BIM技術(shù)在復(fù)雜鋼混節(jié)點優(yōu)化中的應(yīng)用研究*

夏兆陽，李 元，王文淵，喬穩(wěn)超，徐紹源

(中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160)

0 引言

隨著項目管理水平的不斷提升，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(shè)計，應(yīng)用BIM技術(shù)對施工的不同階段、各專業(yè)和工序，尤其是復(fù)雜節(jié)點進行施工模擬。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節(jié)約項目協(xié)調(diào)溝通時間成本，切實為項目創(chuàng)造效益。

1 工程概況

春之眼商業(yè)中心建設(shè)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棟超高層建筑與高端商業(yè)中心組成。項目裙房地下室設(shè)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)。

主塔樓共77層，高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(shè)置黏滯阻尼器和屈曲約束支撐，滿足9度抗震構(gòu)造措施要求。副塔樓共71層，高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(yīng)用目標

應(yīng)用BIM技術(shù)建立三維模型，檢查復(fù)雜鋼混節(jié)點的鋼筋碰撞問題。通過對復(fù)雜節(jié)點深化，對鋼筋進行合理排布，提前解決問題，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(fù)雜鋼混節(jié)點優(yōu)化中的應(yīng)用

3.1 鋼板剪力墻鋼筋節(jié)點

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(shè)計同意后，在鋼板墻相應(yīng)位置留設(shè)搭筋板，將圈箍優(yōu)化為U形分段箍，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

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(yīng)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(shè)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)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(shè)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

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(yīng)安裝順序，保證柱筋有效連接，鋼骨柱頂增設(shè)搭筋板，柱底增設(shè)接駁器。

圖4 柱鋼筋與連梁鋼骨碰撞節(jié)點優(yōu)化

3.2 環(huán)梁鋼筋節(jié)點優(yōu)化

根據(jù)CAD圖進行三維建模，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 優(yōu)化后環(huán)梁節(jié)點模型

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}。

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φ25有9種大小，腹筋φ16有2種大小。由于CFT柱加工時分段為2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)量及進度，技術(shù)人員提出將環(huán)梁主筋優(yōu)化為2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(shè)計認可，能達到設(shè)計要求。

在環(huán)梁施工前應(yīng)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，如圖6所示，方便現(xiàn)場加工。

圖6 環(huán)梁主筋放樣

3)環(huán)梁鋼筋節(jié)點施工模擬及交底

應(yīng)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(yīng)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(yīng)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。

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，如圖7所示。

圖7 勁性柱與交叉梁節(jié)點鋼筋優(yōu)化

4 結(jié)語

1)通過BIM技術(shù)的輔助，提前解決春之眼商業(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，保證鋼板剪力墻的施工質(zhì)量。

2)解決復(fù)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。

3)通過對工人進行三維可視化交底，使鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點施工達到高質(zhì)量、高效率。