BIM技术在型钢组合结构中型钢墙柱深化设计的应用

白二飞 冯广科

摘要：以BIM技术在型钢组合结构中型钢墙柱的深化设计为分析对象，分析传统模式对型钢组合结构中型钢墙柱的深化设计与应用BIM技术对型钢组合结构中型钢墙柱的深化设计对比，结合实际情况应用BIM技术进行可视化模拟，做到精确分析钢筋与型钢柱碰撞，输出施工图纸，辅助施工方案编制及指导现场施工。

关键词：BIM技术;可视化模拟;深化设计

一、型钢混凝土组合结构能够充分发挥型钢与混凝土两种材料各自的优点，具有承载力高、刚度大、延性和抗震性能好等突出优点，且造价相对较低，施工快捷方便，目前在国内外的应用越来越广范。设计图纸中含型钢混凝土组合的施工图中对钢筋与型钢柱的关系描述较为简单，具体施工过程中缺乏指导性，需要施工单位或者专业分包单位进行二次深化，报设计单位确认后，再到现场放样来完成相关工作，且大多通过人工计算定位开孔采用二维平面绘图，存在工作量大宜出错现象，不能形象的模拟施工过程，单一性较强，缺乏构件之间的关联性，很难做到和施工现场相结合。采用BIM技术进行型钢混凝土组合的二次深化设计和模拟放样不是很普遍，因此采用BIM技术对型钢混凝土结构中预埋型钢柱进行二次深化设计，可以有效的规避这些问题，同时伴随着BIM技术在建筑行业的迅速发展应用，及时有效的提前解决和预防一些工程问题。

二、传统模式下型钢组合结构中型钢墙柱深化设计

型钢混凝土结构中预埋型钢柱深化设计是一项耗费大量人力物力的工作，建筑钢结构又比较复杂，如何合理直观地展现出构造复杂的节点成为深化设计的难点和重点。不仅要求深化设计人员有丰富的专业知识，还应对加工工艺、安装过程有全面的了解，即使这样也无法做到不出差错。传统模式只是用CAD综合工厂加工制作、现场安装等因素根据设计图进行节点详图绘制，发现问题、解决问题。在钢结构深化设计过程中，深化设计人员需同钢结构厂要保持良好的沟通，不断完善和调整优化方案。在实际安装操作过程中也因优化后图纸存在多多少少的问题，不能完全满足现场实际施工要求，导致现场有遇到孔洞位置有偏移，使水平筋、箍筋无法穿过型钢柱，就会对工程质量带来影响，出现返工情况，因型钢柱钢板较厚，出现问题就得返厂从新切割，再运回施工现场吊装焊接，如果定位开孔过程中出现错误较多，型钢腹板截面损失率超过25%时要采用补强板进行补强，就会增加材料用料;这样就会影响到后续的施工影响工程工期，影响工作效率。

三、BIM技术在型钢组合结构中型钢墙柱深化设计的应用

（一）钢结构模型建立

根据图纸情况组织相关技术人员就钢结构问题与钢结构分包单位进行研商最终确认施工方案及详细钢结构节点等，现场技术人员运用某钢结构软件将图纸根据钢结构施工方案情况精确计算过后确认尺寸建立钢结构三维模型。将建立好的模型与钢结构分包单位的技术人员再次进行研商后最终确认，按照钢结构分包单位提出的相关问题进行模型修改，确认最终施工模型，输出IFC格式模型文件。

（二）钢筋模型建立

BIM技术人员通过鲁班BIM钢筋软件建立钢筋模型：因在BIM鲁班钢筋软件中首个箍筋离板距离是默认高度也只有一个可修改数值，这样就会导致模型中的每层箍筋在相同高度，箍筋与箍筋之间会出现碰撞情况，所以我们通过建立多个相同柱子不同箍筋属性修改其计算设置中的首个箍筋离板距离数据来实现钢筋的避让，用自定义构件来代替对拉螺栓，然后将多个柱子模型组合到一块来实现与现场相符合的钢筋模型。

（三）模型文件互导与节点输出

将钢结构模型输出的IFC格式模型文件运用鲁班土建BIM应用下导入IFC功能导入鲁班BIM土建软件（鲁班土建→BIM应用→导入IFC→选择要导入文件→按IFC文件楼层→选择楼层导入→增加楼层→选择需要导入构件→导入完成）;因鲁班土建输出的格式文件导入鲁班钢筋后没有轴网，所以无法定位，须我们在鲁班土建中生成定位图然后输出（鲁班土建→BIM应用→生成图纸→生成平面图→在BIM应用下输出图纸→框选需要输出的图纸→选择文件夹保存→输出完成）;处理过后将模型保存LBIM格式模型文件。

将鲁班BIM土建软件中保存的LBIM格式文件导入鲁班BIM钢筋到坐标（0，0）点，然后再将土建输出的图纸导入钢筋再将图纸移动到坐标（0，0）点;再将建立好的暗柱通过移动旋转与钢结构模型相结合;最终运用鲁班钢筋中的鲁班节点功能输出钢筋节点详图。

（四）型钢开孔及生成图纸

运用鲁班节点打开钢筋节点详图，根据12SG904-1《型钢混凝土结构施工钢筋排布规则与构造详图》中型钢穿孔要求修改穿孔孔径及孔洞颜色;编辑设置数据后运用鲁班节点中的型钢开孔功能选择钢筋及钢结构对钢筋与钢筋碰撞处开孔;

输出排列图：框选模型选择排列图形方向（俯视图、主视图、右视图），因生成的排列图还不能够完全符合实际情况，所以我们要对其进行调整。设计图纸要求上下层钢板连接处必须在受剪较小和方便焊接的部位，一般伸至板面距离为1.3m，型钢柱现场每层安装时要从本层的1.3m处焊接至上一层，这样就会出现跨楼层我们要对型钢柱跨楼层处的孔洞间距做调整做到完全与现场施工符合;最后对排列图进行标注，对孔洞横向及纵向间距和开孔孔径进行详细的标注，最后将制作好的图纸从软件输出DWG格式图纸。

型钢孔洞排列图制作好之后，交由项目技术负责人审核后再提交设计院确认，图纸设计院确认后交钢结构分包单位加工开孔，钢结构分包单位在工厂加工完毕后管理部派专人去复核开孔孔径及定位是否加工准确，复核准确后钢结构进场进行现场吊装焊接施工。

四、结语：

通过应用BIM技术对型钢混凝土结构中预埋型钢柱的二次深化设计，相比传统人工深化设计，通过BIM技术平台，模拟施工现场可能遇到的施工问题，根據模拟施工反馈的信息进行调整，提前规避了各类影响施工问题的发生，避免了后续的返工处理，从而提高了施工效率，加快了施工进度，节约了材料，节约了成本。

参考文献：

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[2] 龙期亮、黄锡山、陈栋. 型钢混凝土组合结构节点深化设计及工程应用[A]. 施工技术.2013（24）

[3] 王伟雁 等. 钢结构深化设计技术的研究[C]. 中国建筑2012年技术交流会， 2012-10-01.