BIM技術在地下室外墻裂縫控制中的應用

文/杜向輝、王昱凡、軒超 中國建筑第八工程局有限公司西北分公司 陜西西安 710054

BIM技術在地下室外墻裂縫控制中的應用

文/杜向輝、王昱凡、軒超 中國建筑第八工程局有限公司西北分公司 陜西西安 710054

隨著現代建筑業的不斷發展和越來越多建筑對建筑物本身的抗震要求以及現代社會“以人為本”的基本理念，安全、可靠的結構形式和使用功能一直以來都是人們所關心的話題，以下就BIM技術在結構中可能出現的質量問題的預控作用進行闡述說明。

近幾年，無論是在招投標階段、施工過程各階段，特別是各安裝單位管道、管線、吊頂等施工階段，BIM技術起到了決定性作用。西安酷派信息港一期工程（1#綜合樓）項目（注：以下簡稱“本工程”）在地下室結構施工階段前，針對地下室結構外墻有可能出現有害裂縫情況，利用BIM技術進行建模，結合力學知識進行理論分析和制定相應地預防措施。

1.應用背景

本工程建筑面積為35325.75m2，整個建筑形式呈“扇形”布置，地下室建筑面積約8700 m2，使用功能為車庫、人防和設備房等，地下室層高5.6m,外墻為300mm厚混凝土擋土墻。一層框架梁直接支撐在擋土墻頂部，且地下室擋土墻連成一個整體，中間無框架柱分隔，此為大跨度，高荷載問題。

地下室擋土墻在承受外側填土壓力的同時，承受上部框架梁及次梁壓力，可近似視作等間距集中荷載，在梁底兩側角部產生應力集中現象，在混凝土結構承受拉應力能力較差的情況下，極易在擋土墻上產生由梁根部延伸出的斜向裂縫。

地下室擋土墻所用材料為P6防水混凝土，若因應力集中效應產生通縫，則嚴重影響地下室擋土墻的防水效果。

該工程地下水位較高，若地下室外墻防水措施存在缺陷，則極易產生漏水、滲水現象。若在地下室回填完成后，發現有漏水、滲水現象，則需要將已回填的肥槽挖開進行修補，造成返工，甚至會造成室外完成地面的破壞，承擔高額經濟損失。

考慮對地下室擋土墻進行BIM建模，對模型施加荷載后進行內力分析，找出裂縫易開展的薄弱部位，采取針對性措施。

2.BIM模型建立

應用BIM技術事先建立地下室外墻及梁板模型，根據現場實際堆載及土方回填情況添加荷載，使擋土墻模型處于與實際受力情況相近的荷載環境中。

工程主體結構模型地下室擋土墻分析單元模型

為便于計算和分析，我們將連成一體的擋土墻進行分割，每段擋土墻構件分割長度為10000mm（框架梁跨度為9000mm，為保證計算的準確性，構件邊界每邊向外延伸500mm），

3.內力分析

將側向土壓力、覆土壓力及框架梁傳遞的壓力及彎矩等荷載帶入分析模型進行單跨擋土墻構件的內力分析，得到內力分布圖及相關數據。

分析模型內力分布圖

根據擋土墻分析模型內力分部圖，結合混凝土結構承受拉應力易產生裂縫的特點，可以得出，梁底兩側為擋土墻的拉應力應力集中點，根據拉應力分析圖，擋土墻梁底兩側極易產生斜向裂縫。裂縫開展由梁根部向墻體沿45°角延伸。

4.裂縫防治措施

為防止斜向裂縫的產生，考慮在梁底兩側增加三道45°附加鋼筋來控制斜向裂縫的產生，并在外墻涂料防水施工時，將梁底向下500mm的范圍視為防水薄弱部位，并在該范圍內增加一道防水附加層，以減輕擋土墻應力集中現象對地下室外墻防水施工的影響，在出現輕微裂縫的情況下保證不出現滲漏現象。

梁底附加鋼筋圖外墻防水附加層布置圖

5 實際應用情況

工程前期施工的施工段，由于當時模型尚未建立，故未按照分析模型進行加強，此段外墻出現45°斜向裂縫，最大裂縫寬度達到0.9mm，陰雨天時進行觀測，發現個別裂縫處出現嚴重滲漏現象

前期未采取措施擋土墻面滲漏現象后期采取措施后擋土墻面

后期施工的施工段按照分析模型進行了加強施工，擋土墻混凝土養護至28d后進行裂縫檢測，發現此施工段處擋土墻裂縫數量大大減少，最大裂縫寬度為0.2mm，且未發現通縫。陰雨天進行觀測時未發現有滲漏現象。

6 應用總結

此工程根據地下室擋土墻的大跨、高荷載的特點，應用BIM技術建立分析模型，找出易產生裂縫的薄弱部位，提前采取加強措施加以防治，避免了后期若出現結構裂縫的復雜的修補工作，以及地下室外墻的滲漏風險，綜合經濟效益顯著，為類似工程提供借鑒經驗。

[1]建筑施工手冊：（第五版）。《建筑施工手冊》（第五版）編寫組。北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2]中華人民共和國國家標準。建筑工程施工質量驗收統一標準（GB50300-2013）。北京建筑工業出版社，2013.

[3]中華人民共和國國家標準。混凝土結構設計規范（GB50010-2010）。北京：中國建筑工業出版社，2010.

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BIM；外墻裂縫；控制措施

BIM; wall crack; control measures