随着“装配式建筑”发展，钢结构建筑具有自重轻、施工周期短、节能环保、强度高等优势，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等建筑领域，具有广阔的发展前景。但随着我国城市建设的逐步发展和现代建筑工艺水平的日渐提升，现代化建筑对钢结构的质量、性能提出更高要求，采用传统管理模式难以满足钢结构行业发展的规模与需求。因此，必须通过信息化技术研发进行管理革新。

       在建筑信息化和数据共享化的大时代发展趋势下，运用BIM、数字化加工、信息化建造技术辅助钢结构生产和施工，能有效解决传统钢结构建筑面临的问题。本文以成都市空港新城企业总部为例，主要探讨了基于BIM技术的钢结构数字化加工及信息化建造技术在钢结构中的应用。

       1．BIM与数字化、信息化技术集成原理

       BIM数字化技术是BIM技术与数字化技术的集成，BIM技术通过深化设计，赋予构件信息，生成信息化模型。数字化加工是利用生产设备对已经建立的数字模型进行产品加工。BIM与数字化加工的结合则是将BIM模型中的数据转换成数字化加工所需的数字模型，生产设备根据该模型进行数字化加工，其集成应用主要体现在BIM 模型的深化设计和钢结构数字化加工两个阶段。BIM模型的深化设计阶段，要求数据标准化、可视化和协同化。标准化指对构件信息属性、图纸的输出、存档进行标准化管理。可视化指将复杂节点通过三维视角进行展示，协同化指BIM与管理平台的协同。BIM与数字化加工结合，旨在通过BIM模型直观地展示工程的相关信息。钢结构数字化加工阶段，可直接从BIM模型中提取零构件的属性信息(材质、型号)、加工信息等原始数据信息，同时从企业物料数据库中提取所需的材料信息，通过加工平台链接物料数据库，调用物料库存信息进行排版套料，并根据实际使用的数控设备选择不同的数控文件格式，对结果进行输出。其加工的结果可以反馈到BIM模型中，对施工信息进行添加和更新操作。

       2. BIM与数字化技术在钢结构加工中的应用

       BIM 与钢结构数字化加工技术集成应用主要体现在深化设计、材料管理、构件制造3个阶段。深化设计阶段，先按照项目要求进行批次划分和工期计划编制，并据批次对图纸文件送审，审核合格后利用Tekla Structures 和Auto CAD 软件对钢构件进行三维实体建模。材料管理阶段主要是依靠深化设计阶段所生成的清单文件来进行材料的采购与管理。工作人需要根据清单文件来编制采购计划，然后将采购计划导入至管理软件中用以生成采购订单。采购订单是采购人员进行材料采购和后续入库验收的依据。同时采购验收完成之后的文件也需要录入管理软件内以完成原材料信息的绑定，从而方便后续管理工作的开展。构件制造阶段。利用数字化加工软件SionCAM从BIM模型中提取原始加工数据信息，从企业物料数据库中提取所需的材料信息，根据实际使用的数控设备对构件进行生产加工。

       3. BIM与信息化建造技术的应用

BIM 与钢结构数字化加工技术集成应用主要体现在深化设计、材料管理、构件制造和现场安装4个阶段。深化设计阶段，模型拆分为零构件,对其进行唯一编码,赋予唯一的“身份证”。

       材料管理阶段，通过使用射频识别(RFID)、传感器、定位系统、无线读写器等信息传感设备,以及配套使用的信息系统,可以实现材料的实时监控与全生命期管理。在材料的使用状态管理方面,通过粘贴带有自身属性的电子标签,赋予原材料电子“身份证”。借助无线读写器现场采集材料的“收、发、存、领、用、退”等业务信息,通过无线网络传送至系统中进行分类、存储、分析。

       构件制作阶段，依托模型，以“身份证”为跟踪对象,通过应用物联网信息采集技术,在车间各工序对零构件的生产状态进行实时采集,实现对下料、组立、装配、焊接、外观处理等工序的全过程状态跟踪,并进行100%质量检查,合格后进行标签扫描,扫描完成表示该工序完成。

       构件加工完成后，根据编码，全部标识二维码，张贴在构件上，构件进场后扫描即可知道构件信息。

图 条码技术应用

       现场安装阶段，采用物联网技术+BIM协同平台，可实现钢结构全生命期信息化管理。

图 BIM协同管理平台

       4．基于BIM技术的钢结构数字化加工及信息化建造技术优势

       （1）资源集约化管理。

       BIM与数字化加工平台可实现钢结构加工过程中的材料进行集约化管理。如利用现代物联网无线射频识别技术就可以对生产加工和施工中材料的位置、状态等情况进行动态检查与更新，在极大程度上减少了工作人员的工作量，同时依靠平台智能统计，能够降低制作误差，保证材料加工的准确性并提升管理效率。

       （2）工程可视化管理。

       利用BIM平台的拓展功能，进行制造和安装阶段的工序拆分、细化编码，实现施工全生命期的工序管理。并可以将所采集的构建加工、运输、安装情况等以不同的颜色在BIM模型上进行显示，使工程进度更加直观。通过对施工全过程可视化管理，同时将施工现场各阶段信息同步到BIM协同平台，有利于管理者实时掌握项目施工状态，建立工期计划和过程纠偏机制，确保项目顺利实施。

       （3）提升建造效率与经济效益

       BIM 技术与数字化加工的集成应用，能对信息进行实时、快速、精细化管理和准确传递，实现了建筑业的工业化发展。基于BIM 模型对钢构件3维设计和装配模拟，全程追踪材料的采购、制造、运输、存放和安装，为建筑工业化过程管理提供了良好的方法。利用BIM模型数据和数字化加工的自动集成，替代传统的“平面图纸—深化设计—加工制作”加工模式，提高了构件的加工效率。

       BIM 技术与钢结构的有机结合，将使钢结构建造过程融入信息化管理模式，通过平台多方协同管理，改变传统管理方式，吸取相关行业的经验，不断开拓创新思维，使钢结构建筑的发展向自动化、工业化、智能化、信息化和集成化迈进，加快整个建筑行业的发展步伐。

 

作者：邓祥  余仁杰  唐波 杨垒