BIM技術(shù)在高層建筑鋼大模板中的應(yīng)用

何 剛,陳昌俊,李 均

(中國(guó)五冶集團(tuán)有限公司,四川成都 610000)

BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，具有模型空間可視化溝通、動(dòng)態(tài)模擬與檢查、數(shù)據(jù)分析等優(yōu)點(diǎn)，本文將BIM技術(shù)引入鋼大模板體系中，將BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)和鋼大模板優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，總結(jié)BIM技術(shù)與鋼大模板先進(jìn)施工方法結(jié)合的施工工藝和關(guān)鍵技術(shù)，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 鋼大模板管理難點(diǎn)

(1)主體結(jié)構(gòu)門、窗、洞口周邊幾何尺寸偏小的二次結(jié)構(gòu)柱、過(guò)梁等，不能確保二次結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

(2)外墻設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)線條多、形狀復(fù)雜，導(dǎo)致鋼大模板設(shè)計(jì)復(fù)雜、模板難以安拆、難以保證施工質(zhì)量。

(3)墻梁交接部位梁窩處鋼筋復(fù)雜，預(yù)留難度大，難以保證梁窩質(zhì)量。

2 鋼大模板板管理引入BIM技術(shù)

適用于高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)墻體、工業(yè)建筑大塊墻體和其他鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的直形墻體施工。

(1)建立BIM模型，利用BIM技術(shù)的可視化、關(guān)聯(lián)性、自動(dòng)識(shí)別等功能對(duì)門、窗、洞口周邊的二次結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)不易施工、無(wú)法保證質(zhì)量的二次結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱及磚墻等，將其與主體結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)配模和混凝土澆筑，簡(jiǎn)化了部分二次結(jié)構(gòu)施工工序，提高結(jié)構(gòu)質(zhì)量，節(jié)省了部分二次結(jié)構(gòu)施工成本。

(2)應(yīng)用BIM技術(shù)，對(duì)節(jié)點(diǎn)線條等進(jìn)行模擬施工，設(shè)計(jì)優(yōu)化特異形狀節(jié)點(diǎn)，對(duì)鋼大模板不易設(shè)計(jì)配模的外墻部分凸出節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)為EPS施工；對(duì)節(jié)點(diǎn)大線條則采用鋼筋預(yù)埋的方法進(jìn)行二次施工。降低模板生產(chǎn)制作難度和鋼大模板施工難度，保證外墻節(jié)點(diǎn)、線條質(zhì)量和美觀。

(3)基于主體結(jié)構(gòu)BIM模型，建立預(yù)留梁窩BIM三維模型，應(yīng)用BIM技術(shù)的可視化、關(guān)聯(lián)性及模擬性等功能，模擬安裝梁窩預(yù)留裝置，應(yīng)用BIM客戶端和手機(jī)端APP軟件實(shí)時(shí)查看三維模型和指導(dǎo)預(yù)留梁窩施工。保證了預(yù)留梁窩施工質(zhì)量及成型質(zhì)量。

工藝流程為建立主體結(jié)構(gòu)BIM模型 → 建立二次結(jié)構(gòu)BIM模型 → 建立外墻節(jié)點(diǎn)BIM模型 → 洞口周邊二次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化 → 外墻節(jié)點(diǎn)線條設(shè)計(jì)優(yōu)化 → 基于BIM的預(yù)留梁窩施工技術(shù)。

3 操作要點(diǎn)

3.1 建立BIM三維模型

基于revit軟件，應(yīng)用建模大師翻模軟件，建立主體結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)等BIM模型。

3.2 門洞周邊二次結(jié)構(gòu)鋼大模板設(shè)計(jì)優(yōu)化

在BIM模型中，找出門洞邊框較窄(≤350 mm)的構(gòu)造柱、邊框、過(guò)梁、磚墻等(圖1)。將其與主體結(jié)構(gòu)墻設(shè)計(jì)優(yōu)化為一整體，與主體結(jié)構(gòu)鋼大模板同時(shí)設(shè)計(jì)配模，同時(shí)澆筑混凝土(圖2)。

圖1 設(shè)計(jì)優(yōu)化前

圖2 設(shè)計(jì)優(yōu)化后

3.3 外墻節(jié)點(diǎn)線條設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.3.1 外墻節(jié)點(diǎn)小線條設(shè)計(jì)優(yōu)化

基于revit主體結(jié)構(gòu)外墻節(jié)點(diǎn)、線條三維模型，應(yīng)用BIM可視化功能及構(gòu)件數(shù)據(jù)分析，找出截面積不大于300 mm×300 mm的節(jié)點(diǎn)小線條(圖3)。將凸出墻面部分設(shè)計(jì)為EPS施工，剩余部分與主體結(jié)構(gòu)剪力墻一并進(jìn)行鋼大模板配模和混凝土澆筑，現(xiàn)場(chǎng)EPS施工如圖4。

圖3 節(jié)點(diǎn)小線條

圖4 現(xiàn)場(chǎng)EPS施工

3.3.2 外墻節(jié)點(diǎn)大線條設(shè)計(jì)優(yōu)化

通過(guò)對(duì)三維模型的模擬和可視化動(dòng)態(tài)查看，找出截面尺寸不小于300 mm×300 mm的節(jié)點(diǎn)大線條及特異形狀的節(jié)點(diǎn)大線條(圖5)，并進(jìn)行鋼筋預(yù)埋，預(yù)埋鋼筋緊貼外墻外側(cè)鋼大模板板面(圖6)，主體結(jié)構(gòu)混凝土墻施工完畢后，將預(yù)埋鋼筋撬出(圖7)，按照鋼筋節(jié)點(diǎn)大樣進(jìn)行鋼筋綁扎(圖8)，最后進(jìn)行支模、澆筑混凝土。

圖5 節(jié)點(diǎn)大線條

圖6 鋼筋預(yù)埋

圖7 撬出鋼筋

圖8 鋼筋綁扎

3.3.3 外墻豎向構(gòu)件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化

利用BIM的可視化功能，篩選需要設(shè)計(jì)優(yōu)化的構(gòu)件(圖9)。將外墻豎向端部及側(cè)面的節(jié)點(diǎn)、構(gòu)造柱優(yōu)化設(shè)計(jì)為混凝土，與主體結(jié)構(gòu)混凝土墻同時(shí)配模、同時(shí)澆筑，整體性和安全性顯著提高(圖10)。

圖9 設(shè)計(jì)優(yōu)化前

圖10 設(shè)計(jì)優(yōu)化后

3.4 基于BIM的預(yù)留梁窩施工技術(shù)

3.4.1 基于BIM的預(yù)留梁窩設(shè)計(jì)

建立主體結(jié)構(gòu)墻梁交接處梁窩預(yù)留部位BIM三維模型，應(yīng)用BIM模型對(duì)預(yù)留梁窩進(jìn)行模擬施工(圖11、圖12)。

圖11 預(yù)留梁窩BIM模型

圖12 模擬預(yù)留梁窩

3.4.2 預(yù)留梁窩施工

為保證梁窩預(yù)留尺寸和成型質(zhì)量，設(shè)計(jì)了預(yù)留梁窩專用裝置，其由纏滿膠帶的聚苯板制作而成(圖13)，使用該預(yù)留梁窩專用裝置，將結(jié)構(gòu)梁鋼筋同墻體鋼筋一起綁扎，并安裝墻體鋼大模板及預(yù)留梁窩專用裝置，用低碳鋼絲綁扎固定牢靠(圖14)。

圖13 預(yù)留專用裝置

圖14 安裝專用裝置

3.4.3 梁窩接茬施工

拆模后，取出預(yù)留梁窩專用裝置，將梁窩表面鑿毛并清理干凈。梁、樓板混凝土澆筑前，涂刷好界面劑，以保證墻梁交接處梁窩新老混凝土之間的結(jié)合質(zhì)量和穩(wěn)定。

3.4.4 應(yīng)用BIM技術(shù)指導(dǎo)梁窩施工

將預(yù)留梁窩BIM模型上傳至專用服務(wù)器，現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)用電腦端和手機(jī)端App，實(shí)時(shí)實(shí)地進(jìn)行技術(shù)交底,指導(dǎo)預(yù)留梁窩施工及預(yù)留梁窩質(zhì)量檢查，提高了施工效率，保證了預(yù)留梁窩質(zhì)量和結(jié)構(gòu)梁支座的穩(wěn)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)在高層建筑鋼大模板中的研究及應(yīng)用，降低了鋼大模板設(shè)計(jì)難度和施工難度，提高施工效率，降低施工成本，提高了混凝土施工質(zhì)量，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。具有利于環(huán)保，節(jié)約木材，保護(hù)森林，鋼大模板可多次利用，良好的表面成形質(zhì)量，尺寸誤差小，施工垃圾少，利于文明施工等優(yōu)點(diǎn)。