打开文本图片集

摘要：本文将以数字化技术作为研究对象，阐述三维建模、数字化加工、信息化管理，在建筑钢结构深化工艺设计中的应用方法。最终发现，数字化技术能够更好地识别潜在安全隐患，利用模拟结构性能，反馈结构的真实受力状态，并搭配自动化设备，实时监控钢材性能改变，保证加工质量达标。利用数字化技术，可以更有效的进行构件裁剪。实现工厂出构件，现场拼装。结合数据信息，为材料采购、安全管理提供参考依据，保证建筑工程经济效益、社会效益的最大化。

关键词：数字化技术；建筑钢结构；深化工艺设计；有限元分析技术

引言：建筑钢结构深化工艺设计，简单来说便是在初步设计方案的基础上，完善各个细节，以提高钢结构的安全性为首要任务，兼顾施工过程的便捷性以及经济性。旨在将设计中较为宏观的设计方式，转化为精确且操作性强的内容。但考虑到我国建筑造型近年来愈发复杂，钢结构的空间形态愈发多样。依靠传统的人工计算以及二维图纸表达，无法精确表明各构件的尺寸与空间位置，且人员间的沟通协作效率较低，设计变更管理困难。因此如何利用数字化技术提高设计精度，强化施工进度与质量控制，成为相关人员的重点研究课题。

一、三维建模技术

三维建模是指依靠计算机建模软件，结合建筑图纸，参照技术规范，创建用于反映钢结构形态、构件连接方式的虚拟模型。在模型构建过程中，可详细定义每个构件的尺寸、材质等参数，塑造各钢结构部件的精准外形。使复杂空间结构得到具象化、立体化呈现，进而完整展示构件间的潜在冲突、碰撞问题。同时，设计团队可以进行可视化分析，减少施工阶段的设计变更，避免施工延误和成本增加。并在模型中对冲突点进行标记和分析，重新规划管线走向或调整钢结构局部构造，在降低施工过程中的返工作业基础上，还节省大量的人力资源、物力资源。

二、有限元分析技术

有限元分析技术是指依托专业分析系统，将钢结构离散成多个单元，并对其开展力学分析，模拟结构在重力影响下、地震力影响下的力学性能变化情况。将其运用在建筑钢结构深化工艺设计中，可以在模型中更好地展现钢材的非线性本构关系以及边界条件，依托模拟计算，得到结构的位移响应等信息，从而全面判断结构的设置效果，确定应力集中位置，为后续的构件规格调节提供参考对象。以某大型工业厂房钢结构项目为例，有限元分析显示部分钢梁在正常使用荷载下的变形程度，明显超过规范阈值。通过有限元软件的参数化分析功能，设计团队对钢梁的截面形式、材质强度等进行多方案对比研究。最终确定采用增加钢梁腹板高度的优化方案，不仅满足钢结构的变形要求，还通过优化设计减少约8%的用钢量，同时提高了结构的整体稳定性，具体情况如表1所示。

三、数字化加工技术

数字化加工是指以三维模型信息为载体，搭配数字化编程系统，自主生成加工指令，完成数控装置的自由调度，简单来说，便是推动钢结构构件的自动化加工。利用数字化加工软件生成数控加工代码，实现钢结构构件的高精度处理。以某钢材加工厂作为研究对象，依托先进的编程控制数控设备，能够精确完成切割、钻孔等工序。一般情况下，数控加工的精度在-0.5～+0.5mm之间。相比传统加工方式，精度提高2.5倍。在实际生产中，数字化加工编程大大提高了生产效率。比如对于H型钢来说，日加工量可从原来的50根增长至75根。且由于数控加工的高精度特性，也能大幅度减少因加工误差导致的废品率，降低生产成本。除此之外，数字化技术还可实现对加工过程的全过程动态监控，在数控设备上安装传感器，采集加工过程中的刀具磨损情况、加工温度等信息参数。一旦出现异常，系统可及时报警并采取相应措施，保证加工质量和生产安全。以某钢结构加工厂作为研究对象，利用对加工过程的实时监控，将废品率降低约20%。在监控过程中，当传感器检测到刀具磨损量达到一定阈值，系统自动提示更换刀具，避免因刀具过度磨损影响加工精度。此外，加工过程监控系统还能对设备的运行状态进行记录和分析，生成管理档案，为设备的维护保养提供数据依据，延长设备使用寿命[1]。

四、信息化管理技术

信息化管理是指依托神经元网络、专家系统、云计算、数据库，打造信息化管理平台，实现钢结构深化工艺设计信息的集成、存储、共享与利用。常见的信息化管理平台以BIM协同管理平台为主，其主要作用在于，高度集成设计图纸、模型文件、施工进度计划等内容。保证所有参与项目的人员都可在平台上实时获取所需信息，提高沟通效率和协同工作能力。以大型桥梁钢结构项目作为研究对象，基于BIM协同管理平台，可将设计、施工、监理等部门有机整合，使沟通成本降低约30%。施工人员可随时随地通过平台随时查看最新的设计图纸和模型，了解构件的详细信息和安装位置，避免因图纸变更，传达不及时导致的施工错误。而采购人员可根据平台上的施工进度计划和构件需求信息，合理安排材料采购，避免了材料积压或缺货现象。至于在进度与质量控制方面，则可凭借实时跟踪钢结构构件的加工、安装进度，及时发现进度偏差并采取调整措施。利用质量检验数据录入和分析功能，对钢结构施工质量进行监控。搭配移动终端、数字化平台，使施工人员在完成每一道工序后，可及时将质量检验数据录入信息化管理平台。由平台自动对数据进行分析与评估，若发现质量问题，则依托报警功能，发出报警提示，通知相关人员进行整改。除此之外，该系统也能对历史质量数据进行统计分析，搭载自控制算法、深度学习算法，完成数据训练，总结出质量问题的高发区域和类型，为后续项目的质量控制提供参考依据，消除潜在安全隐患，提升施工质量[2]。

结论：综上所述，通过对数字化技术在建筑钢结构深化工艺设计中的运用路径开展分析讨论，依靠三维建模手段，识别构件间潜在的空间冲突以及连接不合理等问题，借助有限元分析，获取结构的应力分布、应力状态等数据，为后续的结构优化设计提供量化依据。搭配数字化加工、信息化管理，提高钢结构加工效率以及数据共享水平，保证项目顺利实施。

参考文献：

[1]林金煌，余宏亮.基于Tekla的钢结构焊接设计工艺一体化模型构建研究[J].土木建筑工程信息技术，2024，16（06）：64-69.

[2]张宇佳，吴振楠.建筑工程核心筒结构深化设计及施工工艺优化研究[J].中国建筑装饰装修，2024，（04）：154-156.