数字钢构，钢结构的未来
钢结构建筑有着“绿色建筑”的美誉。目前，建筑钢结构产业已全面驶入快速发展期，在超高层建筑、大跨度空间结构、大型工厂、住宅建筑等领域中被大量采用。纵观建筑钢结构行业近30年的发展历史，国内钢结构企业在传统的管理模式下对数字化加工和信息化管理方面的运用步履蹒跚，与国外同行的水平尚存在一定的差距，急需在管理的模式、对先进技术的应用方面进行提升。BIM是数字钢构的基础BIM即是建筑信息模型，利用BIM进行工程管理是建筑行业继计算机辅助计算、计算机辅助绘图之后的第三个发展阶段的新兴产物，也是当前建筑信息化应用中非常引人注目的一项技术。根据斯坦福大学集成设施工程中心的研究数据表明，建筑施工行业的生产效率正在持续下滑并成为建筑行业面临的根本性问题，同时也是施工效果无法预测的主要原因。钢结构加工建造过程中由于信息交换不及时、不准确的问题造成了大量人力物力的浪费，这一现象已经在过去几十年内的无数工程项目中深刻地反映了出来。虽然已经引入了计算机信息技术对工程项目进行辅助管理，但由于各辅助软件之间无法实现数据的共享，软件之间无法相互服务，使得信息脱节、重复工作量巨大，影响了各管理环节之间的协作效率和质量。钢结构BIM平台的核心价值之一就是解决了钢结构工程信息共享问题。从事不同岗位的工程管理员可以从这个模型中拿出各自需要的信息，既能指导实际工作又能将相应工作的成果更新到模型中，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效共享，从而起到了提升项目管理水平、缩短管理链条、提高效率、降低建造成本的作用。在数字化浪潮愈演愈烈的当下，数字化工程管理也逐步提上了建筑产业转型升级的日程。建筑数字化升级需要标准化的生产流程，需要自动控制的设施设备及生产线，还需要集成管理的系统平台。钢结构BIM管理平台正是实现钢构产品工业化、生产自动化的重要的数字桥梁，是集成钢结构生产运营中软硬件系统的基础平台。近年来，中建钢构有限公司（以下简称中建钢构）依托中建总公司P—BIM课题做了大量积极有效的尝试，初步打造了中建钢构BIM的V1.0版本—数字化钢结构加工建造系统。该系统由设计出图、制作管理、材料和构件物联管控三部分组成，通过软件之间的接口实现信息共享与协同工作，在增强钢结构管控力度的同时大幅降低了管理成本，起到了倒逼钢结构管理标准化的重要作用。随着钢结构管理中信息化、标准化结合程度的不断提高以及钢结构BIM平台功能的不断拓展，我们将以钢结构三维模型为基础，进一步加入材料信息、构件制作信息、构件物流信息、构件安装信息以及工期、成本等信息，以可视化的方式，实现钢结构5D数字化管理。物联网是数字钢构的保障钢结构工程的全生命周期管理包括深化设计、材料采购、制造、安装四个阶段。一个工程的构件数量少则上千件、多则数万件，从钢板到零部件再到构件，其包含的管理信息量非常巨大，如果采用常规的手工登记进行管理，不仅效率低下，而且错漏较多，几乎不可能实现从钢板到构件的全程跟踪。现代物联网管理系统可便捷地解决这一问题，实现从原材料到构件全过程中的实时跟踪，并可将钢结构行业的数字化应用延伸到物流等环节。目前，中建钢构开发的物联网管理系统已经在广州东塔项目钢结构施工中投入使用。该物联网系统可对项目钢结构主要原材料钢材和产成品钢构件的仓储、流通过程相关环节进行实时监控，监控对象可精确到每一张钢板和每一件构件，并能将基础数据通过交互平台实现多部门多环节数据交互，达到管理过程数据化、可视化，有效地降低了钢结构传统管理方式的差错率，提升了数据采集能力，进一步提高了建筑钢结构施工生产过程的数字化管理水平。数控加工和自动焊是方向数字钢构的实现，不仅需要一个合适的信息化管理平台来处理基于钢结构BIM模型的数字信息，还需要在数控加工设备方面加大投入。近年来，中建钢构通过引进FDB机、FPB机、数控三维钻床等一大批国际先进的数控设备，初步实现了多个工序协同、连续作业，自动采集制造数据等。目前，劳动力成本的持续上升让自动焊接显得尤为重要。焊接是钢结构施工的关键之一，占用了钢构件全生命周期约30%的时间，技术好、抗压能力强、心理素质好的高技能焊接人才资源的缺乏成为钢结构企业的发展瓶颈之一。目前，中建钢构已初步研制出能适应现场复杂环境的自动焊接设备，并在广州东塔等大型项目中进行了系列综合试验。自动焊接设备不仅能解决人才资源的稀缺，而且操作安全性高、可实现长时间不间断作业，并且将工作效率提高四分之一以上，从而为建筑业传统管理难题找到了新的解决途径，成为未来钢结构数字化发展的新方向之一。钢结构是中建总公司的“专业化”发展战略之一，只有在新设备、新材料、新技术、新工艺方面不断创新，才能提升传统的钢结构管理模式。（作者系中建钢构有限公司总工程师） □戴立先
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