BIM技術在大跨空間結構建設與施工中應用簡介

李建華

陜西延長石油房地產公司

近年來，應經濟發展的需要，大跨復雜工程項目越來越多，如國家體育場鳥巢等，這對結構設計與施工提出了更高的要求。大跨工程項目的建設與施工存在以下特點：

一、構件多、結構設計復雜

在大跨工程設計中涉及大量的構件，為了滿足結構安全的要求，大跨工程設計一般比較復雜，特別是在構件的連接處往往更為復雜，因此在結構設計上容易出現一些沖突問題，如配筋沖突、連接件沖突等。傳統上，設計問題主要依靠設計者的經驗在基于二維設計圖紙進行檢測。然而由于工程設計相對復雜，僅依靠二維的圖紙難以有效檢測出這些問題，直至施工中才發現問題，從而致使施工返工、工期延遲等。另外，即使檢測出相關設計問題，由于基于二維圖紙進行修改，也不能保證設計的統一性、且修改效率低，結構設計的復雜性也導致了施工的復雜性，如復雜的施工工序、復雜的資源配置等。

二、預制構件多、體積龐大

大跨空間結構往往為鋼結構，大都涉及大量的預制構件，這些構件或現場預制或工廠中生產，之后再運輸到施工現場安裝。這就對構件的尺寸設計與生產提出了更高的要求，否則容易導致尺寸不匹配。現場一旦出現構件尺寸問題，或修改圖紙、或改造構件。這不僅導致施工停滯，而且大大增加了設計與建造成本。

    預制構件體積和重量較大，且數量多，構件的生產、運輸和吊裝等也存在潛在的問題。一是這些構件如何在工廠中正確地生產并運輸到施工現場。現場管理人員需要反復驗證設備構件的進場時間、順序及路線，以達到最優的施工現場管理。二是大型構件的吊裝是大跨工程中不可缺少的一道工序，如何正確安排大型構件的吊裝工序，將直接影響到工程能否順利完成并達到施工進度和質量的要求。三是大跨工程中會大量使用到施工機械，如吊裝工序中需要使用到的塔吊等，這些施工機械的需求有多少，強度是否滿足施工要求，吊裝重量是否合理等，都需要現場管理人員進行精確的計算和驗證。然而，在以經驗為基礎的生產、運輸與施工規劃中，無法有效預測和提前解決這些問題，故只能等待問題出現。

三、施工環境復雜多變

由于大跨項目的單一性、復雜環境的單一性，故對于任何一個工程師而言，都是一個全新的項目，全新的施工環境。因此，面對一個新的、復雜的施工環境，即使經驗豐富的工程師，也難于保證施工方案的可行性、有效性。這也是施工問題時常出現的主要原因，從而導致施工工期拖延、成本增加、安全問題頻發等。

    這些問題通常在施工階段才能發現，從而影響了施工進度和成本，也將影響施工安全。與此同時，為了解決出現的工程設計與施工問題，不得不配置更多的人員，由此管理成本也大幅度增加。因此，保證大跨工程設計的可建造性與施工方案的可行性對橋梁工程的高效實施是十分重要的。

建筑信息模型（BIM，Building information model）作為一種管理理念，產生于19世紀70年代，目前BIM在歐美等發達國家的建筑業已得到較好的推廣與應用，近年來在我國也得到一定的應用，特別是在建筑工程項目中取得了一定的成效。一方面，為建設項目的設計與施工提供了有效的支持，另一方面，為項目的各個參與方提供了一個有效的協同工作與交流平臺。從而減少了設計與施工返工、提高了工程質量，并節約了建造成本與工期等。將BIM引入大跨工程的設計與施工過程，進行分析與優化，可以確保設計與施工方案的可行性，提高大跨工程項目的生產效率。

(本文來源：陜西省土木建筑學會    文徑網絡設計項目投資中心：劉紅娟 尹維維 編輯   劉真 文徑 審核)