基于BIM的懸挑式預制鋼結構雙螺旋坡道施工技術

何文 彭培 李靜 馮紅波

摘要：以某大型公共建筑中螺旋坡道為例，探討了BIM技術在鋼結構螺旋坡道施工安裝過程中的應用。通過建立螺旋坡道的BIM可視化模型，為后期解決螺旋坡道安裝焊接過程的重難點奠定基礎，分析了在大型公共建筑中螺旋坡道的主要工藝流程。BIM技術的應用提高了螺旋坡道的一次安裝合格率和安裝精度。

關鍵詞：BIM技術; 雙螺旋坡道; 預制鋼結構; 施工技術

中圖分類號：TU758.11文獻標志碼：B

0引言

隨著裝配式建筑的發展進入新時期，裝配式鋼結構螺旋樓梯或坡道在大型公共建筑中的應用越來越多。相比傳統現澆螺旋樓梯或坡道，裝配式鋼結構螺旋樓梯具有質量可靠、裝配方便、空間占用率低、可塑性強等優點，不僅僅是建筑物、構筑物上下垂直交通的重要構件，同時也是建筑中一道亮麗的風景，得到廣大民眾的喜愛［1］。

在大型公共建筑中，為了突出建筑物優美的曲線造型，螺旋坡道或者樓梯通常采用“鋼箱梁+中柱+現澆踏步”的結構形式［2］。這也對螺旋坡道的現場施工提出了新的考驗，如何將復雜的空間螺旋曲線進行簡化拆解，分段加工拼裝，控制鋼箱梁的下料精度以及安裝精度，如何保證螺旋坡道的結構穩定性和可靠性，這些都是鋼結構螺旋坡道的施工重難點。本文結合某大型公共建筑工程鋼結構雙螺旋坡道施工實例，總結歸納了基于BIM技術的預制鋼結構雙螺旋坡道施工技術要點，以期為鋼結構螺旋坡道或樓梯的現場施工提供新的思路，同時也為以后有關學者研究鋼結構螺旋坡道施工技術提供參考借鑒的依據。

1BIM技術在鋼結構螺旋坡道工程的應用優勢

1.1三維可視化管理

得益于5G、物聯網等新興信息技術，BIM模型可以包含鋼結構螺旋坡道構件的建筑幾何、力學性能等具體參數信息，構建更加精細化、信息更全面的多維模型，從而讓工程設計和施工技術人員更加直觀全面了解螺旋坡道，從而提前處理很多隱藏的問題和不足細節，并預測未來在施工過程中的問題［3］。

1.2Time（4D）模擬施工

在已經構建完成的BIM三維模型中，通過導入可識別和編輯的螺旋坡道施工進度計劃，將其空間和時間信息整合到一個可視的3D+Time的BIM模型中，可以實現對螺旋坡道的模擬施工，提前分析施工的可行性，使勞動力組織、材料計劃、設備進場更加經濟合理［4］。

1.3提高施工精細化管理水平

在螺旋坡道設計、施工階段，通過BIM軟件建模，可以減少實際施工過程中的變更及施工范圍蔓延或縮小問題，實現螺旋坡道工程計量及計價的精細化管理。另一方面，通過BIM軟件的模擬施工功能可以降低因施工組織協調不當、施工方案不明確等原因造成的窩工、工期延期風險。BIM技術構建的三維模型可以更加直觀地觀察到螺旋坡道相關構件和節點與不同專業施工之間的關系，在實際施工過程中一旦發生問題，可以借助模型輔助設計人員、工程技術人員進行溝通，解決問題，提高了各專業技術人員之間信息共享交流的水平，提高了工作效率［5］。

2構建懸挑式雙螺旋坡道BIM模型

首先，根據雙螺旋坡道設計圖紙給定的平面設計圖、懸挑點標高，運用BIM建模軟件Revit確定定位軸線后放樣融合進行分段式建模，利用Revit的三維可視化功能，對雙螺旋坡道進行結構碰撞分析，減少后期的施工誤差和變更，如圖1所示。

3螺旋坡道的制作、安裝工藝

3.1鋼板切割組焊

利用已經建立的螺旋坡道BIM模型，可以導出螺旋坡道的深化圖紙，輸出鋼箱梁、坡道內外兩側曲梁等構件的加工參數信息，在加工廠中應用先進的數控機床將鋼板原材切割，然后利用組立機對切割后的鋼材進行焊接，形成不同部位的構件。在切割鋼板時應考慮切割的誤差，鋼板受熱變形、拼裝焊接的誤差進行綜合考慮，修正鋼板切割的加工參數信息，以確保螺旋坡道的實際尺寸與設計尺寸相符［6］。

在將切割鋼板組焊成鋼箱梁、曲梁過程中，應清理焊接位置存在的油污、鐵銹等，從而保證構件的焊接質量。由于螺旋坡道呈橢圓形，因此在加工坡道內外兩側曲梁時，應對鋼板進行卷園施工，卷圓時候應多次成型，避免因為一次成型而導致坡道曲梁韌性降低而斷裂［7］。在對箱型梁焊接過程中，可利用組立機對四面鋼板進行相應固定，避免因為焊接過程中局部過熱而導致變形，影響螺旋坡道箱型梁尺寸和外觀質量［8］。

3.2定位放線

在安裝螺旋坡道之前，組織測量人員對螺旋坡道懸挑梁的安裝位置定位放線，并對鋼柱的垂直度進行校核，減小后期安裝過程中的誤差，從而提高螺旋坡道的安裝精度和一次安裝合格率。

3.3構件安裝焊接

根據事先確定的安裝順序，采用分段安裝的方式分三段安裝，首先利用塔吊先安裝焊接第一梯段鋼柱之間的曲梁，再安裝鋼柱上的懸挑梁，待懸挑梁焊接完成后，利用50 t吊車安裝焊接螺旋坡道內側曲梁以及內外兩側主梁之間次梁，重復以上安裝焊接順序知道螺旋坡道全部安裝完成。為保證螺旋坡道的焊接質量，在焊接完成后必須對焊縫位置進行探傷檢測，若焊縫存在質量缺陷，必須處理合格之后再進行面漆作業（圖2）。

3.4測量校核

塔吊或者吊車安裝鋼箱梁時，不僅僅要利用吊垂線控制螺旋坡道的安裝精度，同時還要利用全站儀或者經緯儀全過程跟蹤及時矯正。所有安裝工序完成后，應對螺旋坡道構件的尺寸、焊縫質量及安裝位置進行復核檢查，確保螺旋坡道構件的安裝質量滿足有關規范要求。

3.5坡道面層施工

所有螺旋坡道鋼結構構件安裝完成后，即可從下至上鋪裝定制的樓承板，對樓承板尺寸不符的，及時切割處理，確保螺旋坡道的觀感質量，最后澆筑混凝土，形成整體的螺旋坡道結構，完成坡道面層混凝土澆筑的螺旋坡道如圖3所示。

4結論

將BIM技術應用在螺旋坡道的設計和施工過程中，可以解決螺旋坡道的下料精度、安裝精度控制問題，利用BIM的三維可視化模型直觀地檢查有無碰撞點，并且可以將整個安裝過程模擬出來，優化施工組織方案；通過提前在BIM模型中將螺旋坡道進行拆分成細部構件，也減少了后期返工，節約了施工成本，提高了螺旋坡道的一次安裝合格率。本文結合工程實際的施工經驗對上述問題進行分析總結，為以后類似項目中鋼結構螺旋坡道施工提供借鑒，促進裝配式鋼結構螺旋螺旋坡道的進一步發展。

參考文獻

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［6］鄒文，吳瑞，羅家煌，等.基于BIM技術的預制裝配式雙螺旋鋼樓梯施工［J］.建筑施工，2019，41（6）：1145-1147.

［7］張建林，王立斌，王雅玲，等. 三維螺旋樓梯的深化設計研究和施工成型［C］//清華大學，東南大學，《施工技術》雜志，中國建筑工程總公司，上海寶冶建設有限公司（Shanghai Baoye Construction Corp..首屆全國鋼結構施工技術交流會論文集.《施工技術》編輯部，2006：3.

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［9］王智堅，陸啟強.東莞市圖書館鋼螺旋樓梯施工技術［J］.廣東土木與建筑，2005（8）：41-42.

［作者簡介］何文（1991—），男，本科，工程師，研究方向為大型公共建筑結構施工技術。