BIM技術在型鋼組合結構中型鋼墻柱深化設計的應用

白二飛 馮廣科

摘要：以BIM技術在型鋼組合結構中型鋼墻柱的深化設計為分析對象，分析傳統模式對型鋼組合結構中型鋼墻柱的深化設計與應用BIM技術對型鋼組合結構中型鋼墻柱的深化設計對比，結合實際情況應用BIM技術進行可視化模擬，做到精確分析鋼筋與型鋼柱碰撞，輸出施工圖紙，輔助施工方案編制及指導現場施工。

關鍵詞：BIM技術;可視化模擬;深化設計

一、型鋼混凝土組合結構能夠充分發揮型鋼與混凝土兩種材料各自的優點，具有承載力高、剛度大、延性和抗震性能好等突出優點，且造價相對較低，施工快捷方便，目前在國內外的應用越來越廣范。設計圖紙中含型鋼混凝土組合的施工圖中對鋼筋與型鋼柱的關系描述較為簡單，具體施工過程中缺乏指導性，需要施工單位或者專業分包單位進行二次深化，報設計單位確認后，再到現場放樣來完成相關工作，且大多通過人工計算定位開孔采用二維平面繪圖，存在工作量大宜出錯現象，不能形象的模擬施工過程，單一性較強，缺乏構件之間的關聯性，很難做到和施工現場相結合。采用BIM技術進行型鋼混凝土組合的二次深化設計和模擬放樣不是很普遍，因此采用BIM技術對型鋼混凝土結構中預埋型鋼柱進行二次深化設計，可以有效的規避這些問題，同時伴隨著BIM技術在建筑行業的迅速發展應用，及時有效的提前解決和預防一些工程問題。

二、傳統模式下型鋼組合結構中型鋼墻柱深化設計

型鋼混凝土結構中預埋型鋼柱深化設計是一項耗費大量人力物力的工作，建筑鋼結構又比較復雜，如何合理直觀地展現出構造復雜的節點成為深化設計的難點和重點。不僅要求深化設計人員有豐富的專業知識，還應對加工工藝、安裝過程有全面的了解，即使這樣也無法做到不出差錯。傳統模式只是用CAD綜合工廠加工制作、現場安裝等因素根據設計圖進行節點詳圖繪制，發現問題、解決問題。在鋼結構深化設計過程中，深化設計人員需同鋼結構廠要保持良好的溝通，不斷完善和調整優化方案。在實際安裝操作過程中也因優化后圖紙存在多多少少的問題，不能完全滿足現場實際施工要求，導致現場有遇到孔洞位置有偏移，使水平筋、箍筋無法穿過型鋼柱，就會對工程質量帶來影響，出現返工情況，因型鋼柱鋼板較厚，出現問題就得返廠從新切割，再運回施工現場吊裝焊接，如果定位開孔過程中出現錯誤較多，型鋼腹板截面損失率超過25%時要采用補強板進行補強，就會增加材料用料;這樣就會影響到后續的施工影響工程工期，影響工作效率。

三、BIM技術在型鋼組合結構中型鋼墻柱深化設計的應用

（一）鋼結構模型建立

根據圖紙情況組織相關技術人員就鋼結構問題與鋼結構分包單位進行研商最終確認施工方案及詳細鋼結構節點等，現場技術人員運用某鋼結構軟件將圖紙根據鋼結構施工方案情況精確計算過后確認尺寸建立鋼結構三維模型。將建立好的模型與鋼結構分包單位的技術人員再次進行研商后最終確認，按照鋼結構分包單位提出的相關問題進行模型修改，確認最終施工模型，輸出IFC格式模型文件。

（二）鋼筋模型建立

BIM技術人員通過魯班BIM鋼筋軟件建立鋼筋模型：因在BIM魯班鋼筋軟件中首個箍筋離板距離是默認高度也只有一個可修改數值，這樣就會導致模型中的每層箍筋在相同高度，箍筋與箍筋之間會出現碰撞情況，所以我們通過建立多個相同柱子不同箍筋屬性修改其計算設置中的首個箍筋離板距離數據來實現鋼筋的避讓，用自定義構件來代替對拉螺栓，然后將多個柱子模型組合到一塊來實現與現場相符合的鋼筋模型。

（三）模型文件互導與節點輸出

將鋼結構模型輸出的IFC格式模型文件運用魯班土建BIM應用下導入IFC功能導入魯班BIM土建軟件（魯班土建→BIM應用→導入IFC→選擇要導入文件→按IFC文件樓層→選擇樓層導入→增加樓層→選擇需要導入構件→導入完成）;因魯班土建輸出的格式文件導入魯班鋼筋后沒有軸網，所以無法定位，須我們在魯班土建中生成定位圖然后輸出（魯班土建→BIM應用→生成圖紙→生成平面圖→在BIM應用下輸出圖紙→框選需要輸出的圖紙→選擇文件夾保存→輸出完成）;處理過后將模型保存LBIM格式模型文件。

將魯班BIM土建軟件中保存的LBIM格式文件導入魯班BIM鋼筋到坐標（0，0）點，然后再將土建輸出的圖紙導入鋼筋再將圖紙移動到坐標（0，0）點;再將建立好的暗柱通過移動旋轉與鋼結構模型相結合;最終運用魯班鋼筋中的魯班節點功能輸出鋼筋節點詳圖。

（四）型鋼開孔及生成圖紙

運用魯班節點打開鋼筋節點詳圖，根據12SG904-1《型鋼混凝土結構施工鋼筋排布規則與構造詳圖》中型鋼穿孔要求修改穿孔孔徑及孔洞顏色;編輯設置數據后運用魯班節點中的型鋼開孔功能選擇鋼筋及鋼結構對鋼筋與鋼筋碰撞處開孔;

輸出排列圖：框選模型選擇排列圖形方向（俯視圖、主視圖、右視圖），因生成的排列圖還不能夠完全符合實際情況，所以我們要對其進行調整。設計圖紙要求上下層鋼板連接處必須在受剪較小和方便焊接的部位，一般伸至板面距離為1.3m，型鋼柱現場每層安裝時要從本層的1.3m處焊接至上一層，這樣就會出現跨樓層我們要對型鋼柱跨樓層處的孔洞間距做調整做到完全與現場施工符合;最后對排列圖進行標注，對孔洞橫向及縱向間距和開孔孔徑進行詳細的標注，最后將制作好的圖紙從軟件輸出DWG格式圖紙。

型鋼孔洞排列圖制作好之后，交由項目技術負責人審核后再提交設計院確認，圖紙設計院確認后交鋼結構分包單位加工開孔，鋼結構分包單位在工廠加工完畢后管理部派專人去復核開孔孔徑及定位是否加工準確，復核準確后鋼結構進場進行現場吊裝焊接施工。

四、結語：

通過應用BIM技術對型鋼混凝土結構中預埋型鋼柱的二次深化設計，相比傳統人工深化設計，通過BIM技術平臺，模擬施工現場可能遇到的施工問題，根據模擬施工反饋的信息進行調整，提前規避了各類影響施工問題的發生，避免了后續的返工處理，從而提高了施工效率，加快了施工進度，節約了材料，節約了成本。

參考文獻：

[1] 劉亞楠、楊柯紅、宋婷. 基于BIM技術的鋼結構深化設計研究[A]. 價值工程. 2017（27）.

[2] 龍期亮、黃錫山、陳棟. 型鋼混凝土組合結構節點深化設計及工程應用[A]. 施工技術.2013（24）

[3] 王偉雁 等. 鋼結構深化設計技術的研究[C]. 中國建筑2012年技術交流會， 2012-10-01.