BIM技术在钢骨混凝土结构深化设计与施工中的应用

(整期优先)网络出版时间:2021-02-24
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BIM技术在钢骨混凝土结构深化设计与施工中的应用

于志华

哈尔滨工业大学建筑设计研究院  黑龙江哈尔滨 150090


摘要:BIM是建筑信息模型BuildingInformationModeling的英文缩写,是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具,通过对建筑的数据化、信息化模型整合,在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递,使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对,为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础,在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。BIM具有可视化、协同性、模拟性、优化性和可出图性等主要特点,在工程建设过程中应用BIM技术,发挥其特点,使工程建设全过程信息化,提高协同工作效率,对减少工程变更,避免返工,保证工期,降低成本等方面具有重要意义。

关键词:BIM技术;钢骨混凝土;深化设计;施工

引言:钢骨混凝土结构与普通结构相比,有着材料多样、节点复杂、施工碰撞问题多等特点,因此,对施工图纸的信息化程度、施工精准度和进度控制等各方面都提出了更高的要求,引入BIM技术进行施工前的深化设计和施工中的信息化协同,能够有效避免传统二维图纸深化设计与施工中的缺陷,避免误工返工,能显著提高施工效率和信息化水平。

1钢骨混凝土结构的特点

钢骨混凝土结构是在钢筋混凝土结构构件中加入型钢的一种混合结构,常采用H型钢、方形截面型钢或圆形截面型钢作为钢骨形成钢骨混凝土结构。与钢结构相比,有着刚度大,变形小,耐久性和耐火性好等特点;与钢筋混凝土结构相比,具有承载力高,抗震性能好等特点。另外,在某些混合结构工程中,从钢筋混凝土结构转换为钢骨混凝土结构、从钢筋混凝土结构转换为钢结构时起到了过渡的作用。因为构件使用的材料多样,钢骨混凝土结构比普通结构有着节点复杂,施工难度大,施工周期长等特点,再加之施工图表达往往达不到工厂加工深度和现场安装施工精度要求,施工前的进一步深化设计就显得尤为重要,但目前的深化设计大部分还是以传统二维深化设计为主,存在一些不足之处,基于BIM技术的深化设计更具有优势和应用价值。

2 BIM技术应用存在的问题

2.1BIM技术的应用

应从源头开始BIM技术应从规划、设计阶段就开始应用,也就是实现正向应用,而不是目前的翻模状态,设计阶段的BIM模型可共享于施工、运维阶段,这样将避免重复劳动,节省建模成本。

2.2BIM软件缺乏,技术不够成熟

BIM主流平台软件以美国Autodesk公司的Revit软件为主,国外软件与国内规范的结合度、构造做法的匹配度等诸多方面还需要进一步融合。国内BIM软件在综合应用、协同应用等很多方面技术不够成熟,需要进一步的更新换代。

2.3BIM技术人才短缺

BIM技术在国内应用时间较短,企业获得BIM技术人才主要通过招聘高校毕业生和通过自主培训的方式,尽管国内建筑类高校或多或少开设了BIM相关课程,但毕业生在实际工程中应用BIM,并有所成绩,需要时间和实践的考验,真正能够应用BIM为企业创造价值,既懂技术又懂管理的复合型人才少之又少。这也是目前BIM应用与发展过程中制约企业应用BIM技术的因素之一。

2.4BIM应用点不明确

目前的BIM应用有一部分是甲方要求,还有一部分是为评奖或提高企业知名度,大部分企业还是未能准确定位项目BIM应用点,实现BIM应用价值。

3 BIM技术在钢骨混凝土结构深化设计与施工中的应用

钢骨混凝土结构施工中,主要在以下几个复杂节点处较难施工,引入BIM技术对这些复杂节点进行深化设计,在深化设计过程中反复进行施工方案推敲,最终形成合理优化的施工方案,降低现场施工难度,提高施工速度和准确度。

3.1钢骨混凝土梁与钢骨混凝土柱节点深化设计应用

钢骨混凝土梁与钢骨混凝土柱的节点深化设计主要考虑柱纵筋与梁型钢翼缘碰撞问题和梁纵筋与柱型钢翼缘的碰撞问题。柱纵筋与梁型钢翼缘碰撞时,采用穿孔的方式,但穿孔数量要严格控制,并充分考虑钢筋穿孔对型钢翼缘的削弱作用;梁纵筋采用部分绕过柱型钢,部分与柱型钢翼缘采用套筒连接的方式。

3.2钢筋混凝土梁与钢骨混凝土柱节点深化设计应用

钢筋混凝土梁与钢骨混凝土柱的节点深化设计主要考虑梁纵筋与柱型钢腹板的碰撞问题。梁纵筋采用部分绕过柱型钢,部分在柱型钢腹板穿孔的方式通过,穿孔数量应控制在腹板面积的25%以内。

3.3钢梁与钢骨混凝土柱节点深化设计应用

钢梁与钢骨混凝土柱的节点深化设计主要考虑柱纵筋与钢梁翼缘的碰撞问题。柱纵筋与钢梁翼缘碰撞时,可采用钢梁翼缘穿孔的方式或采用钢梁翼缘上下焊接牛腿,柱纵筋与牛腿焊接的方式。如采用穿孔方式,要严格控制穿孔数量,如采用焊接牛腿的方式,牛腿钢板对应的钢梁翼缘内侧平面内焊接加劲肋。最后,所有型钢穿孔位置、直径、间距和牛腿、加劲肋焊接等信息反馈到钢构件制作工厂,在工厂穿孔焊接成品,运回施工现场进行安装。

4 BIM技术在钢骨混凝土结构深化设计与施工中的应用优势

4.1可视化程度高,容易发现问题

在钢骨混凝土结构施工中,复杂节点的施工一般是根据节点详图或结合相关图集进行,而详图或图集表达也是通过传统的二维图纸表达,这在节点较复杂时,存在表达难、甚至表达不清等问题,再加之施工技术人员对图纸的理解能力不同,在从二维图纸向实体施工过程中容易出现偏差,影响后续工作。采用BIM技术对复杂节点进行深化设计后,可直观地发现钢筋与钢骨的关系和碰撞等问题,为施工带来极大的方便,并提高了准确度。

4.2提高施工速度,避免返工

在BIM深化设计过程中各方参与,根据深化设计成果制定出合理的施工方案,现场只需按方案执行实施即可,不存在施工过程中的方案二次讨论和变更,保证了施工的顺畅度,提高了施工速度,避免返工现象的出现。

4.3节约成本

BIM深化设计一般由专门技术人员在现场施工前提前完成,不占用施工进度时间,也就是在施工准备阶段就把下一步的施工方案已经制定完成,在下一道工序施工时缩短工期,节约成本。

4.4信息化、自动化程度高

有了信息化的BIM深化设计模型,可以利用移动设备在施工现场对模型与实物进行对照讨论和技术交底,还可以利用BIM深化设计模型直接生成结构任何部位、任意角度的二维图纸,实现结构复杂部位多角度精准施工,也为下一步实现工厂数字化、自动化生产构件提供了必要的信息基础。

4.5创新施工管理模式

BIM深化设计可由设计单位、施工单位或第三方深化设计公司进行设计。目前,有BIM技术人才的施工企业一般自己进行深化设计,还没有配备BIM技术人员的施工企业一般委托专业深化设计公司进行深化设计,这增加了总包单位的成本支出,也增加了此类施工企业引进BIM技术人才的需要,使企业的职能部门和管理结构发生变化。此外,引入BIM技术以后,施工相关各方围绕BIM模型进行施工方案讨论和论证,解决了传统图纸施工中各方各工种在互相衔接和协调性方面的问题,大大提高了协同工作效率。

结束语:随着BIM技术的日益成熟和普及应用,BIM技术以其更加可视化、信息化、协同化、精细化的优势逐渐取代传统的二维设计将是行业发展的大趋势。尤其在复杂工程项目施工中引入BIM技术进行深化设计,在可视化的模型平台上参建各方进行协同讨论,有效地避免传统二维图纸中较难发现和容易忽略的图纸碰撞等问题,提出合理化意见,形成更加优化的施工方案,减少施工偏差,提高施工精准度,缩短工期,降低施工成本。因此,BIM技术是未来建筑业精细化施工和信息化施工的重要基础,BIM技术在建筑工程深化设计与施工中的应用也将更加深入和广泛。

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