BIM技術在地下室工程施工中的應用

譚要 涂振亞 夏銘

隨著當前現代化水平不斷提升，建筑行業也對建筑物抗震有了更高的要求，同時，“以人為本”的基本觀念也時刻貫穿在整個結構的施工和使用過程中，結構的安全性、穩定性和使用功能一直以來都是人們關注的問題。本文基于BIM技術，以長沙開福區某房建項目為例，介紹BIM技術在結構施工過程中質量把控起到的關鍵作用，旨在促進BIM技術在地下室工程中的應用，為同行業及工程積累技術資料。

關鍵詞：BIM技術;地下室工程;裂縫控制

近些年來，BIM技術得到了飛快的發展，不僅僅在招投標階段，而且在施工過程中的各個階段都得到了大量的應用，特別是地下室機電工程管線安裝、吊頂階段，發揮了極為關鍵的作用。

由于目前房建工程都面臨工期緊張、施工壓力大的問題，為了滿足使用功能和建筑設計，越來越多的地下室工程采用了超長設計，一旦沒有采取良好的質量管控措施，會對結構產生一定程度的影響，進而導致裂縫、滲水等問題的出現。而結構裂縫不僅僅會對地下室工程的整體性產生影響，還進一步的降低了地下室的抗滲、抗凍、耐久性等多種特性，影響其在使用階段的正常性，而且也會加大后期維修成本。本文以長沙市開福區某房建項目為例（以下簡稱：本工程），針對其地下室工程施工，采用BIM技術建模，結合相關力學知識，分析施工過程中可能存在的質量缺陷問題，從而制定相應的控制措施。

1.工程背景

本工程地下室工程建筑面積為23082.49m，地下室建筑平面形式呈現內凹形，主要用作地下車庫、人防以及入戶架空層等，地下室分為一層/二層，其中最高層高為5.7m，人防剪力墻強度為C30，厚度為300。在地下室工程中，剪力墻頂板直接支撐框架梁，且整個剪力墻為一個整體，有著較大的跨度，承受著較高的荷載。

當地下室工程剪力墻直接承受上部框架的荷載時，由于荷載過大，且局部受力不均，會導致剪力墻下側角處出現應力集中。如果混凝土結構沒有較高的抗壓強度，那么在其支撐壁上各個部位都會存在不同的受力差異，從而需要對其受力進行進一步研究分析。

本工程地下室剪力墻采用C30混凝土，摻P6抗滲添加劑，若是因為施工過程出現應力集中問題從而產生裂縫，那么就會嚴重影響地下室剪力墻的抗滲性和耐久性。

本工程臨江，有著較高的地下水含量，若是不能夠很好的保證地下室工程的質量，那么也會導致滲水問題的發生。如果在施工完后發現地下室剪力墻存在裂縫問題，那么就必須對其進行修復，必然會導致高額的維修成本。

基于此，本項目針對地下室剪力墻，建立了整體地下室的BIM模型，并對該模型進行模擬荷載試驗，從而分析地剪力墻的受理特征，從內部受力進而確定產生裂縫的可能性和提出相應的預防措施。

2.BIM模型的建立

采用BIM技術，對本項目地下室工程建立全結構的模型，包括梁、板、墻、柱等構件，對現場施工過程中的受力荷載進行最不利情況下工況的模擬，確保地下室工程模型能夠很好的反映與實際受力情況相近的荷載環境。

為了簡化計算，便于分析，在建模過程中將地下室剪力墻進行分隔，劃分剪力墻單元長度為50m長。下圖1為地下室結構模型。

3.結構受力分析

對模型進行荷載模擬的過程中，將側向土壓力、地下室頂板覆土荷載以及上部結構傳遞的壓力以及彎矩簡化為均布荷載和集中荷載帶入單跨剪力墻構件，對其內力進行分析，能夠得到相應的應力、彎矩及撓度分布圖。

對模型受力情況進行分析統計，同時在相關學者的研究基礎上，結合混凝土結構受拉承受力較差，易產生裂縫的特性，能夠得出如下結論：剪力墻的拉應力集中呈現在梁底兩側位置，該處產生斜向裂縫的概率較大，同時，出現的裂縫存在從梁根45°角延展到墻體根部的趨勢。

4.裂縫防治

裂縫的防治，主要從三個方面著手，即“防、放、抗”。

“防”主要就是從材料著手，合理的選用混凝土材料，采用有效的養護措施，從而將結構裂縫產生內因消除，降低混凝土的溫度應力，減少收縮變形，同時后期的養護以及過程的施工管理也需要加強。

“放”也是目前應用比較多的一種方式，如在施工過程中，合理的設計溫度后澆帶，也可以采用跳倉法施工，減少早期混凝土成型后收縮變形產生的應力，同樣也能夠設置沉降后澆帶，進一步的減少地基的不均勻沉降量。

“抗”主要就是對混凝土本身的特性進行提升，如設置預應力，在受力偏弱的位置附加抗裂鋼筋，或者是采用補償收縮混凝土降低收縮影響，也可以設置膨脹加強帶等。

本工程中，為了預防斜向裂縫，采用了“抗”的方法，也就是在剪力墻上部梁底兩側附加三道鋼筋，鋼筋呈45°布置，同裂縫延展趨勢一致，進一步的對斜向裂縫的產生進行控制。同時，在進行地下室工程外墻涂料防水時，設置防水附加層，高度為梁底下反500mm，確保進行外墻防水過程中不會受到地下室剪力墻應力集中的影響，同時也保證了在剪力墻上出現細微裂縫時不會產生滲漏。

5.應用效果

在本工程地下室開工的前期階段，由于未建立地下室工程BIM模型，沒能分析出結構受力特性，未進行局部墻體加強處理，從而存在個別外墻位置出現斜向裂縫，裂縫寬度近0.5mm，在雨天觀測，能夠發現裂縫位置會出現滲漏現象。因此，在對前期出現的裂縫進行修補之后。后期施工過程中嚴格按照模型分析結果進行了墻體加強措施。在養護28d混凝土后，進一步的對裂縫進行觀測，發現地下室剪力墻墻體出現裂縫的數量極大的降低，而且，產生的裂縫寬度基本控制在0.2mm以內，未出現貫穿通縫以及滲漏情況。

6.結語

本工程地下室由于跨度較大，承受的荷載也更高，相對于一般普通地下室工程，由于其干縮程度、溫度效應、不均勻沉降等原因，從而更加難以對裂縫進行控制。而且，對地下室剪力墻裂縫進行分析，不僅僅要對其裂縫的危害、產生的原因進行分析，同時也需要我們結合實際施工和現場經驗，著手細節，將理論研究與現場實際結合起來。

本文應用BIM技術建立地下室結構模型，并對結構進行模擬荷載試驗，進一步分析總結后找出墻體受力較為薄弱、易產生裂縫的部位，針對薄弱部位，在施工前有針對性的采取加強措施，提高墻體抗裂性能，從而降低了裂縫的產生，避免了后期維修成本的提升，同時也降低了地下室結構滲漏率，達到了很好的實際效果，旨在為類似工程積累技術資料，促進BIM技術在工程各方面的應用。

參考文獻

[1]劉艷.簡述BIM技術在現代工程管理中的應用[J].科技創新與應用，2021，11（35）：129-132.

[2]李娜.BIM技術在綠色施工中的管理及有效應用[J].中小企業管理與科技（中旬刊），2021（12）：176-178.

[3]黃日德.混凝土施工技術在建筑工程中的運用[J].房地產世界，2021（22）：96-98.

[4]劉華，銀克儉，張璞紅，范銀龍.BIM技術在土木工程中的具體應用措施探討[J].中國建筑金屬結構，2021（11）：122-123.

[5]秦川.BIM技術在建筑設計中的應用[J].四川水泥，2021（11）：61-62.

[6]馬繼國，張野，趙剛剛，劉冒佚. 基于BIM技術的建筑工程設計階段優化——以某綜合實驗樓項目為例[C]. 中國圖學學會土木工程圖學分會.第八屆BIM技術國際交流會——工程項目全生命期協同應用創新發展論文集.中國圖學學會土木工程圖學分會：《土木建筑工程信息技術》編輯部，2021：186-192.

[7]曾熾宏.BIM在建筑工程施工管理中的應用分析[J].低碳世界，2021，11（10）：85-86.

[8]何洋.外墻防滲漏施工技術在房屋建筑工程中的應用[J].綠色環保建材，2021（10）：111-112.

[9]彭恩成，胡鍵威，吳松斌.芻議BIM技術在建筑工程施工中的應用[J].智能建筑與智慧城市，2021（10）：55-56.

作者簡介：譚要（1993-），女，湖南株洲人，助理工程師，本科，研究方向：建筑工程。