BIM技术在地下室工程施工中的应用

谭要 涂振亚 夏铭

随着当前现代化水平不断提升，建筑行业也对建筑物抗震有了更高的要求，同时，“以人为本”的基本观念也时刻贯穿在整个结构的施工和使用过程中，结构的安全性、稳定性和使用功能一直以来都是人们关注的问题。本文基于BIM技术，以长沙开福区某房建项目为例，介绍BIM技术在结构施工过程中质量把控起到的关键作用，旨在促进BIM技术在地下室工程中的应用，为同行业及工程积累技术资料。

关键词：BIM技术;地下室工程;裂缝控制

近些年来，BIM技术得到了飞快的发展，不仅仅在招投标阶段，而且在施工过程中的各个阶段都得到了大量的应用，特别是地下室机电工程管线安装、吊顶阶段，发挥了极为关键的作用。

由于目前房建工程都面临工期紧张、施工压力大的问题，为了满足使用功能和建筑设计，越来越多的地下室工程采用了超长设计，一旦没有采取良好的质量管控措施，会对结构产生一定程度的影响，进而导致裂缝、渗水等问题的出现。而结构裂缝不仅仅会对地下室工程的整体性产生影响，还进一步的降低了地下室的抗渗、抗冻、耐久性等多种特性，影响其在使用阶段的正常性，而且也会加大后期维修成本。本文以长沙市开福区某房建项目为例（以下简称：本工程），针对其地下室工程施工，采用BIM技术建模，结合相关力学知识，分析施工过程中可能存在的质量缺陷问题，从而制定相应的控制措施。

1.工程背景

本工程地下室工程建筑面积为23082.49m，地下室建筑平面形式呈现内凹形，主要用作地下车库、人防以及入户架空层等，地下室分为一层/二层，其中最高层高为5.7m，人防剪力墙强度为C30，厚度为300。在地下室工程中，剪力墙顶板直接支撑框架梁，且整个剪力墙为一个整体，有着较大的跨度，承受着较高的荷载。

当地下室工程剪力墙直接承受上部框架的荷载时，由于荷载过大，且局部受力不均，会导致剪力墙下侧角处出现应力集中。如果混凝土结构没有较高的抗压强度，那么在其支撑壁上各个部位都会存在不同的受力差异，从而需要对其受力进行进一步研究分析。

本工程地下室剪力墙采用C30混凝土，掺P6抗渗添加剂，若是因为施工过程出现应力集中问题从而产生裂缝，那么就会严重影响地下室剪力墙的抗渗性和耐久性。

本工程临江，有着较高的地下水含量，若是不能够很好的保证地下室工程的质量，那么也会导致渗水问题的发生。如果在施工完后发现地下室剪力墙存在裂缝问题，那么就必须对其进行修复，必然会导致高额的维修成本。

基于此，本项目针对地下室剪力墙，建立了整体地下室的BIM模型，并对该模型进行模拟荷载试验，从而分析地剪力墙的受理特征，从内部受力进而确定产生裂缝的可能性和提出相应的预防措施。

2.BIM模型的建立

采用BIM技术，对本项目地下室工程建立全结构的模型，包括梁、板、墙、柱等构件，对现场施工过程中的受力荷载进行最不利情况下工况的模拟，确保地下室工程模型能够很好的反映与实际受力情况相近的荷载环境。

为了简化计算，便于分析，在建模过程中将地下室剪力墙进行分隔，划分剪力墙单元长度为50m长。下图1为地下室结构模型。

3.结构受力分析

对模型进行荷载模拟的过程中，将侧向土压力、地下室顶板覆土荷载以及上部结构传递的压力以及弯矩简化为均布荷载和集中荷载带入单跨剪力墙构件，对其内力进行分析，能够得到相應的应力、弯矩及挠度分布图。

对模型受力情况进行分析统计，同时在相关学者的研究基础上，结合混凝土结构受拉承受力较差，易产生裂缝的特性，能够得出如下结论：剪力墙的拉应力集中呈现在梁底两侧位置，该处产生斜向裂缝的概率较大，同时，出现的裂缝存在从梁根45°角延展到墙体根部的趋势。

4.裂缝防治

裂缝的防治，主要从三个方面着手，即“防、放、抗”。

“防”主要就是从材料着手，合理的选用混凝土材料，采用有效的养护措施，从而将结构裂缝产生内因消除，降低混凝土的温度应力，减少收缩变形，同时后期的养护以及过程的施工管理也需要加强。

“放”也是目前应用比较多的一种方式，如在施工过程中，合理的设计温度后浇带，也可以采用跳仓法施工，减少早期混凝土成型后收缩变形产生的应力，同样也能够设置沉降后浇带，进一步的减少地基的不均匀沉降量。

“抗”主要就是对混凝土本身的特性进行提升，如设置预应力，在受力偏弱的位置附加抗裂钢筋，或者是采用补偿收缩混凝土降低收缩影响，也可以设置膨胀加强带等。

本工程中，为了预防斜向裂缝，采用了“抗”的方法，也就是在剪力墙上部梁底两侧附加三道钢筋，钢筋呈45°布置，同裂缝延展趋势一致，进一步的对斜向裂缝的产生进行控制。同时，在进行地下室工程外墙涂料防水时，设置防水附加层，高度为梁底下反500mm，确保进行外墙防水过程中不会受到地下室剪力墙应力集中的影响，同时也保证了在剪力墙上出现细微裂缝时不会产生渗漏。

5.应用效果

在本工程地下室开工的前期阶段，由于未建立地下室工程BIM模型，没能分析出结构受力特性，未进行局部墙体加强处理，从而存在个别外墙位置出现斜向裂缝，裂缝宽度近0.5mm，在雨天观测，能够发现裂缝位置会出现渗漏现象。因此，在对前期出现的裂缝进行修补之后。后期施工过程中严格按照模型分析结果进行了墙体加强措施。在养护28d混凝土后，进一步的对裂缝进行观测，发现地下室剪力墙墙体出现裂缝的数量极大的降低，而且，产生的裂缝宽度基本控制在0.2mm以内，未出现贯穿通缝以及渗漏情况。

6.结语

本工程地下室由于跨度较大，承受的荷载也更高，相对于一般普通地下室工程，由于其干缩程度、温度效应、不均匀沉降等原因，从而更加难以对裂缝进行控制。而且，对地下室剪力墙裂缝进行分析，不仅仅要对其裂缝的危害、产生的原因进行分析，同时也需要我们结合实际施工和现场经验，着手细节，将理论研究与现场实际结合起来。

本文应用BIM技术建立地下室结构模型，并对结构进行模拟荷载试验，进一步分析总结后找出墙体受力较为薄弱、易产生裂缝的部位，针对薄弱部位，在施工前有针对性的采取加强措施，提高墙体抗裂性能，从而降低了裂缝的产生，避免了后期维修成本的提升，同时也降低了地下室结构渗漏率，达到了很好的实际效果，旨在为类似工程积累技术资料，促进BIM技术在工程各方面的应用。

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作者简介：谭要（1993-），女，湖南株洲人，助理工程师，本科，研究方向：建筑工程。