BIM技術(shù)在地下室工程施工中的應(yīng)用

譚要 涂振亞 夏銘

隨著當前現(xiàn)代化水平不斷提升，建筑行業(yè)也對建筑物抗震有了更高的要求，同時，“以人為本”的基本觀念也時刻貫穿在整個結(jié)構(gòu)的施工和使用過程中，結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性和使用功能一直以來都是人們關(guān)注的問題。本文基于BIM技術(shù)，以長沙開福區(qū)某房建項目為例，介紹BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)施工過程中質(zhì)量把控起到的關(guān)鍵作用，旨在促進BIM技術(shù)在地下室工程中的應(yīng)用，為同行業(yè)及工程積累技術(shù)資料。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);地下室工程;裂縫控制

近些年來，BIM技術(shù)得到了飛快的發(fā)展，不僅僅在招投標階段，而且在施工過程中的各個階段都得到了大量的應(yīng)用，特別是地下室機電工程管線安裝、吊頂階段，發(fā)揮了極為關(guān)鍵的作用。

由于目前房建工程都面臨工期緊張、施工壓力大的問題，為了滿足使用功能和建筑設(shè)計，越來越多的地下室工程采用了超長設(shè)計，一旦沒有采取良好的質(zhì)量管控措施，會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定程度的影響，進而導(dǎo)致裂縫、滲水等問題的出現(xiàn)。而結(jié)構(gòu)裂縫不僅僅會對地下室工程的整體性產(chǎn)生影響，還進一步的降低了地下室的抗?jié)B、抗凍、耐久性等多種特性，影響其在使用階段的正常性，而且也會加大后期維修成本。本文以長沙市開福區(qū)某房建項目為例（以下簡稱：本工程），針對其地下室工程施工，采用BIM技術(shù)建模，結(jié)合相關(guān)力學知識，分析施工過程中可能存在的質(zhì)量缺陷問題，從而制定相應(yīng)的控制措施。

1.工程背景

本工程地下室工程建筑面積為23082.49m，地下室建筑平面形式呈現(xiàn)內(nèi)凹形，主要用作地下車庫、人防以及入戶架空層等，地下室分為一層/二層，其中最高層高為5.7m，人防剪力墻強度為C30，厚度為300。在地下室工程中，剪力墻頂板直接支撐框架梁，且整個剪力墻為一個整體，有著較大的跨度，承受著較高的荷載。

當?shù)叵率夜こ碳袅χ苯映惺苌喜靠蚣艿暮奢d時，由于荷載過大，且局部受力不均，會導(dǎo)致剪力墻下側(cè)角處出現(xiàn)應(yīng)力集中。如果混凝土結(jié)構(gòu)沒有較高的抗壓強度，那么在其支撐壁上各個部位都會存在不同的受力差異，從而需要對其受力進行進一步研究分析。

本工程地下室剪力墻采用C30混凝土，摻P6抗?jié)B添加劑，若是因為施工過程出現(xiàn)應(yīng)力集中問題從而產(chǎn)生裂縫，那么就會嚴重影響地下室剪力墻的抗?jié)B性和耐久性。

本工程臨江，有著較高的地下水含量，若是不能夠很好的保證地下室工程的質(zhì)量，那么也會導(dǎo)致滲水問題的發(fā)生。如果在施工完后發(fā)現(xiàn)地下室剪力墻存在裂縫問題，那么就必須對其進行修復(fù)，必然會導(dǎo)致高額的維修成本。

基于此，本項目針對地下室剪力墻，建立了整體地下室的BIM模型，并對該模型進行模擬荷載試驗，從而分析地剪力墻的受理特征，從內(nèi)部受力進而確定產(chǎn)生裂縫的可能性和提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

2.BIM模型的建立

采用BIM技術(shù)，對本項目地下室工程建立全結(jié)構(gòu)的模型，包括梁、板、墻、柱等構(gòu)件，對現(xiàn)場施工過程中的受力荷載進行最不利情況下工況的模擬，確保地下室工程模型能夠很好的反映與實際受力情況相近的荷載環(huán)境。

為了簡化計算，便于分析，在建模過程中將地下室剪力墻進行分隔，劃分剪力墻單元長度為50m長。下圖1為地下室結(jié)構(gòu)模型。

3.結(jié)構(gòu)受力分析

對模型進行荷載模擬的過程中，將側(cè)向土壓力、地下室頂板覆土荷載以及上部結(jié)構(gòu)傳遞的壓力以及彎矩簡化為均布荷載和集中荷載帶入單跨剪力墻構(gòu)件，對其內(nèi)力進行分析，能夠得到相應(yīng)的應(yīng)力、彎矩及撓度分布圖。

對模型受力情況進行分析統(tǒng)計，同時在相關(guān)學者的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)受拉承受力較差，易產(chǎn)生裂縫的特性，能夠得出如下結(jié)論：剪力墻的拉應(yīng)力集中呈現(xiàn)在梁底兩側(cè)位置，該處產(chǎn)生斜向裂縫的概率較大，同時，出現(xiàn)的裂縫存在從梁根45°角延展到墻體根部的趨勢。

4.裂縫防治

裂縫的防治，主要從三個方面著手，即“防、放、抗”。

“防”主要就是從材料著手，合理的選用混凝土材料，采用有效的養(yǎng)護措施，從而將結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生內(nèi)因消除，降低混凝土的溫度應(yīng)力，減少收縮變形，同時后期的養(yǎng)護以及過程的施工管理也需要加強。

“放”也是目前應(yīng)用比較多的一種方式，如在施工過程中，合理的設(shè)計溫度后澆帶，也可以采用跳倉法施工，減少早期混凝土成型后收縮變形產(chǎn)生的應(yīng)力，同樣也能夠設(shè)置沉降后澆帶，進一步的減少地基的不均勻沉降量。

“抗”主要就是對混凝土本身的特性進行提升，如設(shè)置預(yù)應(yīng)力，在受力偏弱的位置附加抗裂鋼筋，或者是采用補償收縮混凝土降低收縮影響，也可以設(shè)置膨脹加強帶等。

本工程中，為了預(yù)防斜向裂縫，采用了“抗”的方法，也就是在剪力墻上部梁底兩側(cè)附加三道鋼筋，鋼筋呈45°布置，同裂縫延展趨勢一致，進一步的對斜向裂縫的產(chǎn)生進行控制。同時，在進行地下室工程外墻涂料防水時，設(shè)置防水附加層，高度為梁底下反500mm，確保進行外墻防水過程中不會受到地下室剪力墻應(yīng)力集中的影響，同時也保證了在剪力墻上出現(xiàn)細微裂縫時不會產(chǎn)生滲漏。

5.應(yīng)用效果

在本工程地下室開工的前期階段，由于未建立地下室工程BIM模型，沒能分析出結(jié)構(gòu)受力特性，未進行局部墻體加強處理，從而存在個別外墻位置出現(xiàn)斜向裂縫，裂縫寬度近0.5mm，在雨天觀測，能夠發(fā)現(xiàn)裂縫位置會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。因此，在對前期出現(xiàn)的裂縫進行修補之后。后期施工過程中嚴格按照模型分析結(jié)果進行了墻體加強措施。在養(yǎng)護28d混凝土后，進一步的對裂縫進行觀測，發(fā)現(xiàn)地下室剪力墻墻體出現(xiàn)裂縫的數(shù)量極大的降低，而且，產(chǎn)生的裂縫寬度基本控制在0.2mm以內(nèi)，未出現(xiàn)貫穿通縫以及滲漏情況。

6.結(jié)語

本工程地下室由于跨度較大，承受的荷載也更高，相對于一般普通地下室工程，由于其干縮程度、溫度效應(yīng)、不均勻沉降等原因，從而更加難以對裂縫進行控制。而且，對地下室剪力墻裂縫進行分析，不僅僅要對其裂縫的危害、產(chǎn)生的原因進行分析，同時也需要我們結(jié)合實際施工和現(xiàn)場經(jīng)驗，著手細節(jié)，將理論研究與現(xiàn)場實際結(jié)合起來。

本文應(yīng)用BIM技術(shù)建立地下室結(jié)構(gòu)模型，并對結(jié)構(gòu)進行模擬荷載試驗，進一步分析總結(jié)后找出墻體受力較為薄弱、易產(chǎn)生裂縫的部位，針對薄弱部位，在施工前有針對性的采取加強措施，提高墻體抗裂性能，從而降低了裂縫的產(chǎn)生，避免了后期維修成本的提升，同時也降低了地下室結(jié)構(gòu)滲漏率，達到了很好的實際效果，旨在為類似工程積累技術(shù)資料，促進BIM技術(shù)在工程各方面的應(yīng)用。

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作者簡介：譚要（1993-），女，湖南株洲人，助理工程師，本科，研究方向：建筑工程。