1、BIM 技术在复杂钢筋节点施工中的应用 张雪龙 周鹏腾 朱珉 浙江省一建建设集团有限公司 摘 要： 以浙江国贸商业金融总部项目为例, 详细阐述了利用 BIM 技术成功解决了钢结构劲性柱穿土建钢筋, 连梁交叉斜筋、对角斜撑以及钢结构自承式桁架楼板等复杂钢筋节点排布及钢筋优化下料问题。根据 BIM 技术建立三维模型, 使传统图纸难以理解的复杂钢筋节点在三维空间展现出来, 使施工人员能够清晰的理解复杂钢筋节点的细部做法并加之以优化, 保证了施工精度, 提高了施工质量。关键词： BIM 技术; 信息化; 钢筋排布; 复杂节点; 作者简介：张雪龙 (1991-) , 男, 浙江杭州人, 本科, 助理工程
2、师。专业方向:土木工程。0 引言近年来, 我国提出了“一带一路”战略, 这一举措将掀起建筑工程的新一轮热潮, 建筑信息模型 (building information modeling BIM) 技术在我国迅速发展与应用, 给行业带来了技术和管理的革新, 同时给行业带来了新契机贯穿于建筑的全生命周期及其价值逐渐被认知和凸显, 对建筑业的科技进步产生了巨大的影响。工程施工的资源配置、优化需求日益迫切, 施工前应用 BIM软件在计算机中模拟施工的各个阶段、各个专业、各个工序, 尤其是复杂节点的施工模拟, 并将发现的问题加以研究、优化及改进, 并将优化后的方案其进行三维技术交底, 大幅度的减小了施工
3、难度并节约了时间, 创造切实的效益。1 工程概况浙江国贸商业金融总部项目位于杭州市 CBD 的核心区, 是浙江省重点建设的工程。项目由一幢超高层建筑 (地上 37 层、地下 5 层) 及公交场站 (2 层) 组成, 结构类型采用超高层常见的钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系, 超高层建筑物地上高度约为 168.5m, 地下平均开挖深度为 2425m, 局部最大开挖深度为 30.65m, 为杭州市最深基坑之一。区位属钱塘江高承压水场区, 离钱塘江的直线距离仅 500m, 场地地下水位埋深较浅, 约为 3m 左右, 土层多为渗水系数较大的粉砂土, 基坑面积大, 深度深, 影响范围广。考虑到工
4、程的规模与难度, 项目决定引入 BIM 技术对项目进行施工全过程的管理, 通过建立三维模型达到各个节点的可视化, 在各施工阶段效果明显钢筋复杂节点深化、钢结构深化设计、机电管线综合排布等方面应用已经取得了一定的成果。项目选取运用 BIM 软件 Autodesk Revit 进行土建、机电模型的建立。钢筋节点与钢结构模型通过 Tekla Structures 来进行创建, 以解决复杂钢筋节点深化设计这一应用点。2 工程技术难点及解决方案2.1 核心筒劲性柱穿土建钢筋难度大核心筒存在内置的劲性柱, 施工过程中需钢筋穿筋。以往施工过程中, 往往出现钢筋无法穿过钢板, 劲性柱预留穿筋扣错位等等事例。因
5、此, 在施工过程中需要钢结构工程师与土建施工之间密切的配合, 但受不同专业的限制, 在深化设计过程中往往对其他专业考虑不周全, 钢筋和钢结构碰撞常有发生, 增加了施工难度, 影响施工质量、降低了工效。为解决钢构件与钢筋施工过程的冲突, 项目应用 BIM 技术在钢结构深化设计的基础上对土建钢筋有进行优化排布并提出以下 3 种方案:(1) 钢构件上安装钢筋接驳器, 将钢筋与钢构件连接端头车出螺纹, 安装时钢筋拧入接驳器固定 (见图 1) ;(2) 钢构件上钢筋穿过的位置钻孔, 安装时钢筋直接穿过钢构件 (见图 2) ;图 1 钢筋与接驳器连接 下载原图图 2 钢筋穿孔深化 下载原图(3) 钢筋与钢
6、构件冲突位置加设劲板, 安装时钢筋与劲板焊接固定 (见图 3) 。在选择钢筋连接方式时第 2 种开穿筋孔的方式仅适用于钢筋和腹板产生冲突时采用。而第 1、3 种方式在钢筋与翼板、腹板冲突时均适用。依靠传统的二维图纸深化设计, 很难将这么多的钢筋穿孔、连接的位置做到准确把握, 通过导入CAD 图纸建立三维模型后, 将两专业的构建进行优化设计后, 为保证钢筋全数通过, 经过多次调整, 最终得到 BIM 模型, 并由 BIM 模型形成深化设计图纸并交付工厂加工 (见图 4) 。现场施工期间, 钢结构钢筋开孔和钢筋接驳器定位准确, 大幅度的提高了施工速度。图 3 钢筋与加劲板连接 下载原图图 4 深化
7、后的 CAD 图纸 下载原图2.2 连梁交叉斜筋及对角暗撑节点钢筋密集且施工难度大根据混凝土结构设计规范GB50010-2010, 剪力墙及连梁章节中有明确的规定, 对于一、二级抗震等级的连梁, 当跨高比不大于 2.5 时, 除普通箍筋外宜另配斜向交叉钢筋, 其截面限制条件及截面受剪承载力可按下列规定计算。(1) 当洞口连续截面宽不小于 250mm 时, 可采用交叉斜筋配置。(2) 当连梁截面宽度不小于 400mm 时, 可采用集中对角斜筋配筋或对角暗撑配筋。本工程的核心筒外侧一周连梁截面宽度为 400mm600mm, 均采用对角暗撑配筋 (JC) 、内侧的连梁截面宽度为 250mm、300m
8、m, 均采用交叉斜筋配筋 (JX) 。JX、JC 梁的使用较为少见, 针对施工作业人员难以理解其细部做法, 钢筋下料不准确、施工工序不正确致使钢筋无法按要求排布等原因, 选取最为复杂的地下一层的连梁 LL (JX) 、LL (JC) 的配筋为例, 运用 Tekla 软件进行建模, 并形成三维视图 (图 5、图 6) 。对施工作业人员进行三维技术交底, 从三维角度阐明其细部做法, 并强调施工工序, JX 梁依次绑扎折线筋、主筋、对角斜筋、四角拉筋、箍筋, JC 梁依次绑扎对角斜筋、暗撑箍筋、主筋、箍筋。通过 BIM软件的三维测量功能, 对折线筋、交叉斜筋三维测量, 解决了二维图纸下料不准确、锚固
9、长度不够、折线筋角度过大或过小的困难。5 JX 梁的二维与三维图图 下载原图图 6 JC 梁的二维与三维图 下载原图2.3 钢筋桁架楼承板变截面处钢筋细部节点为便于玻璃幕墙分割, 本工程幕墙埋件为水平槽式埋件, 水平槽式埋件埋设于比主楼外围钢结构桁架楼承板边缘标高低 200mm 的楼承板中, 下沉式楼承板与主楼楼承板一同浇筑, 待幕墙龙骨安装完毕后, 将下沉部位用陶粒混凝土浇至高跨楼承板面平 (如图 7) 但由于本工程的下沉式楼承板水平方向呈 510夹角, 楼承板需要进行切割, 耗时耗力, 浪费严重, 且下沉部位与不下沉部位需要支设模板, 模板需要准确开槽, 以便高跨的楼板钢筋的伸出并锚固进低
10、跨楼板, 多种钢筋交错排布, 操作空间小, 施工难度大, 施工质量难以保证。经过利用 Tekla 对钢梁、钢筋桁架楼承板及钢筋建立 BIM 模型 (图 8) , 对钢筋进行排布, 准确的定位钢筋伸出高跨板的部位, 提前对高低跨的模板开槽, 对低跨楼承板在软件中进行 3D 切割, 并行成平面图, 交付工厂加工, 准确的加工出构件。通过 BIM 三维可视化的先进技术, 以视频展示的形式提前对现场作业人员进行技术交底, 明白其节点处钢筋的排布, 避免了由于二维图纸表达不清带来的返工, 节约了材料、时间、成本。3 结语随着基于 BIM 信息化模型的出现, 项目的协同设计、协同管理技术的快速普及, BI
11、M 技术在项目协同深化设计上的应用也越来越广泛, 这些都是传统二维图纸无法比拟的。在复杂节点的深化、提前发现与解决施工问题而节省的资金等几个方面带来的效益较为可观, 在工程实际中的应用效果明显, 对于施工体量大、结构造型复杂的工程而言, 选择 BIM 建模来进行复杂钢筋节点的深化设计, 是一种行之有效、具有一定经济效益的选择, 与此同时, 也可以在一定程度上提升企业的形象与竞争力。图 7 楼承板变截面处钢筋细部节点剖面图 下载原图图 8 楼承板变截面处钢筋细部节点剖面图三维图 下载原图参考文献1江宇冠, 吴平春等.BIM 技术在某工程复杂节点钢筋设计中的应用J.施工技术, 2013 (42) . 2霍永君, 刘鹏等.BIM 技术在辅助异形钢劲性柱施工中的应用J.施工技术, 2016 (45) .
