BIM技术在复杂钢混节点中的应用研究

（中国建筑第二工程局有限公司,北京 100160）

随着项目管理技术的不断提升,工程施工资源配置、优化需求不断提高,采用BIM 技术辅助施工成为重要的创效手段。施工前采用BIM 技术进行深化设计,应用BIM 技术模拟施工的不同阶段、各个专业、各个工序,尤其是复杂节点的施工模拟,将发现的问题进行分析研究、优化,并利用优化后的成果进行三维可视化交底,降低施工难度的同时,可节约项目协调中的沟通时间,切实为项目创造效益。

1 工程概况

昆明春之眼商业中心建设项目位于昆明市中央核心区域,占地面积约4 万m2,总建筑面积约60 万m2,由2 栋超高层摩天大厦与高端商业中心组成。项目裙房地下室设有5 层,为钢筋混凝土框架结构；裙房地上9 层,为钢框架+支撑结构。主塔共77 层,高度407m,结构形式为钢骨核心筒+巨柱外框架体系,核心筒由劲性钢柱、连梁及钢板剪力墙组成,外框架由巨柱、钢管柱、钢梁、伸臂桁架及斜撑组成,并设置粘滞阻尼器和屈曲约束支撑,满足9 度抗震构造措施要求。副塔共71 层、高度308m,结构形式为钢框架+支撑筒体结构,核心筒由56 根箱形柱、斜撑及钢梁组成,钢框架由圆管柱及钢梁组成。

2 BIM技术应用目标

应用BIM 技术建立三维模型,检查复杂钢混节点的钢筋碰撞问题。

通过对复杂节点深化设计,对钢筋进行合理排布,提前解决施工问题,为施工创造条件,提高现场安装效率,达到降本增效的目的。

3 BIM技术在复杂钢混节点中的应用

3.1 BIM技术在钢板剪力墙钢筋节点的应用

利用BIM 技术模拟施工节点,提前进行钢板墙设计,深化钢筋安装节点。提前加工焊接钢板墙搭筋板,便于钢筋与钢板、钢骨焊接；提前加工留设穿筋孔及接驳器,便于箍筋穿透及连接。通过模型节点优化,解决节点冲突问题,大幅降低施工难度,提升施工效率、节约施工成本。

3.1.1 暗柱封闭箍筋连接节点优化

利用Revit 软件建立钢板剪力墙模型,模型中显示钢板墙的封闭箍过长,且箍筋与钢板碰撞,无法直接闭合安装。经设计同意后,在钢板墙相应位置留设搭筋板,将圈箍优化为U 型分段箍,如图1 所示,箍筋与搭筋板焊接,使箍筋与钢板墙形成有效连接。

图1 暗柱封闭箍筋连接节点优化

3.1.2 单肢箍连接节点优化

钢板墙BIM 模型中单肢箍与剪力墙无法有效连接,需要采用焊接或者接驳器连接,施工工序繁琐,施工成本较高。为简化单肢箍安装工序,降低施工成本,应用BIM 技术将单肢箍连接形式优化成勾筋板连接,如图2 所示。在钢板墙上留设竖向间断式搭筋板,并将架立筋焊接于搭筋板上,单肢箍直接与架立筋勾拉连接,使得单肢箍安装效率极大提高。

图2 单肢箍与钢板墙连接节点优化

3.1.3 连梁钢筋与钢骨柱碰撞节点优化

钢骨连梁与钢骨柱钢筋碰撞时,钢骨柱阻碍了梁纵向钢筋的连通。为保证梁纵向钢筋有效连接,在钢骨柱两端分别留设接驳器或搭筋板,如图3 所示。

图3 连梁钢筋与钢骨梁碰撞节点优化

3.1.4 柱钢筋与连梁钢骨碰撞节点优化

柱钢筋与连梁钢骨碰撞时,钢骨梁阻碍了柱筋纵向钢筋的连通,为适应安装顺序,保证柱筋有效连接,钢骨柱顶增设搭筋板,底增设接驳器,如图4 所示。

图4 柱钢筋与连梁钢骨碰撞节点优化

3.2 BIM技术在环梁钢筋节点的应用

根据CAD 平面图、剖面图、立面进行三维建模,通过模型直观地将节点处钢筋排布存在的问题展现出来,并通过BIM 技术进行优化处理。优化后的模型如图5 所示。

图5 环梁节点模型

3.2.1 环梁钢筋与锚栓碰撞处理

环梁主筋、腹筋、箍筋均与CFT 柱栓钉产生碰撞,需要对钢筋重新排布,有效避开栓钉。传统的二维排布不能直观地表达清楚,项目利用BIM 技术在模型中直接对钢筋重新排布,根据相关规范制定钢筋排布原则,在保证钢筋间距、数量的前提下,合理确定钢筋位置,提前解决钢筋与栓钉的碰撞问题。

3.2.2 环梁钢筋的优化放样

环梁节点主要由CFT 柱、环梁、矩形梁3个分项组成。其中环梁施工难度最大,环梁主筋为C25 有9 种大小,腹筋C16 有2 种大小。由于CFT 柱加工时分段为两层一截,柱表面焊有10cm 长的栓钉。若环梁钢筋从CFT 柱顶套下,会受到大量栓钉的影响,施工难度大,操作性不强。为保证施工质量及施工进度,技术人员提出将环梁主筋优化为两个半圆形,安装完成后采用单面焊进行焊接。经多次协商调整,此方案得到设计认可,能达到设计要求。

在环梁施工前应用BIM 技术进行钢筋放样,根据钢筋排布规则计算出每根主筋直径、周长、弯曲弧度及焊接长度,并逐根放样,方便现场加工,如图6 所示。

图6 环梁主筋放样

3.2.3 环梁钢筋节点施工模拟及交底

应用BIM 技术对环梁节点安装进行模拟,利用三维模型针对钢筋的安装顺序、注意事项进行可视化交底。

3.3 BIM技术在劲性柱与交叉梁节点钢筋优化中的应用

通过BIM 技术建立劲性柱与交叉梁节点钢筋模型,模型中交叉梁贯通筋相关碰撞。为解决交叉纵筋的碰撞问题,应用BIM 技术在控制梁顶标高的前提下,通过调整搭筋板标高、弯折钢筋的方式进行碰撞避让,如图7 所示。

事先通过BIM 进行弯折钢筋翻样,并提前交付钢筋加工,保证钢筋弯折质量,满足现场施工要求。

图7 劲性柱与交叉梁节点钢筋优化

4 结语

通过BIM 技术的应用解决了春之眼商业中心项目钢板剪力墙钢筋较密集部位的施工难题,优化出搭筋板、勾筋板等连接形式,保证了钢板剪力墙的施工质量。解决了复杂钢混节点钢筋受阻、钢筋碰撞等问题,对节点异形钢筋进行放样,密集钢筋合理排布,避免施工过程的返工现象。通过对工人进行三维可视化交底,使钢结构复杂节点施工达到高质量、高效率的目的。