基于BIM技術(shù)的體育館網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體吊裝方案優(yōu)化

梅煥明

（廣州市第三建筑工程有限公司，廣東廣州 510000）

1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

大跨度的體育館網(wǎng)架構(gòu)造極復(fù)雜，其中包含的桿件、結(jié)構(gòu)類(lèi)型較多，并且節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)類(lèi)型較多，所以在進(jìn)行施工的過(guò)程中通過(guò)對(duì)施工信息模型的應(yīng)用能夠有效地提升網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工效率和施工質(zhì)量，并且能夠減少在施工過(guò)程中潛在的危險(xiǎn)性。BIM 技術(shù)涵蓋了物理、幾何以及造價(jià)等多種數(shù)據(jù)，同時(shí)其可視化的方式能夠?yàn)榉桨冈O(shè)計(jì)提供施工建設(shè)優(yōu)化管理的參考，能夠?yàn)楣こ淌┕ぷ龅饺芷诘募夹g(shù)服務(wù)。

2 基于BIM技術(shù)下的施工方案問(wèn)題

（1）案例工程施工組織概況

本項(xiàng)目情況為網(wǎng)架整體重量為80 噸，分三塊區(qū)域整體吊裝，其中區(qū)域與區(qū)域之間采取高空散裝進(jìn)行調(diào)整銜接，每塊區(qū)域整體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)最重為21.12t，長(zhǎng)度37.5 米，寬26.25 米。通過(guò)BIM 數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)全站儀測(cè)量數(shù)據(jù)讀取復(fù)核，得到良好的效果。在網(wǎng)架吊裝前，通過(guò)安全計(jì)算（考慮雙機(jī)抬吊起重量80%安全系數(shù)）在安全性的保證下兼顧經(jīng)濟(jì)性，最終選擇用兩輛200T 汽車(chē)吊進(jìn)行施工，使用全站儀測(cè)定網(wǎng)架拼裝軸線(xiàn)、汽車(chē)吊站位和在確保起吊間隙、最佳吊裝半徑的條件下，確定地面拼裝網(wǎng)架構(gòu)件與建筑之間的相對(duì)位置（如圖1所示）。

（2）網(wǎng)架構(gòu)件的安裝

在建筑南側(cè)外設(shè)有網(wǎng)架構(gòu)件的存放區(qū)，并且在室內(nèi)地坪上設(shè)計(jì)了拼裝區(qū)，拼裝區(qū)的地面設(shè)置了臨時(shí)安裝支托來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行拼裝，網(wǎng)架按照下弦節(jié)點(diǎn)→下弦桿→腹桿及上弦節(jié)點(diǎn)→上弦→校正→擰緊螺栓的施工順序來(lái)進(jìn)行拼裝。在進(jìn)行下旋球與桿件連接過(guò)程中需要將高強(qiáng)度的連接螺栓進(jìn)行一次性的擰緊；在進(jìn)行腹桿與上旋球的組合過(guò)程中需要將兩者組合成向下的四角錐形，并通過(guò)高強(qiáng)度螺栓來(lái)進(jìn)行固定；腹桿的下端連接著下弦桿，這里需要注意的是連接處的三顆固定螺栓在組裝的過(guò)程中只需要將其中的一顆進(jìn)行擰緊，這樣能夠保證在后續(xù)安裝上弦桿的過(guò)程中具有一定的活動(dòng)空間；上弦桿的安裝過(guò)程中需要按照由內(nèi)向外的順序來(lái)進(jìn)行安裝，同時(shí)與已經(jīng)安裝好的腹桿進(jìn)行排列固定。

（3）網(wǎng)架整體抬吊及卸荷體系轉(zhuǎn)換的仿真模擬

由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在支座設(shè)計(jì)在邊沿，而吊點(diǎn)則布置在網(wǎng)架中心周?chē)?，設(shè)計(jì)內(nèi)力都會(huì)出現(xiàn)很大的變動(dòng)，從而進(jìn)一步過(guò)渡到架構(gòu)設(shè)計(jì)的受力狀態(tài)。通過(guò)BIM模擬吊點(diǎn)受力及卸荷后的整體變化（如圖2 所示）。避免因吊點(diǎn)受力不均勻情況下出現(xiàn)拉扯的操縱導(dǎo)致網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體的坍塌。因此針對(duì)不同節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需要建立科學(xué)合理的起吊及卸荷過(guò)程，以確保網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能穩(wěn)定安全地落位在支座上。卸荷過(guò)程控制重點(diǎn)主要包括：裝卸過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注重整體下落的姿態(tài)及高度的穩(wěn)定平整，以確保整個(gè)卸荷過(guò)程變形協(xié)調(diào)一致，在必要時(shí)輔以臨時(shí)支撐的方式，做到水平均勻受力的轉(zhuǎn)換，已達(dá)完成整個(gè)卸荷過(guò)程。

圖2 BIM模擬抬吊及卸荷的穩(wěn)定性

（4）現(xiàn)場(chǎng)支點(diǎn)尺寸復(fù)核與監(jiān)測(cè)控制

1軸～12軸支座設(shè)計(jì)標(biāo)高為8m，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)總拼完成后及達(dá)到規(guī)定高程時(shí)應(yīng)分別測(cè)量其撓度值，且所測(cè)的撓度值不超過(guò)設(shè)計(jì)值1.15 倍且撓曲變形范圍要限制在1/250 的跨度之內(nèi)，觀測(cè)點(diǎn)隨機(jī)設(shè)置在網(wǎng)架下弦節(jié)點(diǎn)、腹桿及上弦節(jié)點(diǎn)，采用全站儀、對(duì)1-1軸交1-A 軸支托平水度，測(cè)量相鄰、對(duì)邊之間支座水平度差為5mm，符合設(shè)計(jì)值；1-12 軸、A-E 軸支座測(cè)量水平高度為8m；測(cè)量1-12 軸交于1-A 軸90 度角為90度；對(duì)其1-1軸至1-12 軸跨度進(jìn)行測(cè)量；測(cè)量每跨對(duì)角線(xiàn)距為對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度，均符合設(shè)計(jì)要求。

3 體育館網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體吊裝方案優(yōu)化及BIM可視化模擬驗(yàn)證

對(duì)于常規(guī)吊裝條件，施工人員可以通過(guò)視覺(jué)想象預(yù)覽吊裝過(guò)程，避免和處理潛在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。然而，對(duì)于復(fù)雜的吊裝過(guò)程，僅依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)是不可靠的，需要視覺(jué)BIM分析來(lái)準(zhǔn)確掌握吊裝過(guò)程中的所有細(xì)節(jié)及網(wǎng)架受力狀態(tài)，在優(yōu)化后的整體吊裝具體過(guò)程如下：

（1）試吊階段：開(kāi)始起重作業(yè)時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行試吊作業(yè)緩慢吊起鋼網(wǎng)架（邊加負(fù)荷邊檢查各主要受力點(diǎn)）至剛好離開(kāi)組對(duì)支撐點(diǎn)停止，提升高度控制在100mm 范圍內(nèi)。進(jìn)行懸停穩(wěn)定后再整體提升，緩緩將鋼網(wǎng)架吊起300mm，然后停吊不少于0.5h，進(jìn)行全面檢查。在此過(guò)程中，應(yīng)對(duì)各吊點(diǎn)綁扎繩的受力情況及吊點(diǎn)處鋼網(wǎng)架的受力等進(jìn)行監(jiān)控。確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后，方可進(jìn)行正式吊裝。

（2）整體吊裝階段：以勻速緩慢提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高，必須監(jiān)測(cè)并控制網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性及抬吊速度均勻性，構(gòu)件就位時(shí)應(yīng)將構(gòu)件上升到安裝部位上空0.5 米，然后再慢慢下降并就位（如圖3 所示）。構(gòu)件就位后及時(shí)穿入臨時(shí)螺栓，同時(shí)進(jìn)行校正并檢查其垂直度，然后再與支托進(jìn)行連接，構(gòu)件在最后固定前應(yīng)檢查其垂直度是否符合要求。

圖3 雙機(jī)豎向抬吊示意圖及現(xiàn)場(chǎng)吊裝工況照片

（3）區(qū)域間聯(lián)結(jié)安裝：待其余分區(qū)按上述步驟安裝到位檢查無(wú)異常后，進(jìn)行區(qū)域間的連接，采用高空散裝法將網(wǎng)架的構(gòu)件吊至相應(yīng)設(shè)計(jì)施工處進(jìn)行拼裝的方法與已整體吊裝的網(wǎng)架進(jìn)行調(diào)整銜接。沿建筑物縱向，從一端開(kāi)始向另一端延伸。拼裝過(guò)程中應(yīng)持續(xù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)架撓度及變形，當(dāng)撓度變形超過(guò)設(shè)計(jì)變形時(shí)，可利用獨(dú)立鋼管柱及千斤頂網(wǎng)架變形較大的位置設(shè)置臨時(shí)支撐，以抵抗網(wǎng)架安裝時(shí)產(chǎn)生的下?lián)?，待網(wǎng)架懸挑至下一軸柱點(diǎn)支座安裝完畢后，撤除臨時(shí)支點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

體育館網(wǎng)架構(gòu)件的整體抬吊施工具有施工效率高、節(jié)省時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外施工實(shí)體項(xiàng)目上都獲得了應(yīng)用。本文主要通過(guò)工網(wǎng)架工程案例，總結(jié)研究了網(wǎng)架系統(tǒng)的吊裝工藝的基本流程、控制要領(lǐng)及安全控制的知識(shí)?；贐IM技術(shù)進(jìn)行了整體抬吊分析，就實(shí)際施工結(jié)果的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)在優(yōu)化分析中具備可視化、協(xié)調(diào)性和仿真性等優(yōu)勢(shì)，通過(guò)施工模擬和動(dòng)態(tài)控制，提出更完善的施工方案，避免不利因素的影響，更好地指導(dǎo)施工，因此BIM 參數(shù)化技術(shù)在工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景和重要的實(shí)用價(jià)值。