BIM技术在复杂钢结构逆作安装施工中的应用研究（论文）.pdf

重 堕 B IM 技 术 在 复 杂 钢 结 构 逆 作 安 装 施 工 中 的 应 用 研 究 徐 金 生 裴 健 中铁六局集团建筑安装工程有限公司 太原 030045 摘要：某高层建筑中的钢结构工程，空间受力复杂，根据现场实际，采用了逆作安装施工方法。施工中应用BIM技术对 建筑悬垂钢结构体系进行模拟分析、节点深化设计、模型创建、碰撞检查、施工进度4D预控等，实现了信息化技术对 施工方案的理论支撑，确保了工程优质、安全、顺利地完成。 关键词：高层建筑；钢结构；逆作安装 ；BIM技术；施工控制 中图分类号：TU758 文献标志码：B DOI：10．14144／j．cnki．jzsg．2017．03．01 1 Applied Research on Top’。Down Installation Cons truction of Complicated Steel Structure by BIM Technology XU Jinsheng PEI Jian Construction and Installation Engineering Co．，Ltd．of China Railway Six Group Taiyuan 030045 1 项 目概 况 太原师范学院图文信息中心工程结构设计复杂，抗震 设防要求较高 。该建筑地上 10层 ，地下2层，建筑主体结 构为框架剪力墙结构，局部为劲钢混凝土结构 ，其中8、 9、10层及屋面 的连廊为悬垂钢结构体系，钢结构连廊即 安装在劲钢混凝土结构柱及钢筋混凝土结构梁上，下部悬 空。连廊整体 以上 (11层 )的两榀平面管截面桁架为受力 主体，下部8～10层的钢柱、钢梁、楼板等均悬挂于桁架下 部 ，两侧与混凝土结构相连接 。主要受力结构 由2榀箱形钢 桁架 、箱形钢 吊柱、H型钢梁组成，钢结构连廊平面尺寸 为33m×15m，钢结构总质量为1 080t(图1)。 图1连廊钢结构体系模型示意 2 结 构 受 力 分 析 本工程结构形体不规则，8～1 l层钢结构连廊部位是悬 挂钢结构体系，根据设计交底，钢结构连廊上部受力 、下 部悬挂 ，因此要求在钢筋混凝土结构完成后，进行钢结构 吊装施工，故要求钢连廊宜采用 由上而下的施工顺序，必 须先安装上部桁架，再施工下部结构 ，即与常规顺作法不 同的 “逆作法”施工顺序。 对悬垂钢结构进行逆作施工，将会对已经完成的钢筋 混凝土主体结构产生影响，尤其是桁架安装节 点位置的受 力变化更需要关注【IJ。 3 BIM技 术 在 复杂 钢 结 构 工 程 中的 应 用研 究 3．1 BIM技 术软件 的选择 应用BIM结构建模软件Tekla Structures，可 以实现矩形 管截面桁架 、箱形钢吊柱等构件及相贯节点深化设计和制 造工程指导，提 高钢结构深化设计效率和准确性，提高加 工效率。 使用BIM结构分析软件SAP2000，对建筑悬垂钢结构体 系进行模拟分析 ，得到钢结构及劲钢混凝土结构受力和形 变的理论数据，可参照分析数据进行施工方案的比选和优 化；施工过程中对钢结构的不同安装阶段进行主要节点变 形监测，通过与分析数据的对 比，监控施工各阶段加荷对 结构的影响情况，验证施工方案的可行性和安全性。 应用BIM协调管理软件Navisworks，对钢结构深化设计 模型进行碰撞检查，可预先发现在深化设计 、加工制造和 安装施 工阶段的碰撞 问题，避免浪费和返工 ；对施工方案 拟定的安装过程在三维空间与时间维度进行整合，进行可 视化的施工模拟，实现虚拟预演和进度分析。 在Navisworks软件 中，可 以将Revit构建的模型结合预 定的施工进度计划进行4D模拟 ，借此实现施工进度的虚拟 预演并分析预定的施工计划进度中存在哪些问题和矛盾。 Navisworks软件 中的 “TimeLiner”功能，还能够将传统的施 2017～3 Building Oonslrucllon 1 、、 徐金生 裴 健： BIM技术在复杂钢结构逆作安装施工中的应用研究 工进度计划表格与BIM模型结合起来 ，通过给三维模型构 件加入时间属性，实现施工进度的4D模拟。 3．2 构件节点的创建属性 在模型建立的过程 中，需对每一步建立的构件进行坐 标 、轴线、标高等相关数据 的复核 ，一步一查 ，避免后期 模型创建的错误。 在Tekla软件中，有强大的节 点设计能力，包含 了600 多个 常用节点，创建节点时非常方便 ，根据设计图纸，对 钢柱、钢梁及其他连接部分可以进行连接节点的创建，节 点创建分为螺栓连接和焊接2种方式，只需点取某节点填写 好其中参数，然后选择主、次部件即可 ，并可 以随时查询 所有制造及安装的相关参数。 3．3 碰撞检测 利用Tekla软件进行深化设计过程中，模型的审核非常 关键 ，分为建模过程 中的审核和建模完毕后的审核。 在模型 的建立过程 中，根据 设计图纸 ，需时刻检查 模型，比如建立节点前，检查构件的型号、标高、轴线位 置是否正确，并对相关轴线进行间距 的测量 ，对标高、柱 距、梁距进行审核，确保模型的准确性。 在模型建立完毕后 ，需对整体模型进行一次审核，可 以用Tekla软件 自带的碰撞检测功能实现整体模型的 审核， 以发现各构件 之间及连接方式上是否有冲突 ，将错误 的 部位