BIM技术在地下室外墙裂缝控制中的应用

文/杜向辉、王昱凡、轩超 中国建筑第八工程局有限公司西北分公司 陕西西安 710054

BIM技术在地下室外墙裂缝控制中的应用

文/杜向辉、王昱凡、轩超 中国建筑第八工程局有限公司西北分公司 陕西西安 710054

随着现代建筑业的不断发展和越来越多建筑对建筑物本身的抗震要求以及现代社会“以人为本”的基本理念，安全、可靠的结构形式和使用功能一直以来都是人们所关心的话题，以下就BIM技术在结构中可能出现的质量问题的预控作用进行阐述说明。

近几年，无论是在招投标阶段、施工过程各阶段，特别是各安装单位管道、管线、吊顶等施工阶段，BIM技术起到了决定性作用。西安酷派信息港一期工程（1#综合楼）项目（注：以下简称“本工程”）在地下室结构施工阶段前，针对地下室结构外墙有可能出现有害裂缝情况，利用BIM技术进行建模，结合力学知识进行理论分析和制定相应地预防措施。

1.应用背景

本工程建筑面积为35325.75m2，整个建筑形式呈“扇形”布置，地下室建筑面积约8700 m2，使用功能为车库、人防和设备房等，地下室层高5.6m,外墙为300mm厚混凝土挡土墙。一层框架梁直接支撑在挡土墙顶部，且地下室挡土墙连成一个整体，中间无框架柱分隔，此为大跨度，高荷载问题。

地下室挡土墙在承受外侧填土压力的同时，承受上部框架梁及次梁压力，可近似视作等间距集中荷载，在梁底两侧角部产生应力集中现象，在混凝土结构承受拉应力能力较差的情况下，极易在挡土墙上产生由梁根部延伸出的斜向裂缝。

地下室挡土墙所用材料为P6防水混凝土，若因应力集中效应产生通缝，则严重影响地下室挡土墙的防水效果。

该工程地下水位较高，若地下室外墙防水措施存在缺陷，则极易产生漏水、渗水现象。若在地下室回填完成后，发现有漏水、渗水现象，则需要将已回填的肥槽挖开进行修补，造成返工，甚至会造成室外完成地面的破坏，承担高额经济损失。

考虑对地下室挡土墙进行BIM建模，对模型施加荷载后进行内力分析，找出裂缝易开展的薄弱部位，采取针对性措施。

2.BIM模型建立

应用BIM技术事先建立地下室外墙及梁板模型，根据现场实际堆载及土方回填情况添加荷载，使挡土墙模型处于与实际受力情况相近的荷载环境中。

工程主体结构模型地下室挡土墙分析单元模型

为便于计算和分析，我们将连成一体的挡土墙进行分割，每段挡土墙构件分割长度为10000mm（框架梁跨度为9000mm，为保证计算的准确性，构件边界每边向外延伸500mm），

3.内力分析

将侧向土压力、覆土压力及框架梁传递的压力及弯矩等荷载带入分析模型进行单跨挡土墙构件的内力分析，得到内力分布图及相关数据。

分析模型内力分布图

根据挡土墙分析模型内力分部图，结合混凝土结构承受拉应力易产生裂缝的特点，可以得出，梁底两侧为挡土墙的拉应力应力集中点，根据拉应力分析图，挡土墙梁底两侧极易产生斜向裂缝。裂缝开展由梁根部向墙体沿45°角延伸。

4.裂缝防治措施

为防止斜向裂缝的产生，考虑在梁底两侧增加三道45°附加钢筋来控制斜向裂缝的产生，并在外墙涂料防水施工时，将梁底向下500mm的范围视为防水薄弱部位，并在该范围内增加一道防水附加层，以减轻挡土墙应力集中现象对地下室外墙防水施工的影响，在出现轻微裂缝的情况下保证不出现渗漏现象。

梁底附加钢筋图外墙防水附加层布置图

5 实际应用情况

工程前期施工的施工段，由于当时模型尚未建立，故未按照分析模型进行加强，此段外墙出现45°斜向裂缝，最大裂缝宽度达到0.9mm，阴雨天时进行观测，发现个别裂缝处出现严重渗漏现象

前期未采取措施挡土墙面渗漏现象后期采取措施后挡土墙面

后期施工的施工段按照分析模型进行了加强施工，挡土墙混凝土养护至28d后进行裂缝检测，发现此施工段处挡土墙裂缝数量大大减少，最大裂缝宽度为0.2mm，且未发现通缝。阴雨天进行观测时未发现有渗漏现象。

6 应用总结

此工程根据地下室挡土墙的大跨、高荷载的特点，应用BIM技术建立分析模型，找出易产生裂缝的薄弱部位，提前采取加强措施加以防治，避免了后期若出现结构裂缝的复杂的修补工作，以及地下室外墙的渗漏风险，综合经济效益显著，为类似工程提供借鉴经验。

[1]建筑施工手册：（第五版）。《建筑施工手册》（第五版）编写组。北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]中华人民共和国国家标准。建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2013）。北京建筑工业出版社，2013.

[3]中华人民共和国国家标准。混凝土结构设计规范（GB50010-2010）。北京：中国建筑工业出版社，2010.

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BIM；外墙裂缝；控制措施

BIM; wall crack; control measures