鄰城市核心區(qū)域，距離城市中心2.34km，周邊交通和市政設(shè)施較為成熟。該工程包含3棟鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅樓，地下2層，地上18層，總建筑面積3萬m2，裝配率大于60%。該工程主體結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土柱-H型鋼梁框架-支撐體系，屬于豎向承重構(gòu)件全裝配的鋼結(jié)構(gòu)建筑。該項目是金隅集團在唐山市首個實際應用的鋼結(jié)構(gòu)裝配式結(jié)構(gòu)體系的工程項目，完成后將作為唐山市第一個綠建三星住宅小區(qū)，建筑效果圖如圖1所示。

（1）施工場地布置難度較大。此地塊為原啟新水泥廠廠房遺址，存有廢棄人防通道，基坑開挖深度相對較大，最深處可達17.5m，屬于行業(yè)內(nèi)危險性最高的一級基坑支護，開挖作業(yè)難度大、危險性高、時間長；施工場地附近有公共建筑，距離人防博物館距離最近處僅3m，必須做好防護措施；施工場地狹小，需考慮加工區(qū)、堆放區(qū)、辦公區(qū)的合理布置。

（2）信息化程度難度大。鋼結(jié)構(gòu)項目構(gòu)件種類數(shù)量繁多，編碼工作量較大，構(gòu)件的生產(chǎn)、運輸、進場、施工安裝難實現(xiàn)追蹤管控，大量圖紙和技術(shù)資料以文本形式傳遞[3]，極易出現(xiàn)信息丟失，無法做到協(xié)同管理，對施工進度有較大影響。

（3）涉及專業(yè)系統(tǒng)諸多，管線深化及綜合設(shè)計難度大。在管線綜合過程中涉及燃氣、中水等其他獨立發(fā)包工程專業(yè)，管線分布復雜，且凈空要求高，很容易在空間內(nèi)發(fā)生碰撞[4]。

（4）安全防護要求高。工程量大，基坑四周距離用地紅線近，地層情況較差，有強透水的礫石和卵石層，易塌陷和出現(xiàn)地下水，支撐防護綜合性要求多，潛在可變因數(shù)較多。

3.1 預算成本管控

在二維圖紙CAD的基礎(chǔ)上，利用廣聯(lián)達軟件的樓層復制、塊操作、鏡像等命令，實現(xiàn)該項目模型的快速搭建（如圖2所示）。在已完成的模型上，篩選所需要的圖元信息，能快速完成查看構(gòu)件圖元工程量，做到數(shù)據(jù)的實時分段匯總，項目成本的實時管控，能更好地了解項目各階段的資金投入。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計

使用Tekla軟件，對項目主體構(gòu)件進行鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計，通過參數(shù)化建模，搭建裝配式鋼結(jié)構(gòu)高層住宅三維信息模型（如圖3所示）。確定鋼梁鋼柱連接形式，將鋼構(gòu)件的螺栓孔徑、型材、構(gòu)件位置及尺寸等重要參數(shù)信息錄入到BIM模型中。后期利用軟件自動生成的零件圖、布置圖、材料清單信息（見表1）等內(nèi)容，能更及時高效地指導車間生產(chǎn)加工，實現(xiàn)設(shè)計與材料加工的準確性、時效性。

3.3 BIM信息化模型

使用Revit 2017軟件，利用BIM技術(shù)的可視化特性，搭建項目建筑、結(jié)構(gòu)、機電全專業(yè)三維信息化模型（如圖4所示）。做到實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)高層住宅項目的先視后建，整體把控各專業(yè)之間可能存在的設(shè)計缺陷問題，便于技術(shù)人員在施工前對項目整體形態(tài)、施工重難點有直觀的把控，也方便設(shè)計人員不斷優(yōu)化完善鋼結(jié)構(gòu)施工圖紙，規(guī)避后期設(shè)計變更，停工、返工現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4 碰撞檢測

Naviswork 軟件具有很強的碰撞檢查功能，利用該軟件在項目開工前，對項目各專業(yè)三維信息化模型進行整合，查找在平面圖紙中不易發(fā)現(xiàn)的設(shè)備管線、建筑與結(jié)構(gòu)之間、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的隱蔽碰撞點（如圖5所示），生成檢測報告。根據(jù)檢測結(jié)果進行管線優(yōu)化布局，調(diào)整并避讓碰撞點，有效避免因為裝配關(guān)系而造成的經(jīng)濟損失。有助于現(xiàn)場的施工人員更好地了解施工復雜區(qū)域，及時制定管線安裝施工方案，對管線架設(shè)進行優(yōu)化調(diào)整，有效避免因碰撞或凈空不足造成的返工問題。

3.5 構(gòu)件族庫搭建

應用BIM技術(shù)，可對項目中外窗安裝（如圖6所示）、鋼柱防火等重要節(jié)點，搭建三維信息化模型，并以rfa族的模式，對節(jié)點構(gòu)件進行輕量化處理，上傳至云平臺，也為今后裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑提供構(gòu)件族。項目人員可隨時了解工程項目細部節(jié)點做法，通過三維模型的方式進行技術(shù)交底，輔助項目人員指導施工，保證項目節(jié)點處理的準確性。

3.6 施工進度及安全管理

將項目部的project進度計劃和安全措施導入BIM5D 軟件，與搭建的模型嵌入匹配，進行實際項目的流水段劃分（如圖7所示）。施工技術(shù)員將每天完成的工作上傳至云端，進行數(shù)據(jù)更新，使項目管理人員能夠?qū)崟r了解工程的施工進度和安全防護措施落實情況，把控工程狀態(tài)，以便合理安排施工進度、有效落實安全防護措施以及合理配置勞動力及材料。

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展與普及應用，BIM技術(shù)已成為工程項目質(zhì)量管控、進度管控、成本管控必不可少的一部分。隨著裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展，BIM技術(shù)的應用，特別是多種BIM軟件的聯(lián)合應用，必將愈來愈廣泛地被廣泛應用到裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程實踐中，進一步促進信息化施工管理模式的發(fā)展，推動裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程與BIM技術(shù)的協(xié)作。