钢结构节点的BIM技术应用探讨

廉 正 旭

(山西潞安工程有限公司,山西 长治 046204)

随着社会经济的高速发展和科学技术的日益进步，建筑物本身的高度以及数量较之前有了很大的提升和增加，相应的建筑施工方面的难度也越来越大。同时，节点是建筑结构中集中受力的重要部位，是设计钢结构的重要环节，在维持整个建筑结构中的安全性方面起着至关重要的作用。目前钢结构节点BIM技术的应用主要体现在Tekla公司所提供的Tekla Structures。

1 工程简介

本次工程选取的实例是某钢屋盖系统工程。建筑总面积为7.75万m2，屋盖采用的是可活动开启式，所开启面积为12 350 m2，其屋面的钢结构往往会被分成两部分，即活动和固定屋盖。其中活动屋盖的桁架模式主要是平面式的，而固定屋盖是空间式的，呈“井”字形分布的四条主桁架集中受力，这几条桁架主要在建筑物下面的混凝土筒上架设，通过次桁架便可以将剩余屋面在主桁架和周围环桁架上建立。建筑整体的形状为一个椭圆的球体，屋盖结构主要为弦支穹顶，平面图类似一个巨大的椭圆形，其中上弦单层的网壳被肋环型的网格所划分，所布置的环向杆共有6圈，都是钢管，节点都是相贯的，在此基础上实现了与杆件之间的刚性连接票；下弦索撑体系所布置的环向杆共有5圈，圆钢管设置在最内侧，预应力拉索为剩余4圈。

2 工程中的应用

2.1 三维建模

本文在钢结构模型的建造过程中主要利用的自动化程序，建立三维模型，不仅可以将具体的细节在最短的时间内准确的展示出来，并且在此基础上建筑师和结构师也能够就其中存在的问题进行深入的研究和讨论。钢结构三维模型的建立，在一定程度上使得建筑师创造的艺术能够更加直观的展示出来。利用BIM技术，在一定程度上可以将复杂的钢结构简单化，针对每个节点和零部件都指定相应的多角度三维效果图片，通过将文字的交底方式和传统CAD图的有机结合，以及施工班组针对某项技术问题开展积极的讨论，在一定程度上有助于将三维模型更加清晰直观和准确的展示处理，工人理解起来相对比较容易。

2.2 碰撞检测

在建立了三维模型之后，需要对整个建筑钢结构的图元进行一定的碰撞检测，以此来确保钢结构的安装冲突，降低建筑变更及成本超限的风险。

2.3 创建节点

本文通过提取模型文件中的数据，便可以初步得到相关节点的参数，为确保自动化程序建模的顺利进行，需要对以下相关数据进行高效的整理：

第一，划分节点的类型。该工程固定屋盖部分的结构是圆管相贯的，除去四榀主桁架下弦使用矩形钢管和必要的拉索以外，其余杆件使用的主要是圆钢管；除了活动屋盖部分的主桁架的上弦使用的钢管是矩形以外，其他杆件所使用的钢管都是圆形的。通过对整体屋盖系统中节点的有效分析大致可以将其类型确定下来，如相贯、索以及支座节点等。

第二，对杆件进行相关的排序处理。该工程主要采用的管桁架结构式屋盖系统，大部分的节点都是管管相贯的，且所占比例往往比较大。管件之间彼此互相搭接的情况在相贯节点中普遍存在，根据相关的要求：在外部尺寸和管壁的厚度方面主管都要大于支管，二管在连接时，支管不得插到主管内部；众多支管在搭接时，管径相对比较大和管壁比较厚的往往会作为被搭的接管。根据上述节点在构造方面的具体要求和Tekla本身的建模方式，杆件在建模时的主要顺序为先进行主管的创建，然后再根据直径的大小进行支管的搭建；在直径相同的情况下，可以按照管壁的厚度进行具体的搭建。

3 钢桁梁检测数据

利用BIM技术可以快速的将钢桁梁检测数据提取出来，方便相关施工人员严格按照相关数据的要求，对施工材料进行科学的分类，将工程中所需要的各种材料用量快速的计算出来，以此便可以更加准确的掌握工程施工的具体进度，并且还能够实现对安全管理的有效控制。

4 结语

所谓的BIM技术，全称建筑信息模型，其主要是依靠数字模型和各种信息技术，实现对各种参数化数据模型的有机统一，然后来设计、施工和管理建设工程项目的重要方法之一。钢结构节点BIM技术的应用在一定程度上有助于相关技术人员在正确理解各种建筑信息的基础上做出准确的判断和实现高效的管理，从而促进生产效率的提升，在极大的节省工程成本的过程中能够提高工程施工的进度，促进工期的有效缩短。本文以某钢屋盖系统为例，从三维建模、碰撞检测、创建节点以及创建图纸等方面详细的介绍了钢结构节点的BIM技术应用。