基于BIM 技术的高层装配式钢结构住宅施工关键技术探究

2022-11-24李翠

陶瓷 2022年11期

李翠

(江苏联合职业技术学院南京分院南京 210000)

装配式钢结构住宅主要指提前在工厂完成相应的装配式钢构件和部品,在施工过程中直接运输至现场进行连接安装,从而建造成为高层住宅[1]。BIM 技术依托于建筑工程各环节有关信息数据,在此基础上形成建筑模型,借助信息技术将建筑工程不同阶段的数据通过集成后,体现在三维工程模型中,在该建筑模型中实现了建筑设计、施工的一体化,达到信息统一管理的目的,从而能够对建筑工程全生命周期进行管理[2]。通过BIM 技术所具备的三维可视化功能,能够使用建筑模型开展碰撞测试,不断修改优化建施工方案,减少施工的风险事件发生,降低返工率,从而加快施工进度。

1 工程基本情况

以某高层装配式钢结构住宅工程为例,该项目总体的建筑面积约达到145 827.73 cm2,其中地上建筑面积达到118 374.38 cm2,地下建筑面积达到27 453.35 cm2,如图1所示。

图1 项目钢结构BIM 模型

该项目建筑主体结构中,主要使用了H 型钢梁、矩形钢管混凝土柱等钢结构。项目共有21层,采取了由钢结构框架和支撑结构的方式,其中1～12楼采取扁柱和H 型钢梁框架以及支撑结构为主的体系。该装配式钢结构住宅工程所使用的钢量约为12 000 t,项目整体装配率达到88.73%。

2 工程重难点的技术解决方案

2.1 预埋地脚螺栓的定位和安装

2.1.1 重点技术解决措施

首先应该对控制柱地脚螺栓进行安装,随后对控制柱地脚螺栓开展分段调差,有利于保证钢柱整体的安装精确性[3]。将BIM 模型嵌入到已经构建完成的柱脚族中,开始自动运行识别程序对模型中立柱进行识别,得到柱脚模型,并自动对模型进行调整完善,形成柱脚定位样板和与之对应的明细表[4]。在施工现场完成控制柱地脚螺栓的安装后,通过三维放样机器人自动扫描施工现场,全方位扫查施工现场柱脚安装位置和模型中柱脚位置是否一致,减少安装误差出现,提升安装的精确性。同时还能够自动识别模型中立柱,形成柱脚节点,构建起地脚螺栓定位样板。

2.1.2 建立模型及样板

建立不同类型的柱脚节点以及地脚螺栓定位样板模块,创建形式多样的立柱、底板以及筋板,建立螺栓孔距离列。并在底板周围边界处作出螺栓孔,将螺栓垫、地脚螺栓以及地脚螺栓定位样板创建在对应的螺栓孔处。

2.1.3 建立工程模型及材料清单

结合项目工程实际要求,建立对应的轴网。并在轴网节点上建立立柱,在组件列表中选取柱脚节点和地脚螺栓定位样板模块[5]。再选择相应的立柱,就能够智能建立起柱脚节点模型。最后选取图纸及报告菜单栏,形成材料清单和施工图纸。

2.1.4 定位安装地脚螺栓定位样板

第一步先在地脚螺栓定位样本中详细标注出中心线,并和测量轴线保持完全一致,把地脚螺栓上端置入地脚螺栓定位样板对应的螺栓孔中,安装螺母。随后按照纵向的方向,在建筑钢管上安装地脚螺栓定位样板,根据测量轴线对轴线和标高进行相应的调整,如图2所示。

图2 施工现场预埋地脚螺栓

2.2 钢柱的安装

2.2.1 依托于BIM+RFID 技术安装钢柱

构建起融合BIM 技术和RFID 技术的信息处理系统,自动赋予钢柱相应的电子编码,形成RFID 电子标签,一方面可以无需接触,另一方面能够实现自动识别和进行无限追踪定位。在施工现场对成品钢构件进行检验的过程中,可以借助RFID 无线定位技术对现场验证工作提供辅助。同时在现场施工施工过程中,可以借助BIM 三维模型提供技术支持,通过BIM 和RFID 相结合的信息系统,能够对尚未完成和已经完成的构建进行智能识别,从而有效掌控施工现场的状况。

2.2.2 钢柱起吊

在吊装整体钢结构的过程中,通常情况下选择独立塔吊采取回转起吊的方法。吊装期间必须在起吊设备端部放置枕木。吊装过程中密切观察承载柱底端的情况,一旦和地面发生撕裂或者滑动受阻的情况,需要马上停止吊装。

2.2.3 安装首节钢柱

首先需要精准定位钢结构位置,检查基础基准线和标高数值,需要和工程设计要求相匹配。同时仔细查看地锚螺栓直径和暴露在外面的长度,对钢结构标出相应的编号。明确外形尺寸是否有误,确定连接板的方向及位置,在施工现场再次确认尺寸参数,对标高值进行测量。根据基础预埋件标高值,来确定第一节段钢承载柱标高。在进行安装之前测量标高值是不可或缺的重要步骤,需要确保基础位置标高设定高于地锚螺栓,通过钢板对高度值进行对应调整。在安装钢承载柱期间,需要借助水平仪再次检查标高值,进一步确认标高值无误后,在相应位置放置固定绳索,并引导塔吊吊装吊钩移动至目标位置。在重新确认标高值的过程中,将磁性铅垂线挂在柱体两端,观察柱体垂直度情况,在此基础上测量标高值。通过两套经纬仪从两个正交方向分别进行观察,校对核验钢柱垂直度情况。随后使用千斤顶将柱体底部撑起,合理调整钢柱垂直度。而对于柱体顶部进行调整时可以借助“地牛”进行辅助,在确认定位无误后,将临时固定架安装到位,紧紧捆绑住固定绳索,如图3所示。

图3 施工现场首节钢柱安装

2.2.4 吊装上节钢柱

在对上部节段进行安装时,需要观察两侧临时固定连接板状况,确保上一节段与下一节段钢柱之间保持紧密连接,使用节点板将其进行有效的固定连接。通过垂直吊装,在吊装至目标安装位置后,立即对临时连接板和安装螺栓紧度进行合理调整。同时对标高值进行相应调整,不断的核对检验上、下节段的对接头情况,避免发生扭转或错位现象,从而使高度偏差数据控制在标准要求的范围之内,如表4所示。对钢柱中心线进行调整,确保钢柱接头尺寸满足国家制定的标准要求,包括高层柱垂直度、标高值、扭曲值等指标,需要和安装尺寸相匹配,最终保证钢柱可以精准的放置在对应位置。通过利用具备较高强度的螺栓紧固结构,能够明显提升钢结构的刚度及其承载能力,从而到达项目工程的设计要求。同时,需要校对核验钢结构吊装接头位置是否合理,利用千斤顶或者“地牛”对具备进行调整,提高钢柱连接尺寸的精确性,使其和工程设计要求相匹配,如表5所示。

2.3 钢梁的安装

构建起融合BIM 技术和RFID 技术的信息处理系统,自动赋予钢梁相应的电子编码,形成无需接触且能够进行自动识别和进行无限追踪定位的RFID电子标签。在施工现场对钢梁进行检验的过程中,可以借助RFID 无线定位技术对现场验证工作提供辅助。同时在现场施工施工过程中,可以借助BIM 三维模型提供技术支持,通过BIM 和RFID 相结合的信息系统,对尚未完成和已经完成的构建进行智能识别,实现对施工现场进度的掌控。