BIM 技術(shù)在武漢綠地中心勁性柱施工中的應(yīng)用

董立濤 徐漢濤 曹 樂 方理剛 唐新原

(1.建研科技股份有限公司，北京 100013;2.中建三局集團有限公司，武漢 430023)

1 引言

勁性混凝土柱在高層建筑中被廣泛使用，它充分發(fā)揮了型鋼與混凝土二者的優(yōu)點，與傳統(tǒng)鋼筋混凝土柱相比，具有截面尺寸小、承載能力高、整體剛度好、能夠顯著地改善結(jié)構(gòu)的抗震性能等優(yōu)點。但由于鋼筋的加入，增加了鋼筋綁扎、模板安裝等施工難度，直接影響了工期和施工成本。

按照常規(guī)做法，勁性柱一般采用鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼裝工序完成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的校核，采用CAD 等完成復(fù)雜節(jié)點鋼筋的排布。其缺點是預(yù)拼裝工序耗費時間，CAD 等軟件無法完全模擬空間狀態(tài)下的鋼筋排布，造成工期的延長及材料的浪費。通過BIM 技術(shù)預(yù)先在立體空間上對鋼結(jié)構(gòu)進行模擬拼裝、對鋼筋進行排布模擬，解決了施工上的問題。

2 工程概況

武漢綠地中心大廈系以辦公為主，集賓館、商貿(mào)及其他公共設(shè)施為一體的大型超高層建筑，是城市標志性建筑物之一，主樓地下5 層，地上125 層總高度636m，建筑面積約70 萬m2，結(jié)構(gòu)體型為核心筒+巨型柱(勁性柱)+伸臂桁架+環(huán)帶桁架結(jié)構(gòu)。核心筒剪力墻外圍的12 根巨型柱，通過鋼梁、伸臂桁架與核心筒剛性連接。巨柱的鋼材等級為Q345GJ-C，混凝土強度高達C70，從其截面可以看出其尺寸巨大，鋼筋排布密集等特點見圖1 所示。

3 勁性混凝土柱施工難點

(1)武漢綠地中心外圍12 根巨柱均為豎向傾斜一定角度，巨柱的定位是控制的重點。

(2)巨柱結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎難度大，主筋型號大，間距密，與對拉螺桿位置易發(fā)生沖突，增加模板拉結(jié)難道圖2 。

(3)勁性柱在持續(xù)施工過程中，鋼筋綁扎時需注意的事項較多，主筋與節(jié)點板、鋼梁發(fā)生碰撞，主筋被截斷，且箍筋類型多，部分箍筋分節(jié)多段焊接封閉。

圖1 勁性柱配筋圖

圖2 對拉螺栓布置圖

4 BIM 在勁性混凝土柱的應(yīng)用

對勁性柱搭建BIM 模型時，本文把勁性柱分為鋼結(jié)構(gòu)部分和混凝土部分，鋼結(jié)構(gòu)為Tekla 搭建，混凝土為Revit 搭建。外圍勁性柱隨高度的改變存在一定的傾斜角度，為此定制參數(shù)化的柱族。

4.1 混凝土柱族

武漢綠地中心大廈，圍繞核心筒周圍總共12 根巨柱，巨柱隨高度是傾斜變化的，為提高模型的精度，通過公制結(jié)構(gòu)柱樣板族，創(chuàng)建參數(shù)化的巨柱族，這樣搭建模型時根據(jù)參數(shù)可以快速進行平面定位和豎向傾斜角度的定位，大大提升了建模速度。武漢綠地中心所用的參數(shù)化巨柱族如圖3、圖4。

圖3 巨柱SC2

圖4 巨柱SC1

4.2 勁性柱鋼筋BIM 深化

勁性柱鋼筋形式復(fù)雜，在綁扎前根據(jù)設(shè)計圖紙將鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋的排布位置進行放樣，搭建BIM 模型，在BIM 模型的基礎(chǔ)上進行施工模擬，確定鋼筋綁扎步驟，下面是根據(jù)BIM 模型優(yōu)化后的鋼筋綁扎施工順序。

步驟一:鋼筋套筒接駁器焊接，勁性鋼骨、鋼梁、節(jié)點板處套筒鋼筋接駁器間距根據(jù)主筋、箍筋間距確定位置圖5;

步驟二:縱向主筋被鋼梁及鋼桁架截斷時，鋼筋分層與套筒接駁器連接，并在套筒接駁器附近焊接擋漿板圖6;

步驟三:鋼梁處箍筋安裝，先將箍筋與鋼筋接駁器連接后，再進行定位焊接，沒有被鋼構(gòu)件阻擋的位置可以直接綁扎圖7;

步驟四:鋼桁架連接節(jié)點板處箍筋綁扎，施工步驟同箍筋與鋼梁圖8。

圖5 接駁器布置圖

圖6 縱向鋼筋布置圖

圖7 鋼梁處箍筋處理

圖8 節(jié)點板處箍筋處理

圖9 斜向箍筋連接示意

對于斜向箍筋，箍筋多段分節(jié)，先加工制作一段短彎頭帶絲鋼筋，將其連接于接駁器，然后搭接焊成封閉箍筋圖9。

5 結(jié)語

武漢綠地中心工程勁性混凝土柱施工過程中，鋼骨與鋼筋交叉點較多，鋼骨與縱向主筋、箍筋，水平鋼梁與主筋、箍筋關(guān)系復(fù)雜，二維圖很難表達出鋼筋與鋼骨柱之間的空間關(guān)系，本文運用BIM 技術(shù)直觀的反映出鋼骨與鋼筋之間的復(fù)雜空間關(guān)系，事先模擬鋼筋施工順序，提前解決施工過程中可能遇到的各種矛盾，使勁性混凝土柱鋼筋施工得到簡化，為類似工程施工提供借鑒。

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