BIM技術(shù)在型鋼組合結(jié)構(gòu)中型鋼墻柱深化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

白二飛 馮廣科

摘要：以BIM技術(shù)在型鋼組合結(jié)構(gòu)中型鋼墻柱的深化設(shè)計(jì)為分析對(duì)象，分析傳統(tǒng)模式對(duì)型鋼組合結(jié)構(gòu)中型鋼墻柱的深化設(shè)計(jì)與應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)型鋼組合結(jié)構(gòu)中型鋼墻柱的深化設(shè)計(jì)對(duì)比，結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行可視化模擬，做到精確分析鋼筋與型鋼柱碰撞，輸出施工圖紙，輔助施工方案編制及指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);可視化模擬;深化設(shè)計(jì)

一、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮型鋼與混凝土兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，具有承載力高、剛度大、延性和抗震性能好等突出優(yōu)點(diǎn)，且造價(jià)相對(duì)較低，施工快捷方便，目前在國內(nèi)外的應(yīng)用越來越廣范。設(shè)計(jì)圖紙中含型鋼混凝土組合的施工圖中對(duì)鋼筋與型鋼柱的關(guān)系描述較為簡單，具體施工過程中缺乏指導(dǎo)性，需要施工單位或者專業(yè)分包單位進(jìn)行二次深化，報(bào)設(shè)計(jì)單位確認(rèn)后，再到現(xiàn)場放樣來完成相關(guān)工作，且大多通過人工計(jì)算定位開孔采用二維平面繪圖，存在工作量大宜出錯(cuò)現(xiàn)象，不能形象的模擬施工過程，單一性較強(qiáng)，缺乏構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)性，很難做到和施工現(xiàn)場相結(jié)合。采用BIM技術(shù)進(jìn)行型鋼混凝土組合的二次深化設(shè)計(jì)和模擬放樣不是很普遍，因此采用BIM技術(shù)對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)埋型鋼柱進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，可以有效的規(guī)避這些問題，同時(shí)伴隨著BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的迅速發(fā)展應(yīng)用，及時(shí)有效的提前解決和預(yù)防一些工程問題。

二、傳統(tǒng)模式下型鋼組合結(jié)構(gòu)中型鋼墻柱深化設(shè)計(jì)

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)埋型鋼柱深化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)耗費(fèi)大量人力物力的工作，建筑鋼結(jié)構(gòu)又比較復(fù)雜，如何合理直觀地展現(xiàn)出構(gòu)造復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)成為深化設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。不僅要求深化設(shè)計(jì)人員有豐富的專業(yè)知識(shí)，還應(yīng)對(duì)加工工藝、安裝過程有全面的了解，即使這樣也無法做到不出差錯(cuò)。傳統(tǒng)模式只是用CAD綜合工廠加工制作、現(xiàn)場安裝等因素根據(jù)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行節(jié)點(diǎn)詳圖繪制，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)過程中，深化設(shè)計(jì)人員需同鋼結(jié)構(gòu)廠要保持良好的溝通，不斷完善和調(diào)整優(yōu)化方案。在實(shí)際安裝操作過程中也因優(yōu)化后圖紙存在多多少少的問題，不能完全滿足現(xiàn)場實(shí)際施工要求，導(dǎo)致現(xiàn)場有遇到孔洞位置有偏移，使水平筋、箍筋無法穿過型鋼柱，就會(huì)對(duì)工程質(zhì)量帶來影響，出現(xiàn)返工情況，因型鋼柱鋼板較厚，出現(xiàn)問題就得返廠從新切割，再運(yùn)回施工現(xiàn)場吊裝焊接，如果定位開孔過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤較多，型鋼腹板截面損失率超過25%時(shí)要采用補(bǔ)強(qiáng)板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，就會(huì)增加材料用料;這樣就會(huì)影響到后續(xù)的施工影響工程工期，影響工作效率。

三、BIM技術(shù)在型鋼組合結(jié)構(gòu)中型鋼墻柱深化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

（一）鋼結(jié)構(gòu)模型建立

根據(jù)圖紙情況組織相關(guān)技術(shù)人員就鋼結(jié)構(gòu)問題與鋼結(jié)構(gòu)分包單位進(jìn)行研商最終確認(rèn)施工方案及詳細(xì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)等，現(xiàn)場技術(shù)人員運(yùn)用某鋼結(jié)構(gòu)軟件將圖紙根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)施工方案情況精確計(jì)算過后確認(rèn)尺寸建立鋼結(jié)構(gòu)三維模型。將建立好的模型與鋼結(jié)構(gòu)分包單位的技術(shù)人員再次進(jìn)行研商后最終確認(rèn)，按照鋼結(jié)構(gòu)分包單位提出的相關(guān)問題進(jìn)行模型修改，確認(rèn)最終施工模型，輸出IFC格式模型文件。

（二）鋼筋模型建立

BIM技術(shù)人員通過魯班BIM鋼筋軟件建立鋼筋模型：因在BIM魯班鋼筋軟件中首個(gè)箍筋離板距離是默認(rèn)高度也只有一個(gè)可修改數(shù)值，這樣就會(huì)導(dǎo)致模型中的每層箍筋在相同高度，箍筋與箍筋之間會(huì)出現(xiàn)碰撞情況，所以我們通過建立多個(gè)相同柱子不同箍筋屬性修改其計(jì)算設(shè)置中的首個(gè)箍筋離板距離數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)鋼筋的避讓，用自定義構(gòu)件來代替對(duì)拉螺栓，然后將多個(gè)柱子模型組合到一塊來實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場相符合的鋼筋模型。

（三）模型文件互導(dǎo)與節(jié)點(diǎn)輸出

將鋼結(jié)構(gòu)模型輸出的IFC格式模型文件運(yùn)用魯班土建BIM應(yīng)用下導(dǎo)入IFC功能導(dǎo)入魯班BIM土建軟件（魯班土建→BIM應(yīng)用→導(dǎo)入IFC→選擇要導(dǎo)入文件→按IFC文件樓層→選擇樓層導(dǎo)入→增加樓層→選擇需要導(dǎo)入構(gòu)件→導(dǎo)入完成）;因魯班土建輸出的格式文件導(dǎo)入魯班鋼筋后沒有軸網(wǎng)，所以無法定位，須我們在魯班土建中生成定位圖然后輸出（魯班土建→BIM應(yīng)用→生成圖紙→生成平面圖→在BIM應(yīng)用下輸出圖紙→框選需要輸出的圖紙→選擇文件夾保存→輸出完成）;處理過后將模型保存LBIM格式模型文件。

將魯班BIM土建軟件中保存的LBIM格式文件導(dǎo)入魯班BIM鋼筋到坐標(biāo)（0，0）點(diǎn)，然后再將土建輸出的圖紙導(dǎo)入鋼筋再將圖紙移動(dòng)到坐標(biāo)（0，0）點(diǎn);再將建立好的暗柱通過移動(dòng)旋轉(zhuǎn)與鋼結(jié)構(gòu)模型相結(jié)合;最終運(yùn)用魯班鋼筋中的魯班節(jié)點(diǎn)功能輸出鋼筋節(jié)點(diǎn)詳圖。

（四）型鋼開孔及生成圖紙

運(yùn)用魯班節(jié)點(diǎn)打開鋼筋節(jié)點(diǎn)詳圖，根據(jù)12SG904-1《型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工鋼筋排布規(guī)則與構(gòu)造詳圖》中型鋼穿孔要求修改穿孔孔徑及孔洞顏色;編輯設(shè)置數(shù)據(jù)后運(yùn)用魯班節(jié)點(diǎn)中的型鋼開孔功能選擇鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋與鋼筋碰撞處開孔;

輸出排列圖：框選模型選擇排列圖形方向（俯視圖、主視圖、右視圖），因生成的排列圖還不能夠完全符合實(shí)際情況，所以我們要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)圖紙要求上下層鋼板連接處必須在受剪較小和方便焊接的部位，一般伸至板面距離為1.3m，型鋼柱現(xiàn)場每層安裝時(shí)要從本層的1.3m處焊接至上一層，這樣就會(huì)出現(xiàn)跨樓層我們要對(duì)型鋼柱跨樓層處的孔洞間距做調(diào)整做到完全與現(xiàn)場施工符合;最后對(duì)排列圖進(jìn)行標(biāo)注，對(duì)孔洞橫向及縱向間距和開孔孔徑進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)注，最后將制作好的圖紙從軟件輸出DWG格式圖紙。

型鋼孔洞排列圖制作好之后，交由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人審核后再提交設(shè)計(jì)院確認(rèn)，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)院確認(rèn)后交鋼結(jié)構(gòu)分包單位加工開孔，鋼結(jié)構(gòu)分包單位在工廠加工完畢后管理部派專人去復(fù)核開孔孔徑及定位是否加工準(zhǔn)確，復(fù)核準(zhǔn)確后鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)場進(jìn)行現(xiàn)場吊裝焊接施工。

四、結(jié)語：

通過應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)埋型鋼柱的二次深化設(shè)計(jì)，相比傳統(tǒng)人工深化設(shè)計(jì)，通過BIM技術(shù)平臺(tái)，模擬施工現(xiàn)場可能遇到的施工問題，根據(jù)模擬施工反饋的信息進(jìn)行調(diào)整，提前規(guī)避了各類影響施工問題的發(fā)生，避免了后續(xù)的返工處理，從而提高了施工效率，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了材料，節(jié)約了成本。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉亞楠、楊柯紅、宋婷. 基于BIM技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)研究[A]. 價(jià)值工程. 2017（27）.

[2] 龍期亮、黃錫山、陳棟. 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用[A]. 施工技術(shù).2013（24）

[3] 王偉雁 等. 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)技術(shù)的研究[C]. 中國建筑2012年技術(shù)交流會(huì)， 2012-10-01.