BIM技術(shù)在勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工中的應(yīng)用

李嘉寧

(中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)建筑的性能有了更高的要求，勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)被應(yīng)用在越來(lái)越多的工程中[1]。勁性混凝土結(jié)構(gòu)是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在梁柱等構(gòu)件中加入型鋼，提高承載能力，減少構(gòu)件尺寸[2]。勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)作為混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)過(guò)渡，為結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制點(diǎn)之一[3-4]。本文以西城區(qū)大吉片公建D地塊項(xiàng)目為背景，將BIM技術(shù)應(yīng)用在勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工中，以提高節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量。

1 工程背景

1.1 工程概況

西城區(qū)大吉片公建D地塊項(xiàng)目地處菜市口鬧市區(qū)，位置醒目，建成后將成為現(xiàn)代化的集會(huì)議、商務(wù)一體的辦公寫(xiě)字樓。本工程地下結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，地上結(jié)構(gòu)為鋼管混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)。其中，勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)位于首層所有混凝土柱與鋼結(jié)構(gòu)交界處，共54處。

1.2 施工難點(diǎn)

本工程地下為混凝土結(jié)構(gòu)，地上結(jié)構(gòu)柱采用鋼管混凝土柱，其中柱的鋼骨下插一層與混凝土結(jié)構(gòu)相連接。因地下室頂板勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)區(qū)采用鋼骨柱外伸短牛腿與混凝土梁相連接，使得該節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋密集問(wèn)題更加突出，嚴(yán)重影響鋼筋綁扎和混凝土澆筑。

2 傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)主要依靠項(xiàng)目技術(shù)人員的空間想象能力和鋼結(jié)構(gòu)深化人員的現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)[5]，其主要過(guò)程為：深化設(shè)計(jì)人員熟悉CAD圖紙，明確混凝土梁柱配筋信息和鋼結(jié)構(gòu)深化構(gòu)件信息；根據(jù)圖紙信息畫(huà)出節(jié)點(diǎn)平面圖和各方向的剖面圖，再逐一調(diào)整鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，得到深化圖紙(見(jiàn)圖1)；最后，根據(jù)深化圖紙加工鋼結(jié)構(gòu)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)由于平面圖和各剖面詳圖間缺乏聯(lián)動(dòng)，導(dǎo)致鋼筋定位調(diào)整的難度成倍增加，且易發(fā)生遺漏等情況，深化設(shè)計(jì)耗時(shí)長(zhǎng)、操作困難；同時(shí)，復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行技術(shù)交底時(shí)，對(duì)施工人員空間想象能力要求高，交底質(zhì)量不能保證。從而，在根本上仍無(wú)法解決節(jié)點(diǎn)施工的難題。

圖1 勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)詳圖

3 基于BIM技術(shù)的勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)

3.1 BIM模型的建立

采用BIM軟件中的Tekla軟件，只針對(duì)勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)建立BIM模型，建模流程為：熟悉各專(zhuān)業(yè)施工圖圖紙→鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)建立鋼柱模型→土建專(zhuān)業(yè)建立混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋模型。各專(zhuān)業(yè)在建立相關(guān)模型前，必須明確原有設(shè)計(jì)意圖，設(shè)計(jì)圖紙若有不清楚之處，應(yīng)與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行確定。首先，由鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)建立鋼柱的BIM模型，且與鋼牛腿完成拼裝；其次，土建以鋼結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)，按照設(shè)計(jì)圖紙建立混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋的模型；最后，形成一個(gè)統(tǒng)一的勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)BIM模型。

3.2 碰撞分析

傳統(tǒng)的深化設(shè)計(jì)依靠技術(shù)人員的空間想象能力繪制剖面圖，并進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整等操作。建立BIM模型后，可直接利用BIM軟件中的碰撞檢查功能篩選鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋、鋼筋與鋼筋的碰撞點(diǎn)位，并針對(duì)碰撞點(diǎn)位逐一進(jìn)行調(diào)整。

3.3 鋼筋排布優(yōu)化

勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的碰撞點(diǎn)位主要在鋼筋與鋼筋、鋼筋與鋼骨柱之間。鋼筋排布優(yōu)化由項(xiàng)目深化人員和設(shè)計(jì)單位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員共同確定方案，遵循以下優(yōu)化原則：①當(dāng)梁縱筋與柱縱筋沖突時(shí)，優(yōu)先保證混凝土柱縱筋的定位，調(diào)整梁筋，必要時(shí)采取梁縱筋雙層排布；②當(dāng)梁縱筋與鋼骨柱沖突時(shí)，盡量調(diào)整梁縱筋貫穿通過(guò)節(jié)點(diǎn)區(qū)，不能貫穿的梁縱筋焊接在鋼牛腿上，無(wú)牛腿的位置則利用直螺紋接頭與鋼骨柱焊接連接；③當(dāng)混凝土柱箍筋與鋼牛腿沖突時(shí)，將箍筋改為八字箍或L型箍筋，若L型箍筋需穿過(guò)鋼牛腿，應(yīng)在牛腿腹板上精確打孔，以保證箍筋的順利綁扎。

通過(guò)以上優(yōu)化原則，對(duì)勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的BIM模型進(jìn)行優(yōu)化，其優(yōu)化后的節(jié)點(diǎn)模型見(jiàn)圖2。

圖2 優(yōu)化后的勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)模型

3.4 可視化交底

對(duì)BIM模型深化設(shè)計(jì)完成后，利用Tekla軟件的出圖功能導(dǎo)出鋼骨柱加工圖(見(jiàn)圖3)。在勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工前，利用BIM模型直接導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)區(qū)的類(lèi)似圖1的平面圖、立面圖和剖面圖，但比圖1繪制的尺寸更精準(zhǔn)、錯(cuò)誤率更低，然后結(jié)合BIM模型對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行安裝技術(shù)交底。對(duì)于復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，利用BIM模型進(jìn)行施工模擬形成施工動(dòng)畫(huà)，優(yōu)化施工工序，再結(jié)合深化設(shè)計(jì)圖紙、BIM模型、安裝技術(shù)方案等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交底，通過(guò)施工動(dòng)畫(huà)讓工人直觀地了解節(jié)點(diǎn)施工工序。

圖3 鋼骨柱加工圖

4 效益分析

通過(guò)西城區(qū)大吉片公建D地塊項(xiàng)目的實(shí)踐，將BIM技術(shù)應(yīng)用到勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的施工中取得了顯著效果。在工期方面，節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)和施工模擬保證了施工時(shí)各工序穿插緊密以及零錯(cuò)誤安裝；在成本方面，由優(yōu)化后的BIM模型導(dǎo)出的算量比傳統(tǒng)的算量方式更精準(zhǔn)(鋼筋配料單截圖見(jiàn)圖4)，避免了鋼筋加工中的浪費(fèi)，零錯(cuò)誤安裝也節(jié)省了大量的返工成本；在質(zhì)量方面，鋼骨柱的深化設(shè)計(jì)提高了其加工精度，節(jié)點(diǎn)的鋼筋排布優(yōu)化方便了現(xiàn)場(chǎng)施工，從而保證了節(jié)點(diǎn)的施工質(zhì)量，提高了勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工驗(yàn)收通過(guò)率。

5 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)是二維圖紙信息向三維模型信息的革命性進(jìn)步，是工程建設(shè)向全面信息化發(fā)展的重要手段。通過(guò)BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，以往視為工程難點(diǎn)的問(wèn)題逐漸迎刃而解，并且極大地降低了使用難度，提高了工程建設(shè)的整體實(shí)力。隨著B(niǎo)IM技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)能夠解決的問(wèn)題也將越來(lái)越多，給工程建設(shè)帶來(lái)的將是翻天覆地的變化。

圖4 勁性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)鋼筋配料單

參考文獻(xiàn)：

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