BIM技術(shù)在勁性混凝土鋼筋復(fù)雜節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用

■ 叢楠 溫國(guó)威 孫喜亮

BIM技術(shù)在勁性混凝土鋼筋復(fù)雜節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用

■ 叢楠 溫國(guó)威 孫喜亮

大型公共建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含大量勁性混凝土結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)處鋼筋密集復(fù)雜，深化難度大。描述BIM技術(shù)在烏魯木齊新客站勁性混凝土鋼筋復(fù)雜節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用以及取得的成果，并通過(guò)與傳統(tǒng)二維圖紙深化進(jìn)行比較，體現(xiàn)采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模對(duì)勁性混凝土鋼筋復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，為同類工程在此類問(wèn)題上的解決提供借鑒。

BIM技術(shù)；建模；復(fù)雜節(jié)點(diǎn)；深化設(shè)計(jì)；勁性混凝土

BIM作為數(shù)字技術(shù)，可以解決建筑工程在軟件中的描述問(wèn)題，使設(shè)計(jì)人員和工程技術(shù)人員能夠?qū)Ω鞣N建筑信息做出正確的應(yīng)對(duì)，并為協(xié)同工作提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。BIM技術(shù)在我國(guó)正處于起步階段，目前已在一些大型項(xiàng)目中展開應(yīng)用，部分應(yīng)用取得了良好的效果，得到了廣泛的認(rèn)可。在中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《施工企業(yè)BIM應(yīng)用研究報(bào)告2012》調(diào)查結(jié)果中顯示，BIM對(duì)施工階段技術(shù)提升最大的4個(gè)價(jià)值為：輔助施工深化設(shè)計(jì)或生成施工深化設(shè)計(jì)圖紙；利用BIM技術(shù)對(duì)施工工序的模擬和分析；基于BIM模型的錯(cuò)漏碰缺檢查；基于BIM模型的實(shí)時(shí)溝通方式。

1 工程概況

烏魯木齊新客站工程為蘭新高鐵的重要樞紐，位于烏魯木齊市沙依巴克區(qū)。站房總建筑面積99 982 m2，高架落客平臺(tái)投影面積5 822 m2，雨棚投影面積59 490 m2，建筑高度40．9 m，地下1層（局部2層），地上2層（局部4層），站房主體結(jié)構(gòu)（除屋蓋部分）采用現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)體系，因站房有層間高度大、跨度大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)采用了大量的勁性混凝土結(jié)構(gòu)。結(jié)合BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)考慮到工程的實(shí)體規(guī)模和施工難度，烏魯木齊新客站項(xiàng)目決定引入BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全生命周期的管理，在工程施工前，使用建立了三維模型達(dá)到節(jié)點(diǎn)可視化。施工階段作用明顯，在鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋、裝飾裝修深化設(shè)計(jì)，機(jī)電管線綜合布置等方面應(yīng)用取得了一定的成果。

選取運(yùn)用BIM軟件Autodesk Revit解決勁性混凝土鋼筋復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)這一應(yīng)用點(diǎn)，通過(guò)具體深化設(shè)計(jì)案例實(shí)踐和體會(huì)，探討B(tài)IM技術(shù)在解決施工問(wèn)題中所體現(xiàn)的作用（見圖1）。

2 傳統(tǒng)勁性混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)問(wèn)題

2.1 深化設(shè)計(jì)配合

勁性混凝土節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)大多需要土建工程師以及鋼結(jié)構(gòu)工程師共同進(jìn)行，由土建鋼筋工長(zhǎng)對(duì)鋼筋進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)工程師對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，受專業(yè)所限，在深化設(shè)計(jì)過(guò)程中往往對(duì)其他相關(guān)專業(yè)考慮不周全，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋接泊會(huì)出現(xiàn)偏差，增加施工難度，影響施工質(zhì)量。

2.2 穿筋孔位置

十字鋼骨柱在與梁相交處設(shè)置有牛腿擔(dān)筋板，擔(dān)筋板處設(shè)置穿筋孔以保證柱主筋的通過(guò)，因此，擔(dān)筋板上的穿筋孔限制了柱主筋的定位。依靠傳統(tǒng)二維圖紙深化設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)梁、柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋的相對(duì)位置關(guān)系不能做到準(zhǔn)確把握，無(wú)法準(zhǔn)確定位穿筋孔的位置，不能保障梁筋、柱筋相交時(shí)無(wú)碰撞通過(guò)。

2.3 勁性混凝土梁、柱相交節(jié)點(diǎn)

本工程勁性混凝土梁與柱相交，梁鋼筋在節(jié)點(diǎn)與鋼柱相交時(shí)存在3種設(shè)計(jì)形式。一是鋼筋與鋼管柱采用接泊器連接；二是鋼筋穿過(guò)鋼管柱穿筋洞通長(zhǎng)設(shè)置；三是鋼筋繞過(guò)鋼管柱，形成加掖的形式。鋼管柱在深化設(shè)計(jì)過(guò)程中分別在上層和下層分別設(shè)置接泊器和穿筋洞，剩余鋼筋繞柱設(shè)置。但鋼柱可焊接泊器位置有限，開洞受到力學(xué)限制，加掖寬度也受到設(shè)計(jì)限制，實(shí)際施工過(guò)程中3種形式都對(duì)鋼筋通過(guò)數(shù)量有限制，本工程又存在鋼筋數(shù)量多、直徑大的特點(diǎn)，深化設(shè)計(jì)時(shí)就需要綜合考慮鋼筋與鋼筋間的位置關(guān)系以及鋼筋與鋼柱相交時(shí)每種形式的數(shù)量分配，進(jìn)行合理排布。而依靠傳統(tǒng)二維圖紙深化設(shè)計(jì)這種形式復(fù)雜、鋼筋密集的節(jié)點(diǎn)難度很大，深化設(shè)計(jì)結(jié)果在實(shí)際施工時(shí)難以操作。

3 BIM技術(shù)在新客站勁性混凝土鋼筋復(fù)雜節(jié)點(diǎn)應(yīng)用

3.1 穿筋孔準(zhǔn)確定位

圖2（a）所示KZ4在C1KL16方向?yàn)?3根直徑25 mm鋼筋（HRB400）。以鋼筋在構(gòu)件中等間距布置原則對(duì)此節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模，建模完成后對(duì)梁柱鋼筋進(jìn)行碰撞檢查，對(duì)產(chǎn)生碰撞的鋼筋位置進(jìn)行調(diào)整，確定梁柱主筋的排布定位（見圖2（b）），從而確定擔(dān)筋板穿筋孔的位置。最后由模型生成二維圖紙（見圖2（c）），標(biāo)注尺寸，指導(dǎo)鋼構(gòu)件加工。

3.2 勁性混凝土梁、柱相交節(jié)點(diǎn)

烏魯木齊新客站站臺(tái)層C1KL37節(jié)點(diǎn)處上層鋼筋為31根直徑36 mm（HRB400），三排設(shè)置（13/13/5），下層鋼筋為26根直徑36 mm（HRB400），兩排設(shè)置（10/16）；C1KL7上層鋼筋為24根36 mm（HRB400），三排設(shè)置（10/10/4），下層鋼筋為26根直徑36 mm（HRB 400），兩排設(shè)置（10/16）；KZ13B主筋為68根直徑25 mm鋼筋（HRB400）。

建立BIM模型后，對(duì)鋼筋進(jìn)行排布，為保證鋼筋全數(shù)穿過(guò)，經(jīng)過(guò)數(shù)次調(diào)整，得到最終模型（見圖3（a）），確定C1KL37上層鋼筋6根與接泊器連接，13根由穿筋洞穿過(guò)（一側(cè)7根，一側(cè)6根），12根分兩邊從鋼柱旁繞過(guò)，下層鋼筋6根與接泊器連接，12根由穿筋洞穿過(guò)，8根分兩邊從鋼柱旁繞過(guò)；C1KL7上層鋼筋4根與接泊器連接，12根由穿筋洞穿過(guò)，8根分兩邊從鋼柱旁繞過(guò)，下層鋼筋排布同C1KL37下層鋼筋排布。由BIM模型形成剖面圖（見圖3（b））方便現(xiàn)場(chǎng)攜帶，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

3.3 發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)問(wèn)題，優(yōu)化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

圖4（a）為本工程北站房地下?lián)跬翂σ徊糠?，依?jù)平面圖紙建立BIM模型（見圖4（b）），由BIM模型可以看出墻水平筋一側(cè)可通長(zhǎng)設(shè)置，另一側(cè)水平筋因鋼柱限制只能錨固于柱內(nèi)，其中在十字鋼骨柱處有足夠的空間進(jìn)行彎錨錨固，但在圓鋼管柱一側(cè)沒(méi)有足夠空間進(jìn)行錨固，因此在圓鋼管柱設(shè)置接泊器（見圖4（c））。

兩柱間間距6 800 mm，小于一根鋼筋原材9 000 mm，按鋼筋工長(zhǎng)深化設(shè)計(jì)結(jié)果，下料表兩鋼柱間為一根整料，按料表將鋼筋錄入模型，從模型可以看出此墻鋼筋密集，彎錨端墻柱節(jié)點(diǎn)空間狹小，而鋼筋與接泊器連接時(shí)會(huì)帶動(dòng)彎錨端轉(zhuǎn)動(dòng)，依此可以推斷出一端彎錨，另一端與接泊器連接的鋼筋在此節(jié)點(diǎn)在實(shí)際施工中無(wú)法操作的。為解決這個(gè)問(wèn)題，在模型中每根水平筋截?cái)酁閮啥?，斷點(diǎn)處加正反絲扣直螺紋套筒，在實(shí)際操作中先將直鋼筋與接泊器連接，再將有彎頭鋼筋與直鋼筋用正反絲扣直螺紋套筒連接。

4 結(jié)論

BIM模型對(duì)比傳統(tǒng)二維圖紙?jiān)趧判曰炷翉?fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）具有強(qiáng)大的三維設(shè)計(jì)功能節(jié)點(diǎn)可視化，表達(dá)直觀，解放深化設(shè)計(jì)人員的想象力；（2）提供了良好的合作平臺(tái)，使各專業(yè)間的合作簡(jiǎn)單化，做到了信息共享、協(xié)同工作；（3）可以在深化設(shè)計(jì)階段檢查鋼筋碰撞等問(wèn)題，利于在施工前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，避免返工整改等問(wèn)題；（4）深化設(shè)計(jì)準(zhǔn)確，可以指導(dǎo)加工；（5）可以在三維模型和二維圖紙間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，能適應(yīng)傳統(tǒng)看圖模式。

在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)基于BIM模型進(jìn)行深化設(shè)計(jì)在目前工作中存在一些不足：（1）BIM建模技術(shù)在我國(guó)仍處于起步階段，建模大多需要借助專業(yè)咨詢公司的參與；（2）BIM模型軟件對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求高。

通過(guò)以上優(yōu)缺點(diǎn)分析總結(jié)可以看出，就目前國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)現(xiàn)狀而言，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工程，BIM技術(shù)在深化設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)、提前解決施工問(wèn)題產(chǎn)生的資金節(jié)省較為可觀，應(yīng)用效果明顯，對(duì)工程的安全質(zhì)量提供了良好的保障；對(duì)于體量較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工程而言，選擇BIM建模來(lái)對(duì)勁性混凝土鋼筋節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，是一種切實(shí)可行、效果良好、具有一定收益的選擇。其不足之處就是前期投入了一定的咨詢費(fèi)用和計(jì)算機(jī)硬件費(fèi)用，如果施工單位自有一批具有掌握BIM技術(shù)的管理人員，硬件設(shè)施在項(xiàng)目間周轉(zhuǎn)使用，這種不足可以消除。要利用好BIM技術(shù)來(lái)解決施工問(wèn)題，施工單位應(yīng)從企業(yè)層面上重視BIM技術(shù)，大力推廣BIM在施工階段的應(yīng)用，進(jìn)行專項(xiàng)資源投入，培養(yǎng)屬于自己企業(yè)的BIM專業(yè)技術(shù)人員、管理人員，把BIM作為一種常態(tài)化的技術(shù)方法、管理手段，不僅可以提高工作效率，進(jìn)一步節(jié)約成本投入，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也是對(duì)企業(yè)形象和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提升。

[1] 楊富華，鄒惠芬，唐昊，等． 建筑信息模型（BIM）與傳統(tǒng)CAD的比較分析[C]//第十屆沈陽(yáng)科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2013．

[2] 江宇冠，吳平春，王耀，等． BIM技術(shù)在某工程復(fù)雜節(jié)點(diǎn)鋼筋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]． 施工技術(shù)． 2013，12(24)：93-96．

叢 楠：中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，助理工程師，北京，100142

溫國(guó)威：中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，助理工程師，北京，100142

孫喜亮：中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，工程師，北京，100142

責(zé)任編輯 楊環(huán)

U291.1

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1672-061X（2015）06-0080-04