BIM技术在钢结构深化设计中的应用

BIM技术在钢结构深化设计中的应用

梁亚东刘曦王怀宁

中建二局第一建筑工程有限公司北京100176

摘要：本工程含钢结构部分属于型钢混凝土结构，钢结构本身节点复杂，尺寸巨大；同时在与土建施工结合部位，钢筋的绑扎及搭接、模板的支设、混凝土的浇筑及振捣等方面均需要针对不同的施工情况对钢结构进行深化设计。本文针对BIM技术在钢结构深化设计中的应用，从上述角度出发进行深化过程描述，结合工程实际应用效果，阐述BIM技术在钢结构深化设计中应用的可行性及效果。

关键词：节点复杂；型钢混凝土；深化设计；BIM技术

1工程概况

1.1钢结构概况

环球西安中心一期项目位于西安市高新区高新三路以东、科技路以北、高新二路以西、光德路以南，建筑面积约40万㎡，共计五个单体，分别是地下车库、商业裙房、T3服务型公寓、T4服务型公寓、T5办公楼。

钢结构总量约9000吨（包含：T3塔楼2050吨、T4塔楼2500吨、T5塔楼3150吨、裙楼340吨）。

表1-1：钢结构分布情况表

图1-1：典型钢骨截面形式

1.2深化方式

采用Tekla+Revit软件的方式进行钢结构深化设计及图纸出具工作，相较于传统的二维CAD制图，在保证精确度的同时，三维展示效果更加明显，也免除了大量的制图工作。参考图集《型钢混凝土组合结构构造》04SG523以及《钢结构施工图参数表示方法制图规则和构造详图》08SG115-1及相关图纸要求，建立准确的三维模型，出具平面布置、节点剖面及构造详图等。

2实际应用

2.1钢结构节点深化

情况描述

在T4北侧3-G轴线上，ZHZ-2-GG柱在B3层至B2层处发生截面变化：腹板厚度由25mm加厚至50mm；翼缘宽度由600mm加宽至1000mm；截面由十字形截面转换成异形十字形截面。

优化原因

由于腹板板厚、翼缘宽度以及截面形状均发生变化，对于钢结构对位、不同厚度板材焊接、调垂等均造成了较大的施工难度。

优化方式

采用端板连接、变截面钢板过度的方式处理连接节点。在tekla软件中将钢结构模型建立完成，根据图集《型钢混凝土组合结构构造》04SG523以及《钢结构施工图参数表示方法制图规则和构造详图》08SG115-1，针对截面变化出进行三维模型建立并出具图纸，经设计院确认后发图至厂家进行加工。

2.2钢结构与土建施工结合部位深化

（1）钢筋搭接方面

情况描述

在梁与钢骨柱交接处，原设计梁主筋分三种情况锚固于柱内，第一种情况：梁主筋正对钢骨柱的翼缘处，此处主筋焊接于钢骨柱翼缘搭筋板上；第二种情况：梁主筋通过翼缘板之间的缝隙，沿着加劲板上部通过腹板上开的洞口穿过钢骨柱；第三种情况：梁主筋通过钢骨柱翼缘外侧穿过钢骨柱。其中需做设计优化的为第一种情况

优化原因

钢骨翼缘上焊接搭筋板，梁主筋焊接在搭接板上，考虑梁下端出现多排钢筋时，现场施工难度大，焊缝质量难以保证

优化方式

采用套筒代替搭筋板。在tekla软件中将钢结构模型建立，与此同时，将与钢柱相接处的框架梁中钢筋进行排布处理，采用并筋的方式避免此节点区域部分钢筋过于密集的情况。待钢筋排布完成后，在软件中进行三维放样，检查方案的可行性，效果显著。

（2）模板支设方面

情况描述

在钢骨柱与剪力墙连接为一体的情况下，模板加固为一难点。钢骨柱截面为1900×1900，剪力墙厚度为800mm，由于连接为一体，无法按照独立柱卡箍的方式进行加固，需采用对拉螺杆。

优化原因

在采用对拉螺杆的前提下，按照模板加固计算，螺杆水平间距为600mm，竖向间距为450mm，受限于柱内置1500mm宽度的钢骨，需在钢骨柱腹板处开设对拉螺栓孔洞。

优化方式

布置对拉螺栓孔洞开设图，由工厂进行加工。根据项目模板施工方案中对结构柱对拉螺栓的要求，在建立好的tekal模型中进行孔洞留设并出具施工图纸，下发至工厂进行加工。

Tekla出具图纸

（3）混凝土浇筑振捣方面

情况描述

在钢骨柱对接部位存在与钢柱截面同宽度的端板，在端板下部混凝土浇筑不允许存在空腔，振捣必须密实。

优化原因

由于端板的存在，混凝土只能从端板边缘向下浇筑，难以保证浇筑量的要求，且振捣器无法插入端板下部进行充分振捣，施工质量难以保证

优化方式

在端板上开设混凝土下料口以及振捣孔，并对洞口开设区域进行加固。在tekla软件中将钢结构模型建立完成，根据图集《型钢混凝土组合结构构造》04SG523以及《钢结构施工图参数表示方法制图规则和构造详图》08SG115-1，进行开孔区域的加固，出具图纸后发送至工厂进行加工，实际使用效果良好，混凝土浇筑密实，振捣方便。

结语：

通过BIM技术中Revit软件及Tekla软件的结合使用，将复杂的钢结构连接节点、型钢混凝土结合部位，如：钢筋的搭接、模板支设对拉螺栓孔的留设、混凝土浇筑口及振捣口的留设及加固处理等，在满足现场施工的需要、符合设计院及规范图集要求、保证现场施工安全及质量的的前提下，按照设计意图高效准确地进行钢结构的深化设计，达到良好的实际施工效果。同时，为以后的类似型钢混凝土结构施工提供了丰富的实践经验，在推广项目信息化施工的同时，对施工团队的成长也起到了助推的作用。

参考文献：

[1]《型钢混凝土组合结构构造》04SG523

[2]《钢结构施工图参数表示方法制图规则和构造详图》08SG115-1