基于BIM技術(shù)的體育館網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體吊裝方案優(yōu)化

梅煥明

（廣州市第三建筑工程有限公司，廣東廣州 510000）

1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

大跨度的體育館網(wǎng)架構(gòu)造極復雜，其中包含的桿件、結(jié)構(gòu)類型較多，并且節(jié)點結(jié)構(gòu)類型較多，所以在進行施工的過程中通過對施工信息模型的應(yīng)用能夠有效地提升網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工效率和施工質(zhì)量，并且能夠減少在施工過程中潛在的危險性。BIM 技術(shù)涵蓋了物理、幾何以及造價等多種數(shù)據(jù)，同時其可視化的方式能夠為方案設(shè)計提供施工建設(shè)優(yōu)化管理的參考，能夠為工程施工做到全周期的技術(shù)服務(wù)。

2 基于BIM技術(shù)下的施工方案問題

（1）案例工程施工組織概況

本項目情況為網(wǎng)架整體重量為80 噸，分三塊區(qū)域整體吊裝，其中區(qū)域與區(qū)域之間采取高空散裝進行調(diào)整銜接，每塊區(qū)域整體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)最重為21.12t，長度37.5 米，寬26.25 米。通過BIM 數(shù)據(jù)及現(xiàn)場全站儀測量數(shù)據(jù)讀取復核，得到良好的效果。在網(wǎng)架吊裝前，通過安全計算（考慮雙機抬吊起重量80%安全系數(shù)）在安全性的保證下兼顧經(jīng)濟性，最終選擇用兩輛200T 汽車吊進行施工，使用全站儀測定網(wǎng)架拼裝軸線、汽車吊站位和在確保起吊間隙、最佳吊裝半徑的條件下，確定地面拼裝網(wǎng)架構(gòu)件與建筑之間的相對位置（如圖1所示）。

（2）網(wǎng)架構(gòu)件的安裝

在建筑南側(cè)外設(shè)有網(wǎng)架構(gòu)件的存放區(qū)，并且在室內(nèi)地坪上設(shè)計了拼裝區(qū)，拼裝區(qū)的地面設(shè)置了臨時安裝支托來實現(xiàn)對網(wǎng)架進行拼裝，網(wǎng)架按照下弦節(jié)點→下弦桿→腹桿及上弦節(jié)點→上弦→校正→擰緊螺栓的施工順序來進行拼裝。在進行下旋球與桿件連接過程中需要將高強度的連接螺栓進行一次性的擰緊；在進行腹桿與上旋球的組合過程中需要將兩者組合成向下的四角錐形，并通過高強度螺栓來進行固定；腹桿的下端連接著下弦桿，這里需要注意的是連接處的三顆固定螺栓在組裝的過程中只需要將其中的一顆進行擰緊，這樣能夠保證在后續(xù)安裝上弦桿的過程中具有一定的活動空間；上弦桿的安裝過程中需要按照由內(nèi)向外的順序來進行安裝，同時與已經(jīng)安裝好的腹桿進行排列固定。

（3）網(wǎng)架整體抬吊及卸荷體系轉(zhuǎn)換的仿真模擬

由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在支座設(shè)計在邊沿，而吊點則布置在網(wǎng)架中心周圍，設(shè)計內(nèi)力都會出現(xiàn)很大的變動，從而進一步過渡到架構(gòu)設(shè)計的受力狀態(tài)。通過BIM模擬吊點受力及卸荷后的整體變化（如圖2 所示）。避免因吊點受力不均勻情況下出現(xiàn)拉扯的操縱導致網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體的坍塌。因此針對不同節(jié)點網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需要建立科學合理的起吊及卸荷過程，以確保網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能穩(wěn)定安全地落位在支座上。卸荷過程控制重點主要包括：裝卸過程中應(yīng)當注重整體下落的姿態(tài)及高度的穩(wěn)定平整，以確保整個卸荷過程變形協(xié)調(diào)一致，在必要時輔以臨時支撐的方式，做到水平均勻受力的轉(zhuǎn)換，已達完成整個卸荷過程。

圖2 BIM模擬抬吊及卸荷的穩(wěn)定性

（4）現(xiàn)場支點尺寸復核與監(jiān)測控制

1軸～12軸支座設(shè)計標高為8m，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)總拼完成后及達到規(guī)定高程時應(yīng)分別測量其撓度值，且所測的撓度值不超過設(shè)計值1.15 倍且撓曲變形范圍要限制在1/250 的跨度之內(nèi)，觀測點隨機設(shè)置在網(wǎng)架下弦節(jié)點、腹桿及上弦節(jié)點，采用全站儀、對1-1軸交1-A 軸支托平水度，測量相鄰、對邊之間支座水平度差為5mm，符合設(shè)計值；1-12 軸、A-E 軸支座測量水平高度為8m；測量1-12 軸交于1-A 軸90 度角為90度；對其1-1軸至1-12 軸跨度進行測量；測量每跨對角線距為對角線長度，均符合設(shè)計要求。

3 體育館網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體吊裝方案優(yōu)化及BIM可視化模擬驗證

對于常規(guī)吊裝條件，施工人員可以通過視覺想象預覽吊裝過程，避免和處理潛在的風險點。然而，對于復雜的吊裝過程，僅依靠個人經(jīng)驗是不可靠的，需要視覺BIM分析來準確掌握吊裝過程中的所有細節(jié)及網(wǎng)架受力狀態(tài)，在優(yōu)化后的整體吊裝具體過程如下：

（1）試吊階段：開始起重作業(yè)時，應(yīng)先進行試吊作業(yè)緩慢吊起鋼網(wǎng)架（邊加負荷邊檢查各主要受力點）至剛好離開組對支撐點停止，提升高度控制在100mm 范圍內(nèi)。進行懸停穩(wěn)定后再整體提升，緩緩將鋼網(wǎng)架吊起300mm，然后停吊不少于0.5h，進行全面檢查。在此過程中，應(yīng)對各吊點綁扎繩的受力情況及吊點處鋼網(wǎng)架的受力等進行監(jiān)控。確認無問題后，方可進行正式吊裝。

（2）整體吊裝階段：以勻速緩慢提升至設(shè)計標高，必須監(jiān)測并控制網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性及抬吊速度均勻性，構(gòu)件就位時應(yīng)將構(gòu)件上升到安裝部位上空0.5 米，然后再慢慢下降并就位（如圖3 所示）。構(gòu)件就位后及時穿入臨時螺栓，同時進行校正并檢查其垂直度，然后再與支托進行連接，構(gòu)件在最后固定前應(yīng)檢查其垂直度是否符合要求。

圖3 雙機豎向抬吊示意圖及現(xiàn)場吊裝工況照片

（3）區(qū)域間聯(lián)結(jié)安裝：待其余分區(qū)按上述步驟安裝到位檢查無異常后，進行區(qū)域間的連接，采用高空散裝法將網(wǎng)架的構(gòu)件吊至相應(yīng)設(shè)計施工處進行拼裝的方法與已整體吊裝的網(wǎng)架進行調(diào)整銜接。沿建筑物縱向，從一端開始向另一端延伸。拼裝過程中應(yīng)持續(xù)監(jiān)測網(wǎng)架撓度及變形，當撓度變形超過設(shè)計變形時，可利用獨立鋼管柱及千斤頂網(wǎng)架變形較大的位置設(shè)置臨時支撐，以抵抗網(wǎng)架安裝時產(chǎn)生的下?lián)希W(wǎng)架懸挑至下一軸柱點支座安裝完畢后，撤除臨時支點。

4 結(jié)語

體育館網(wǎng)架構(gòu)件的整體抬吊施工具有施工效率高、節(jié)省時間的優(yōu)點，在國內(nèi)外施工實體項目上都獲得了應(yīng)用。本文主要通過工網(wǎng)架工程案例，總結(jié)研究了網(wǎng)架系統(tǒng)的吊裝工藝的基本流程、控制要領(lǐng)及安全控制的知識。基于BIM技術(shù)進行了整體抬吊分析，就實際施工結(jié)果的反應(yīng)來說，BIM技術(shù)在優(yōu)化分析中具備可視化、協(xié)調(diào)性和仿真性等優(yōu)勢，通過施工模擬和動態(tài)控制，提出更完善的施工方案，避免不利因素的影響，更好地指導施工，因此BIM 參數(shù)化技術(shù)在工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景和重要的實用價值。