BIM技術(shù)在復雜鋼混節(jié)點中的應用研究

（中國建筑第二工程局有限公司,北京 100160）

隨著項目管理技術(shù)的不斷提升,工程施工資源配置、優(yōu)化需求不斷提高,采用BIM 技術(shù)輔助施工成為重要的創(chuàng)效手段。施工前采用BIM 技術(shù)進行深化設計,應用BIM 技術(shù)模擬施工的不同階段、各個專業(yè)、各個工序,尤其是復雜節(jié)點的施工模擬,將發(fā)現(xiàn)的問題進行分析研究、優(yōu)化,并利用優(yōu)化后的成果進行三維可視化交底,降低施工難度的同時,可節(jié)約項目協(xié)調(diào)中的溝通時間,切實為項目創(chuàng)造效益。

1 工程概況

昆明春之眼商業(yè)中心建設項目位于昆明市中央核心區(qū)域,占地面積約4 萬m2,總建筑面積約60 萬m2,由2 棟超高層摩天大廈與高端商業(yè)中心組成。項目裙房地下室設有5 層,為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；裙房地上9 層,為鋼框架+支撐結(jié)構(gòu)。主塔共77 層,高度407m,結(jié)構(gòu)形式為鋼骨核心筒+巨柱外框架體系,核心筒由勁性鋼柱、連梁及鋼板剪力墻組成,外框架由巨柱、鋼管柱、鋼梁、伸臂桁架及斜撐組成,并設置粘滯阻尼器和屈曲約束支撐,滿足9 度抗震構(gòu)造措施要求。副塔共71 層、高度308m,結(jié)構(gòu)形式為鋼框架+支撐筒體結(jié)構(gòu),核心筒由56 根箱形柱、斜撐及鋼梁組成,鋼框架由圓管柱及鋼梁組成。

2 BIM技術(shù)應用目標

應用BIM 技術(shù)建立三維模型,檢查復雜鋼混節(jié)點的鋼筋碰撞問題。

通過對復雜節(jié)點深化設計,對鋼筋進行合理排布,提前解決施工問題,為施工創(chuàng)造條件,提高現(xiàn)場安裝效率,達到降本增效的目的。

3 BIM技術(shù)在復雜鋼混節(jié)點中的應用

3.1 BIM技術(shù)在鋼板剪力墻鋼筋節(jié)點的應用

利用BIM 技術(shù)模擬施工節(jié)點,提前進行鋼板墻設計,深化鋼筋安裝節(jié)點。提前加工焊接鋼板墻搭筋板,便于鋼筋與鋼板、鋼骨焊接；提前加工留設穿筋孔及接駁器,便于箍筋穿透及連接。通過模型節(jié)點優(yōu)化,解決節(jié)點沖突問題,大幅降低施工難度,提升施工效率、節(jié)約施工成本。

3.1.1 暗柱封閉箍筋連接節(jié)點優(yōu)化

利用Revit 軟件建立鋼板剪力墻模型,模型中顯示鋼板墻的封閉箍過長,且箍筋與鋼板碰撞,無法直接閉合安裝。經(jīng)設計同意后,在鋼板墻相應位置留設搭筋板,將圈箍優(yōu)化為U 型分段箍,如圖1 所示,箍筋與搭筋板焊接,使箍筋與鋼板墻形成有效連接。

圖1 暗柱封閉箍筋連接節(jié)點優(yōu)化

3.1.2 單肢箍連接節(jié)點優(yōu)化

鋼板墻BIM 模型中單肢箍與剪力墻無法有效連接,需要采用焊接或者接駁器連接,施工工序繁瑣,施工成本較高。為簡化單肢箍安裝工序,降低施工成本,應用BIM 技術(shù)將單肢箍連接形式優(yōu)化成勾筋板連接,如圖2 所示。在鋼板墻上留設豎向間斷式搭筋板,并將架立筋焊接于搭筋板上,單肢箍直接與架立筋勾拉連接,使得單肢箍安裝效率極大提高。

圖2 單肢箍與鋼板墻連接節(jié)點優(yōu)化

3.1.3 連梁鋼筋與鋼骨柱碰撞節(jié)點優(yōu)化

鋼骨連梁與鋼骨柱鋼筋碰撞時,鋼骨柱阻礙了梁縱向鋼筋的連通。為保證梁縱向鋼筋有效連接,在鋼骨柱兩端分別留設接駁器或搭筋板,如圖3 所示。

圖3 連梁鋼筋與鋼骨梁碰撞節(jié)點優(yōu)化

3.1.4 柱鋼筋與連梁鋼骨碰撞節(jié)點優(yōu)化

柱鋼筋與連梁鋼骨碰撞時,鋼骨梁阻礙了柱筋縱向鋼筋的連通,為適應安裝順序,保證柱筋有效連接,鋼骨柱頂增設搭筋板,底增設接駁器,如圖4 所示。

圖4 柱鋼筋與連梁鋼骨碰撞節(jié)點優(yōu)化

3.2 BIM技術(shù)在環(huán)梁鋼筋節(jié)點的應用

根據(jù)CAD 平面圖、剖面圖、立面進行三維建模,通過模型直觀地將節(jié)點處鋼筋排布存在的問題展現(xiàn)出來,并通過BIM 技術(shù)進行優(yōu)化處理。優(yōu)化后的模型如圖5 所示。

圖5 環(huán)梁節(jié)點模型

3.2.1 環(huán)梁鋼筋與錨栓碰撞處理

環(huán)梁主筋、腹筋、箍筋均與CFT 柱栓釘產(chǎn)生碰撞,需要對鋼筋重新排布,有效避開栓釘。傳統(tǒng)的二維排布不能直觀地表達清楚,項目利用BIM 技術(shù)在模型中直接對鋼筋重新排布,根據(jù)相關(guān)規(guī)范制定鋼筋排布原則,在保證鋼筋間距、數(shù)量的前提下,合理確定鋼筋位置,提前解決鋼筋與栓釘?shù)呐鲎矄栴}。

3.2.2 環(huán)梁鋼筋的優(yōu)化放樣

環(huán)梁節(jié)點主要由CFT 柱、環(huán)梁、矩形梁3個分項組成。其中環(huán)梁施工難度最大,環(huán)梁主筋為C25 有9 種大小,腹筋C16 有2 種大小。由于CFT 柱加工時分段為兩層一截,柱表面焊有10cm 長的栓釘。若環(huán)梁鋼筋從CFT 柱頂套下,會受到大量栓釘?shù)挠绊?施工難度大,操作性不強。為保證施工質(zhì)量及施工進度,技術(shù)人員提出將環(huán)梁主筋優(yōu)化為兩個半圓形,安裝完成后采用單面焊進行焊接。經(jīng)多次協(xié)商調(diào)整,此方案得到設計認可,能達到設計要求。

在環(huán)梁施工前應用BIM 技術(shù)進行鋼筋放樣,根據(jù)鋼筋排布規(guī)則計算出每根主筋直徑、周長、彎曲弧度及焊接長度,并逐根放樣,方便現(xiàn)場加工,如圖6 所示。

圖6 環(huán)梁主筋放樣

3.2.3 環(huán)梁鋼筋節(jié)點施工模擬及交底

應用BIM 技術(shù)對環(huán)梁節(jié)點安裝進行模擬,利用三維模型針對鋼筋的安裝順序、注意事項進行可視化交底。

3.3 BIM技術(shù)在勁性柱與交叉梁節(jié)點鋼筋優(yōu)化中的應用

通過BIM 技術(shù)建立勁性柱與交叉梁節(jié)點鋼筋模型,模型中交叉梁貫通筋相關(guān)碰撞。為解決交叉縱筋的碰撞問題,應用BIM 技術(shù)在控制梁頂標高的前提下,通過調(diào)整搭筋板標高、彎折鋼筋的方式進行碰撞避讓,如圖7 所示。

事先通過BIM 進行彎折鋼筋翻樣,并提前交付鋼筋加工,保證鋼筋彎折質(zhì)量,滿足現(xiàn)場施工要求。

圖7 勁性柱與交叉梁節(jié)點鋼筋優(yōu)化

4 結(jié)語

通過BIM 技術(shù)的應用解決了春之眼商業(yè)中心項目鋼板剪力墻鋼筋較密集部位的施工難題,優(yōu)化出搭筋板、勾筋板等連接形式,保證了鋼板剪力墻的施工質(zhì)量。解決了復雜鋼混節(jié)點鋼筋受阻、鋼筋碰撞等問題,對節(jié)點異形鋼筋進行放樣,密集鋼筋合理排布,避免施工過程的返工現(xiàn)象。通過對工人進行三維可視化交底,使鋼結(jié)構(gòu)復雜節(jié)點施工達到高質(zhì)量、高效率的目的。