装配式钢结构建筑体系研究

 摘要：BIM是众多信息数据的集成，BIM技术下的装配式钢结构能满足对建筑产业信息化、工业化发展的需求。本文以BIM数据为核心，提出了装配式钢结构建筑体系的数据平台，对建筑行业新技术的发展和协作起到了积极的推动作用。

关键词：BIM；钢结构；数据平台

1绪论

装配式钢结构建筑体系具有重量轻、强度高、工业化程度高，能有效缩短工期。装配式建筑符合建筑产业化要求，现场所需构件大多在相对稳定的车间内加工制作完成，适合批量化生产[3]。这一技术的出现这改变了传统的建筑物建造模式，有利于建筑行业从劳动密集型产业转变至智力密集型产业，促进了建筑业的升级转型。将BIM技术和装配式钢结构建筑体系有机的融合在一起能快速实现建筑产业转型，满足信息化、工业化发展大趋势下的需求[4]。本文将基于BIM技术提出一套完整的装配式钢结构建筑体系，积极推进建筑行业新技术的发展，使得BIM及装配式钢结构能更好的运用于现场工程实际之中。

2基于BIM装配式钢结构的运用价值

①减少协作风险、缩短施工周期。传统的建筑体系模式是被动式的，更多的是依靠以往的经验，手动操作完成现场的施工，并且这一施工过程强调工种之间的协调合作，因其协作而产生的不定因素增加，加大了现场管控的难度。装配式钢结构建筑体系施工方便，可以很好的实现自动化生产、安装，节省大量的人、物力，减轻建筑工人的劳动强度，提高施工速度，从而缩短工期。②提高建筑施工整体质量。装配式钢结构建筑将整个建筑部件化，大部分加工、制作都在生产车间进行，到现场安装施工的量较传统的工艺大大的减少，而现场施工环境的好坏（夏季高温、冬季低温、暴风雨天气）是影响建筑物施工质量高低的重要因素。装配式钢结构建筑对现场施工环境依赖性小，将主要的质量控制环节放在更易被控制的生产车间内，同时借助BIM的虚拟建造，将质量控制范围前移扩大，有效的提高了整体施工质量。建筑采用钢材作承重结构，因钢材本身具有轻质高强、弹性变形特点，装配式钢结构能减小自重，增强抗震能力。由于主要承力构件所占的面积相对传统建筑较小，因而可以增加柱网网格，具有空间分隔灵活的优点。③绿色环保、综合效益较高。建筑物的建造必然带来建筑垃圾的产生，中国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的1/3以上。我国一直推行可持续发展的原则，BIM技术下的装配式钢结构从构件的加工制作开始就进行标准化、工业化，每个生产和施工环节都有精细的规划，减少了建筑垃圾的产生，同时装配式钢结构材料具有可拆装、可循环，回收率高等优点。在垃圾二次倒运、清理、最终垃圾的处置上节省了开支，有利大气、水资源和土壤的环境保护。④建筑技术创新平台搭建。不论是BIM还是装配式钢结构建筑都是建筑行业内的新技术，建筑业作为成为国民经济的支柱产业，仍处在粗放型生产阶段，集约化程度低。大力发展BIM技术下的装配式钢结构建筑体系将会鼓励更多的专业公司及人才进入这一技术的发展和创新之中，形成良好的技术交流氛围。搭建建筑技术创新平台也将使得我国建筑更快实现“走出去”这一战略目标。

3装配式建筑体系数据平台架构设计

BIM装配式钢结构建筑体系的全寿命周期需BIM数据进行驱动，我们需要搭建一个完整的大数据平台以保证该体系的有效运作，该平台的架构见图1。BIM装配式钢结构大数据平台是以各数据库资源为数据支撑的一个平台，同时平台内所有产生的数据分布式的储存于不同功能模块的系统数据库之中。装配式钢结构产业链中除了涉及传统的投资、设计、建造、供应商等多方，装配式建筑还需要在工厂生产预制构件，因此构件的生产制造须纳入全生命周期管理范围内[5]，全寿命周期中产生的数据都是集成于构建的平台之上，切实保证了产业链中数据的畅通。大数据平台是整个装配式钢结构数据建立、管理、迁移的环境，平台内涉及设计、部品加工、安装与施工、双模型校验交付、运营维护阶段，各阶段之间有着密切的数据交换，形成数据互通。

4体系数据库建立

4.1标准数据库

BIM数据从最初的构建至修改、补充的过程中涉及设计、建造、运维等多方参与，数据标准的不统一将会是造成数据的丢失以及数据难以有效流转现象。在大数据平台的搭建之初就应建立BIM装配式钢结构建筑标准数据库。标准数据库内应有：①基于建模软件的BIM标准库，具体包括软件版本、模板标准等；②项目构件命名标准库，规范各专业BIM构件的语言定义形式，模型颜色显示；③全生命周期各阶段各专业模型深度划分库。

4.2部品数据库

BIM技术下装配式钢结构是基于部品构成，预制构件多，数据量大[6]，在整个装配式钢结构建筑的全寿命周期中，应建立部品数据库来规划、管理众多复杂数据信息，其中各专业的部品数据库，如：建筑族库、设备族库、装修族库、贴图族库等。还应建立装配式钢结构部品族库，如：钢结构装配节点库、楼板体系库、外墙体系库、室内隔墙体系库等。部品数据库的建立有助于加强整个装配式钢结构建筑体系的精细化、标准化、模块化管理。

4.3虚拟施工数据库

BIM技术因其强大的可视化、模拟性等特点，可以预先设计完成复杂节点、并进行虚拟施工，提前发现施工过程中可能出现的隐患，确保施工过程顺利进行。装配式钢结构施工过程中借助BIM技术，针对新型的、复杂的工艺和节点建立虚拟施工数据库，具体涵盖：①虚拟手册库，明确需要进行虚拟施工的部位、具体模拟的工艺流程，形成指导性手册，指导现场施工。②工艺节点数据库，装配式钢结构中的梁柱节点、装配外墙节点等特殊节点建立数据库，规范施工。③施工工艺动画库，采用动画方式生动展示整个虚拟施工的过程，形象直观。

5结论

BIM技术及装配式钢结构建筑的结合，代表着建筑信息化与建筑工业化有机融合，BIM信息化能力是装配式建筑的技术支撑，装配式建筑的产业化进程又将迫使BIM信息技术急速发展。随着BIM和装配式钢结构的深化发展，过程产生的数据信息将海量增加，本文提出的BIM大数据平台及其数据库将有广阔的运用前景，同时BIM技术也应与装配式钢结构有更加深层次的运用。

参考文献：

[1]何清华，钱丽丽，段运峰，李永奎.BIM在国内外应用的现状及障碍研究[J].工程管理学报，2012，26（01）：12-16.

[2]纪博雅，戚振强.国内BIM技术研究现状[J].科技管理研究，2015，35（06）：184-190.

[3]沈祖炎，罗金辉，李元齐.以钢结构建筑为抓手推动建筑行业绿色化、工业化、信息化协调发展[J].建筑钢结构进展，2016，18（02）：1-6，25.

[4]王朝阳，刘星，张臣友.BIM技术在武汉中心项目钢结构施工管理中的应用[J].施工技术，2015，44（06）：40-45.

[5]齐宝库，李长福.基于BIM的装配式建筑全生命周期管理问题研究[J].施工技术，2014（15）：25-29.