连载丨物联网技术在装配式钢结构工程中的应用（1）

近年来随着装配式钢结构的应用逐渐普及，其在建筑领域展现出了许多优越性能，如短工期、高效率、良好的建筑质量和可持续性等。随着技术的不断进步和人们对建筑质量、功能要求的不断提高，特别是近几年“智能建造”的概念越来越热，物联网技术作为一项智能建造的关键技术，其逐渐得到广泛关注和应用。

本文结合中电建某项目，针对物联网在装配式钢结构中的应用进行研究和分析，探讨其在该领域中的优势和挑战，为建筑行业的智能化转型提供参考。

1   工程概况

该项目结构体系为钢框架结构，整体采用装配式吊装，总用钢量超3500t，项目总建筑面积为20.92万m²，其中地上建筑面积为12.92万m²；地下建筑面积为7.9万m²。地下4层，地上15层。

本工程工期紧，地上结构均采用装配式钢结构，结构中包括多层悬挑钢梁和连廊低拉整体提升部分，节点形式复杂，施工工艺要求较高，施工难度大。项目周围住宅区、商业区较多，人流量大，施工过程中需严格控制环境与噪声等问题。另外，施工过程涉及吊装、幕墙安装等高空作业活动较多，安全管理是施工管理内容的重中之重。项目积极响应国家智能建造相关政策号召，提出了打造“基于智慧建造4.0的项企融合一体化数智项目”的建设目标，全面提升了项目建设过程中的智能化水平。

2   物联网技术应用整体架构

本项目基于物联网技术形成了数字工地平台，平台基于D6C企业级数字工地平台软件V1.0设计，实现集企业、项目、人员、设备、环境检测、数据分析、可视化监管和智能预警等一系列功能于一体的智慧工地管理平台。

平台核心采用了“5G+物联网”技术，通过多种设备进行施工过程的信息采集，实现施工现场的业务联动，以达到提效、降本、节能的目的，与BIM技术结合实现模型、数据可视化，数模融合应用实现了可视化技术交底，提高数据利用效率与施工精度，并利用智能对讲及语音广播，做实指挥调度中心，让指挥中心真正实现业务串联、指挥调度的职能。

3   钢结构深化设计

3.1   深化模型与轻量查看

项目中总用钢量超过3500t，构件使用数量多、施工现场拼装工程大、起重重量大、节点连接形式多样，因此需要对钢结构进行深化设计与建模，开展钢结构施工流水作业模拟、包括钢结构吊装模拟、预拼装模拟、复杂节点深化、结构构件碰撞检查等工作。利用BIM技术对重要的节点、二次结构进行深化，根据施工现场参数要求，添加施工信息，形成深化模型，并导出BIM深化设计图纸指导现场施工。

项目各参与方基于统一的平台进行图档审批、修订、分发、借阅，施工图纸文件与相应BIM构件进行关联，实现可视化管理。通过BIM轻量化平台可以令BIM模型摆脱软件限制与特定设备，将其导入到物联网平台页面或者小程序中，可以让所有参建人员随时随地通过手机快速查看模型，在施工现场与实际工程建造进行比对，进行初步的检查。

3.2   仿真模拟

利用BIM技术，对钢连梁进行深化设计，建立结构的数字模型，包含几何形状、结构、材料、设备和其他相关信息。将其拆分成模块组，模拟拼装与提升过程，根据模拟结果在现场组装成整体后，再整体液压提升到指定位置。BIM模型可以导入到有限元分析软件中，利用有限元软件分析悬挑钢梁在施工过程中的挠度与应力变化，得到挑梁安装时预设的起拱值，验算临时支撑的最佳位置与卸载的最佳时机。

同时，将施工模拟的关键技术制作成模拟动画，更加直观地展示出构件施工的过程，便于技术交底的实现。在现场悬挑结构关键节点布置监测传感设备，实时监控关键节点位形和应力变化，保证结构性能的整体安全。