BIM技术在压型钢板钢筋混凝土夹层楼盖施工中的应用

宋博，李因旭，朱传英，刘翠兰，辛斌，张璐，李瑜玉

（华通建设发展集团有限公司，山东 泰安 271000）

1 引言

在建筑施工的过程中，对于室内楼盖施工工法一般以钢筋混凝土浇注的水泥板为主，而现有水泥板主要成型为在模具中安装钢筋，然后将混凝土灌入至其中，当混凝土灌入成型后，使用传统的水泥板对楼盖进行搭建。传统楼盖的施工水泥板制备后体积、质量大，在楼盖施工操作难度也较大。并且传统的水泥材质的楼盖只是通过内部的钢筋保证强度，其强度与稳定性不高，且没有多余的利用空间，安装后降噪隔音的效果也不好。为此，针对上述出现的问题，本文针对BIM 技术在压型钢板钢筋混凝土夹层楼盖施工中的应用进行探索和研究。

此前很多学者对BIM 技术在不同领域的应用进行了研究，练俊江和李蔚兴[1]利用SATWE 软件研究了钢筋混凝土夹层的增加对原工程结构的影响程度，同时对相应指标进行了验算分析；张建锋[2]对以往的传统冻结井壁结构在使用中的优缺点进行了总结，并运用新技术、新材料、新工艺等进行改进，取得了明显的效果；阙荣[3]对BIM 技术具有的优势和特点进行了探讨，并将BIM 技术应用到实际装配式钢结构建筑施工现场，得到该技术对工作效率提高、成本控制等产生积极影响；盛龙飞[4]运用ANSYS 软件对三向网格和正六边形蜂窝型空腹夹层楼盖的承载力进行了研究分析；张植伟等[5]以某大剧院项目为依托，利用BlM 技术协同作业机制，推动施工数字信息一体化，加强信息沟通；董武俊[6]分析了BIM 技术的特点及应用情况，并对装配式项目进行针对性研究；陶佳能等[7]通过建立三维BIM 协同平台，并依托于实际工程项目对装配式建筑在施工阶段的安全质量控制进行了分析与研究；毛蜀军[8]利用BIM 技术对BDF 空心楼盖从建模设计到实际施工过程进行了全面分析，并对整个项目进行精细化管理。

随着技术施工的逐步发展，越来越多的技术人员会在施工前使用BIM 技术，操控模拟建设模型，以模拟建筑施工的方式进一步地完善施工流程。

2 工程概况

泰安市文化产业中等专业学校综合实训楼建设项目一标段（如图1）位于泰安市泰山区五马街以北、温泉路以西，学校院内结构形式为钢结构框架体系，建筑面积为4336.29m2，本工程应用本技术面积约3700m2。核电封头、压力容器、齿弦管及GF300 方矩管智能制造建设项目（如图2）位于泰安市岱岳区大汶口工业园迎驾路以东、南留大街以南，结构形式为钢结构形式，建筑面积5588.6 6m2，独立基础，1#车间和2#车间建筑高度分别24.20m、16.20m，为本工程应用本技术的两层夹层面积约520m2。

图1 泰安市文化产业中等专业学校综合实训楼建设项目一标

图2 核电封头、压力容器、齿弦管及GF300方矩管智能制造建设项目（车间一、车间二）

3 工艺原理

BIM 技术在压型钢板钢筋混凝土夹层楼盖施工中的应用，包括钢板基架钢板基架采用合金钢制备而成，钢板基架制备时可根据施工的场所及施工的要求制备，控制其制备的大小及强度，具体构造结构如图3所示。

图3 压型钢板基架构造图

六边形基架，六边形基架安装在所述钢板基架的内侧，且六边形基架相互拼接安装在一起；基础肋板，基础肋板安装在钢板基架的四处夹角处，且钢板基架与六边形基架连接处对应钢板基架四处夹角处留有预制空间；支撑骨架（见图4），支撑骨架安装在所述钢板基架的底部，且支撑骨架安装在基础肋板的正下方；底板，底板安装在支撑骨架的底部，且底板的大小形状与钢板基架相同，如图5所示。

图4 支撑骨架结构图

图5 底板安装结构图

图6 施工流程图

4 基于BIM技术的施工工艺流程及要点

4.1 施工工艺流程

4.2 施工操作要点

4.2.1 压型钢板钢筋混凝土夹层楼盖设计步骤

根据施工现场考察校核图纸，按照校核正确后的图纸，使用Envisioneer 软件建立BIM 三维模型。在建设模型时，需要对后期装饰及施工时所用的楼盖位置进行特殊标记，对建筑整体进行三维模型的建设后，将楼盖的模型单独拉出。

根据施工的建筑图纸，将楼盖参数化，并导出楼盖的配料清单，随后按照导出的配料清单制造楼盖。

制造的楼盖成型后，对楼盖整体进行测量，保证楼盖的长宽高符合建筑施工及图纸要求。当楼盖的设计满足要求后，制备加工即可。

4.2.2 钢板基架

采用合金钢板，钢板材料选用钢坯与钢的Al-RE 合金稀士变质剂，对钢坯进行冶炼，然后在钢液中注入RE合金稀上变质剂并浇注成型，成型后经过后处理即可得到合金钢板。

4.2.3 制备六边形基架

六边形基架采用陶粒泡沫水泥的材料制备，制备原料为水、粉煤灰水泥、泡沭剂、陶粒，配对比为粉煤灰水泥∶水∶泡沫剂∶陶粒=1∶0.4∶0.05∶1。制备时将水泥与粉煤灰水泥混合搅拌，搅拌90s 后倒入陶粒并继续搅拌，随后倒入泡沫剂调整整体的密度，最后倒入成型的冷却模具中即可，六边形基架拼接安装模拟图如图7所示。

图7 六边形基架拼接安装效果图

4.2.4 基础连接

将成型后的六边形基架取出，然后将多组六边形基架拼接固定在一起，拼接固定时，在相邻的六边形基架的相对端面连接上钢筋连接杆与固定柱，从而加强固定的强度，然后将六边形基架安装在钢板基架的内壁中，如图8所示。

图8 基础肋板结构效果图

4.2.5 灌装混凝土

钢板基架与底板外侧板安装有侧立挡板，形成密封空间。将六边形基架安装在钢板基架的内侧中，并将钢筋限位安装在预制空间中，随后灌装C25 混凝土，待混凝土成型冷却后抗压强度达到25MPa以上即可。

4.2.6 底板安装膨胀螺栓

最后底板的底部留有内螺纹简开口端，可通过内螺纹简安装M8×100 膨胀螺栓，使膨胀螺栓深入连接在混凝土楼盖中，则可在楼盖的底部方便安装装饰。

4.2.7 成型

楼盖基础成型后，在钢板基架与六边形基架的外侧包覆层外裹材料（包括水泥、草木灰、泡沫剂与氧化镁），并通过外裹材料对六边形基架进行封顶。

外裹材料制备工艺。使用水泥、草木灰、泡沫剂与氧化镁，取水泥∶草木灰∶发泡剂∶氧化镁=0.3∶0.07∶0.2∶0.5，将取料充分混合在一起，并将混合后的浆料填充在六边形基架2 的顶部并涂刷在钢板基架1的外侧，然后冷凝成型。

4.2.8 成品养护

预制构件在浇筑完毕后的12h 以内，应对其加以覆盖并保湿养护。同时应保证混凝土浇水养护的时间、养护的方式及温度控制等。

4.2.9 运输

混凝土构件已经采用了储存运输一体化的方式。该方式把从流水线上生产出的构件逐一码放在货架上，货架在工厂内也是储存架，货架配合构件专用运输车使用，直接将构件运往工地指定位置，极大地减少了构件多次装卸过程中的损坏，如图9所示。

图9 预制构件运输图

4.2.1 0堆场

堆放场地地面必须平整坚实，排水良好，并有排水措施。当预制构件运抵现场存放时，应严格按照相关规范和技术标准的要求，按规格、品种、所在部位、构件定位编号、吊装顺序分别设置堆场，并将构件吊运到指定进行位置，如图10所示。

图10 预制构件现场堆放图

4.2.1 1成品保护

本项目预制构件在运输、堆放和吊装的过程必须要注意成品保护措施。应从出厂吊装、运输、运抵现场、现场安装等各个环节进行防护，并制定紧急情况处理预案，全面考虑预制构件的成品保护。

4.2.1 2吊装准备

施工现场预制构件的安装工作，应严格按照施工前编制审批后的专项施工方案来实施，并在施工前对施工人员进行技术交底及安全交底。同时对具体流程进行专项技术交底培训，确保构件安装工作安全顺利，防止构件发生损坏，造成不必要的经济损失。

4.2.1 3现场安装

目前，常用的有“内控法”和“外控法”高层建筑物轴线的竖向投测，根据控制轴线依次放出建筑物的所有轴线、墙板两侧边线和端线、墙柱边线、节点线、门洞口位置线以及模板控制线，然后依据施工方案实施具体的安装程序。预制构件现场施工安装如图11所示。

图11 预制构件现场施工安装

5 结束语

通过上述研究表明，BIM 技术在压型钢板钢筋混凝土夹层楼盖施工中的应用取得了理想的效果，通过该工艺的应用，上述工程在技术、质量、经济、社会等方面均取得了良好的效益，具体成果如下。

经济效益：通过应用本工艺，最大限度地减少因施工不合格造成的人工及材料的浪费，同时也大大减少了工程后期的维修投入；减少了施工工序、返工，提高了施工效率，节约投资5.9 万元，节约劳动力、设备租赁费用10.4 万元；避免了因裂纹缺陷维修、建筑垃圾清理产生的费用2.6万元；合计节约18.9万元。

社会效益：通过开展BIM 技术在压型钢板钢筋混凝土夹层楼盖施工中的应用活动，培养了一批精干的技术、管理人才和施工队伍，在后续的建筑施工过程中发挥了积极的作用，为工程整体创优奠定了坚实的基础。