鋼結構節(jié)點的BIM技術應用探討

廉 正 旭

(山西潞安工程有限公司,山西 長治 046204)

隨著社會經濟的高速發(fā)展和科學技術的日益進步，建筑物本身的高度以及數(shù)量較之前有了很大的提升和增加，相應的建筑施工方面的難度也越來越大。同時，節(jié)點是建筑結構中集中受力的重要部位，是設計鋼結構的重要環(huán)節(jié)，在維持整個建筑結構中的安全性方面起著至關重要的作用。目前鋼結構節(jié)點BIM技術的應用主要體現(xiàn)在Tekla公司所提供的Tekla Structures。

1 工程簡介

本次工程選取的實例是某鋼屋蓋系統(tǒng)工程。建筑總面積為7.75萬m2，屋蓋采用的是可活動開啟式，所開啟面積為12 350 m2，其屋面的鋼結構往往會被分成兩部分，即活動和固定屋蓋。其中活動屋蓋的桁架模式主要是平面式的，而固定屋蓋是空間式的，呈“井”字形分布的四條主桁架集中受力，這幾條桁架主要在建筑物下面的混凝土筒上架設，通過次桁架便可以將剩余屋面在主桁架和周圍環(huán)桁架上建立。建筑整體的形狀為一個橢圓的球體，屋蓋結構主要為弦支穹頂，平面圖類似一個巨大的橢圓形，其中上弦單層的網殼被肋環(huán)型的網格所劃分，所布置的環(huán)向桿共有6圈，都是鋼管，節(jié)點都是相貫的，在此基礎上實現(xiàn)了與桿件之間的剛性連接票；下弦索撐體系所布置的環(huán)向桿共有5圈，圓鋼管設置在最內側，預應力拉索為剩余4圈。

2 工程中的應用

2.1 三維建模

本文在鋼結構模型的建造過程中主要利用的自動化程序，建立三維模型，不僅可以將具體的細節(jié)在最短的時間內準確的展示出來，并且在此基礎上建筑師和結構師也能夠就其中存在的問題進行深入的研究和討論。鋼結構三維模型的建立，在一定程度上使得建筑師創(chuàng)造的藝術能夠更加直觀的展示出來。利用BIM技術，在一定程度上可以將復雜的鋼結構簡單化，針對每個節(jié)點和零部件都指定相應的多角度三維效果圖片，通過將文字的交底方式和傳統(tǒng)CAD圖的有機結合，以及施工班組針對某項技術問題開展積極的討論，在一定程度上有助于將三維模型更加清晰直觀和準確的展示處理，工人理解起來相對比較容易。

2.2 碰撞檢測

在建立了三維模型之后，需要對整個建筑鋼結構的圖元進行一定的碰撞檢測，以此來確保鋼結構的安裝沖突，降低建筑變更及成本超限的風險。

2.3 創(chuàng)建節(jié)點

本文通過提取模型文件中的數(shù)據(jù)，便可以初步得到相關節(jié)點的參數(shù)，為確保自動化程序建模的順利進行，需要對以下相關數(shù)據(jù)進行高效的整理：

第一，劃分節(jié)點的類型。該工程固定屋蓋部分的結構是圓管相貫的，除去四榀主桁架下弦使用矩形鋼管和必要的拉索以外，其余桿件使用的主要是圓鋼管；除了活動屋蓋部分的主桁架的上弦使用的鋼管是矩形以外，其他桿件所使用的鋼管都是圓形的。通過對整體屋蓋系統(tǒng)中節(jié)點的有效分析大致可以將其類型確定下來，如相貫、索以及支座節(jié)點等。

第二，對桿件進行相關的排序處理。該工程主要采用的管桁架結構式屋蓋系統(tǒng)，大部分的節(jié)點都是管管相貫的，且所占比例往往比較大。管件之間彼此互相搭接的情況在相貫節(jié)點中普遍存在，根據(jù)相關的要求：在外部尺寸和管壁的厚度方面主管都要大于支管，二管在連接時，支管不得插到主管內部；眾多支管在搭接時，管徑相對比較大和管壁比較厚的往往會作為被搭的接管。根據(jù)上述節(jié)點在構造方面的具體要求和Tekla本身的建模方式，桿件在建模時的主要順序為先進行主管的創(chuàng)建，然后再根據(jù)直徑的大小進行支管的搭建；在直徑相同的情況下，可以按照管壁的厚度進行具體的搭建。

3 鋼桁梁檢測數(shù)據(jù)

利用BIM技術可以快速的將鋼桁梁檢測數(shù)據(jù)提取出來，方便相關施工人員嚴格按照相關數(shù)據(jù)的要求，對施工材料進行科學的分類，將工程中所需要的各種材料用量快速的計算出來，以此便可以更加準確的掌握工程施工的具體進度，并且還能夠實現(xiàn)對安全管理的有效控制。

4 結語

所謂的BIM技術，全稱建筑信息模型，其主要是依靠數(shù)字模型和各種信息技術，實現(xiàn)對各種參數(shù)化數(shù)據(jù)模型的有機統(tǒng)一，然后來設計、施工和管理建設工程項目的重要方法之一。鋼結構節(jié)點BIM技術的應用在一定程度上有助于相關技術人員在正確理解各種建筑信息的基礎上做出準確的判斷和實現(xiàn)高效的管理，從而促進生產效率的提升，在極大的節(jié)省工程成本的過程中能夠提高工程施工的進度，促進工期的有效縮短。本文以某鋼屋蓋系統(tǒng)為例，從三維建模、碰撞檢測、創(chuàng)建節(jié)點以及創(chuàng)建圖紙等方面詳細的介紹了鋼結構節(jié)點的BIM技術應用。