BIM在裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程中的技術(shù)應(yīng)用

引言裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑因具有標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、裝配化施工、信息化管理等特點(diǎn)，提升了現(xiàn)場(chǎng)的裝配作業(yè)水平，規(guī)避了現(xiàn)澆作業(yè)對(duì)環(huán)境造成的污染，已逐漸成為中國(guó)綠色建筑發(fā)展的主流方向[1]。但相比于傳統(tǒng)建筑而言，裝配式建筑構(gòu)件數(shù)量較多，施工工序、工藝流程相對(duì)復(fù)雜，對(duì)信息化集成水平要求相對(duì)較高，一定程度上制約了裝配式建筑的推廣。BIM技術(shù)具有可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、信息多元性等特點(diǎn)，可為裝配式建筑施工提供技術(shù)保障[2]。本文基于唐山市啟新C01地塊裝配式鋼結(jié)構(gòu)高層住宅項(xiàng)目，開展BIM技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程中的實(shí)踐應(yīng)用研究，希望為裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑推廣提供一定的參考。

1、工程概況

啟新C01地塊裝配式鋼結(jié)構(gòu)高層住宅項(xiàng)目位于河北省唐山市東部老城區(qū)，緊鄰城市核心區(qū)域，距離城市中心2.34km，周邊交通和市政設(shè)施較為成熟。該工程包含3棟鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅樓，地下2層，地上18層，總建筑面積3萬(wàn)m2，裝配率大于60%。該工程主體結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土柱-H型鋼梁框架-支撐體系，屬于豎向承重構(gòu)件全裝配的鋼結(jié)構(gòu)建筑。該項(xiàng)目是金隅集團(tuán)在唐山市首個(gè)實(shí)際應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)裝配式結(jié)構(gòu)體系的工程項(xiàng)目，完成后將作為唐山市第一個(gè)綠建三星住宅小區(qū)，建筑效果圖如圖1所示。圖1啟新C01項(xiàng)目建筑效果圖

2、施工重難點(diǎn)

（1）施工場(chǎng)地布置難度較大。此地塊為原啟新水泥廠廠房遺址，存有廢棄人防通道，基坑開挖深度相對(duì)較大，最深處可達(dá)17.5m，屬于行業(yè)內(nèi)危險(xiǎn)性最高的一級(jí)基坑支護(hù)，開挖作業(yè)難度大、危險(xiǎn)性高、時(shí)間長(zhǎng)；施工場(chǎng)地附近有公共建筑，距離人防博物館距離最近處僅3m，必須做好防護(hù)措施；施工場(chǎng)地狹小，需考慮加工區(qū)、堆放區(qū)、辦公區(qū)的合理布置。（2）信息化程度難度大。鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目構(gòu)件種類數(shù)量繁多，編碼工作量較大，構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、進(jìn)場(chǎng)、施工安裝難實(shí)現(xiàn)追蹤管控，大量圖紙和技術(shù)資料以文本形式傳遞[3]，極易出現(xiàn)信息丟失，無(wú)法做到協(xié)同管理，對(duì)施工進(jìn)度有較大影響。（3）涉及專業(yè)系統(tǒng)諸多，管線深化及綜合設(shè)計(jì)難度大。在管線綜合過(guò)程中涉及燃?xì)狻⒅兴绕渌?dú)立發(fā)包工程專業(yè)，管線分布復(fù)雜，且凈空要求高，很容易在空間內(nèi)發(fā)生碰撞[4]。（4）安全防護(hù)要求高。工程量大，基坑四周距離用地紅線近，地層情況較差，有強(qiáng)透水的礫石和卵石層，易塌陷和出現(xiàn)地下水，支撐防護(hù)綜合性要求多，潛在可變因數(shù)較多。

3、技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1預(yù)算成本管控在二維圖紙CAD的基礎(chǔ)上，利用廣聯(lián)達(dá)軟件的樓層復(fù)制、塊操作、鏡像等命令，實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目模型的快速搭建（如圖2所示）。在已完成的模型上，篩選所需要的圖元信息，能快速完成查看構(gòu)件圖元工程量，做到數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分段匯總，項(xiàng)目成本的實(shí)時(shí)管控，能更好地了解項(xiàng)目各階段的資金投入。圖2建筑模型示意圖3.2鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)使用Tekla軟件，對(duì)項(xiàng)目主體構(gòu)件進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)，通過(guò)參數(shù)化建模，搭建裝配式鋼結(jié)構(gòu)高層住宅三維信息模型（如圖3所示）。確定鋼梁鋼柱連接形式，將鋼構(gòu)件的螺栓孔徑、型材、構(gòu)件位置及尺寸等重要參數(shù)信息錄入到BIM模型中。后期利用軟件自動(dòng)生成的零件圖、布置圖、材料清單信息（見表1）等內(nèi)容，能更及時(shí)高效地指導(dǎo)車間生產(chǎn)加工，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與材料加工的準(zhǔn)確性、時(shí)效性。圖3鋼結(jié)構(gòu)高層住宅Tekla模型表1

110#樓總零件清單3.3BIM信息化模型使用Revit2017軟件，利用BIM技術(shù)的可視化特性，搭建項(xiàng)目建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電全專業(yè)三維信息化模型（如圖4所示）。做到實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)高層住宅項(xiàng)目的先視后建，整體把控各專業(yè)之間可能存在的設(shè)計(jì)缺陷問(wèn)題，便于技術(shù)人員在施工前對(duì)項(xiàng)目整體形態(tài)、施工重難點(diǎn)有直觀的把控，也方便設(shè)計(jì)人員不斷優(yōu)化完善鋼結(jié)構(gòu)施工圖紙，規(guī)避后期設(shè)計(jì)變更，停工、返工現(xiàn)象的發(fā)生。圖4鋼結(jié)構(gòu)高層住宅Revit模型3.4碰撞檢測(cè)Naviswork軟件具有很強(qiáng)的碰撞檢查功能，利用該軟件在項(xiàng)目開工前，對(duì)項(xiàng)目各專業(yè)三維信息化模型進(jìn)行整合，查找在平面圖紙中不易發(fā)現(xiàn)的設(shè)備管線、建筑與結(jié)構(gòu)之間、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的隱蔽碰撞點(diǎn)（如圖5所示），生成檢測(cè)報(bào)告。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行管線優(yōu)化布局，調(diào)整并避讓碰撞點(diǎn)，有效避免因?yàn)檠b配關(guān)系而造成的經(jīng)濟(jì)損失。有助于現(xiàn)場(chǎng)的施工人員更好地了解施工復(fù)雜區(qū)域，及時(shí)制定管線安裝施工方案，對(duì)管線架設(shè)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，有效避免因碰撞或凈空不足造成的返工問(wèn)題。圖5模型碰撞檢查3.5構(gòu)件族庫(kù)搭建應(yīng)用BIM技術(shù)，可對(duì)項(xiàng)目中外窗安裝（如圖6所示）、鋼柱防火等重要節(jié)點(diǎn)，搭建三維信息化模型，并以rfa族的模式，對(duì)節(jié)點(diǎn)構(gòu)件進(jìn)行輕量化處理，上傳至云平臺(tái)，也為今后裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑提供構(gòu)件族。項(xiàng)目人員可隨時(shí)了解工程項(xiàng)目細(xì)部節(jié)點(diǎn)做法，通過(guò)三維模型的方式進(jìn)行技術(shù)交底，輔助項(xiàng)目人員指導(dǎo)施工，保證項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)處理的準(zhǔn)確性。圖6外窗安裝節(jié)點(diǎn)模型3.6施工進(jìn)度及安全管理將項(xiàng)目部的project進(jìn)度計(jì)劃和安全措施導(dǎo)入BIM5D軟件，與搭建的模型嵌入匹配，進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目的流水段劃分（如圖7所示）。施工技術(shù)員將每天完成的工作上傳至云端，進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，使項(xiàng)目管理人員能夠?qū)崟r(shí)了解工程的施工進(jìn)度和安全防護(hù)措施落實(shí)情況，把控工程狀態(tài)，以便合理安排施工進(jìn)度、有效落實(shí)安全防護(hù)措施以及合理配置勞動(dòng)力及材料。圖7施工進(jìn)度模擬結(jié)語(yǔ)

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展與普及應(yīng)用，BIM技術(shù)已成為工程項(xiàng)目質(zhì)量管控、進(jìn)度管控、成