BIM技術在復雜鋼混節點中的應用研究

（中國建筑第二工程局有限公司,北京 100160）

隨著項目管理技術的不斷提升,工程施工資源配置、優化需求不斷提高,采用BIM 技術輔助施工成為重要的創效手段。施工前采用BIM 技術進行深化設計,應用BIM 技術模擬施工的不同階段、各個專業、各個工序,尤其是復雜節點的施工模擬,將發現的問題進行分析研究、優化,并利用優化后的成果進行三維可視化交底,降低施工難度的同時,可節約項目協調中的溝通時間,切實為項目創造效益。

1 工程概況

昆明春之眼商業中心建設項目位于昆明市中央核心區域,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中心組成。項目裙房地下室設有5 層,為鋼筋混凝土框架結構；裙房地上9 層,為鋼框架+支撐結構。主塔共77 層,高度407m,結構形式為鋼骨核心筒+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 度抗震構造措施要求。副塔共71 層、高度308m,結構形式為鋼框架+支撐筒體結構,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技術應用目標

應用BIM 技術建立三維模型,檢查復雜鋼混節點的鋼筋碰撞問題。

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

3 BIM技術在復雜鋼混節點中的應用

3.1 BIM技術在鋼板剪力墻鋼筋節點的應用

利用BIM 技術模擬施工節點,提前進行鋼板墻設計,深化鋼筋安裝節點。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。通過模型節點優化,解決節點沖突問題,大幅降低施工難度,提升施工效率、節約施工成本。

3.1.1 暗柱封閉箍筋連接節點優化

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。經設計同意后,在鋼板墻相應位置留設搭筋板,將圈箍優化為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點優化

3.1.2 單肢箍連接節點優化

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 技術將單肢箍連接形式優化成勾筋板連接,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點優化

3.1.3 連梁鋼筋與鋼骨柱碰撞節點優化

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點優化

3.1.4 柱鋼筋與連梁鋼骨碰撞節點優化

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點優化

3.2 BIM技術在環梁鋼筋節點的應用

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

圖5 環梁節點模型

3.2.1 環梁鋼筋與錨栓碰撞處理

環梁主筋、腹筋、箍筋均與CFT 柱栓釘產生碰撞,需要對鋼筋重新排布,有效避開栓釘。傳統的二維排布不能直觀地表達清楚,項目利用BIM 技術在模型中直接對鋼筋重新排布,根據相關規范制定鋼筋排布原則,在保證鋼筋間距、數量的前提下,合理確定鋼筋位置,提前解決鋼筋與栓釘的碰撞問題。

3.2.2 環梁鋼筋的優化放樣

環梁節點主要由CFT 柱、環梁、矩形梁3個分項組成。其中環梁施工難度最大,環梁主筋為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。若環梁鋼筋從CFT 柱頂套下,會受到大量栓釘的影響,施工難度大,操作性不強。為保證施工質量及施工進度,技術人員提出將環梁主筋優化為兩個半圓形,安裝完成后采用單面焊進行焊接。經多次協商調整,此方案得到設計認可,能達到設計要求。

在環梁施工前應用BIM 技術進行鋼筋放樣,根據鋼筋排布規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,方便現場加工,如圖6 所示。

圖6 環梁主筋放樣

3.2.3 環梁鋼筋節點施工模擬及交底

應用BIM 技術對環梁節點安裝進行模擬,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技術在勁性柱與交叉梁節點鋼筋優化中的應用

通過BIM 技術建立勁性柱與交叉梁節點鋼筋模型,模型中交叉梁貫通筋相關碰撞。為解決交叉縱筋的碰撞問題,應用BIM 技術在控制梁頂標高的前提下,通過調整搭筋板標高、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,保證鋼筋彎折質量,滿足現場施工要求。

圖7 勁性柱與交叉梁節點鋼筋優化

4 結語

通過BIM 技術的應用解決了春之眼商業中心項目鋼板剪力墻鋼筋較密集部位的施工難題,優化出搭筋板、勾筋板等連接形式,保證了鋼板剪力墻的施工質量。解決了復雜鋼混節點鋼筋受阻、鋼筋碰撞等問題,對節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象。通過對工人進行三維可視化交底,使鋼結構復雜節點施工達到高質量、高效率的目的。