浅谈BIM技术在某大跨度钢飘带施工中的应用.docx

??

?

??

浅谈BIM技术在某大跨度钢飘带施工中的应用

?

??

?

?

?

?

?

?

?

???

?

?

?

?

?

[摘要]BIM技术在长影海南生态文化产业园项目入口票务区大跨度钢飘带前期投标、深化设计、加工厂预制、现场安装的应用极大地提高工作效率、缩短项目建设周期，BIM技术在工厂模拟预拼装中的创新应用既保证了构件预制、现场安装的精度要求，又节省了大量人力、物力，降低了施工成本，且加快了项目施工进度，为项目的高效、高质量实施和履约提供了有力保障。

[关键词]BIM技术；创新应用；高效；高质量；有力保障

1工程概况

1.1建筑概况

长影海南生态文化产业园项目入口票务区项目位于海南省海口市秀英区长流镇内，距离海口市市中心约20公里，北靠南海大道，南临椰海大道，东临长滨路，西为粤海大道，占地面积12.3万m2，总建筑面积27263.47m2，主要用途为售票、商业、办公及停车场。本项目包括1#、2#、5#、6#、7#、9#、10#商业及办公楼，地下车库，售票厅，时光隧道构筑物等，建筑最高高度20.33m。

图1入口票务区建筑效果图

1.2结构概况

入口票务区大跨度钢飘带平面呈扇形，高低不规则波浪形，钢飘带最高点为24米，外弧半径70米，内弧半径40米，外弧与内弧之间钢梁最长跨度为30米，外弧长度为200米,内弧长度为115米。造型由14根钢柱，前后拱门，顶部钢梁三部分组成，前后跨度达到32米，左右跨度达到140米，钢结构量达到2000吨。大飘带正面设计有8根斜柱及两侧各有一根垂直钢柱，背面4根立柱，在背面中心设计有一根异形花瓣型钢柱、两侧设计有垂直钢柱。大飘带后侧部分钢柱与1号楼和2号楼屋面连接。

钢飘带正面钢飘带背面

图2钢飘带示意图

2施工重难点分析及解决措施

序号

施工重难点分析

解决措施

1

大飘带内弧斜立柱内、外交替倾斜，吊装难度大

通过BIM软件，创建精确的BIM模型，进行钢结构施工流程的模拟、施工方案的比选，选择最优施工方案。

2

大飘带跨度大，结构支撑点少，吊装顺序必须严格控制

3

大飘带造型为高低不规则的波浪形，吊装变形控制难度大

提前验算施工过程中结构自重状态下的应力与变形，同时对斜柱安装偏差控制进行指导，现场根据构件分节情况，利用BIM软件提前对特定工况下结构的最大变形量和最大应力进行验算，进行整体施工过程的施工模拟。

4

大飘带构件繁多有1410根，焊接量大，且造型独特，最大板厚20mm，焊接变形控制不当极易造成结构变形过大

5

大飘带内弧斜立柱呈波浪形地内外交替倾斜，钢构件轴线位置偏移、垂直度及标高的校正控制是难点

通过BIM软件建立三维模型，通过坐标转换控制钢飘带拼装、安装精度。

3BIM技术应用

3.1提高钢飘带建模精确度

钢飘带内、外弧桁架造型独特，所有构件不在一个平面，呈一面曲面镜子，由下弦梁、立柱、小方通梁构成。下弦梁是由小箱型梁不同的角度焊接而成，呈不规则的圆弧，立柱倾斜立于下弦梁上，中间由小箱型梁连接成一个整体。

如何保证桁架弦杆件曲线的光滑是能否顺利实现建筑造型的重点，目前传统的空间曲线建模方法都是通过将空间曲线转为多半径圆弧构件而实现的，其缺点在于在各弯弧对接处过渡不圆滑，会看到明显的折角。深化设计人员利用BIM软件，将关键点的三维坐标输入BIM软件并精准定位，根据关键点按照不同截面、不同结构类型依次搭建三维模型，将下弦梁曲线以节点为基点用样条曲线连接成一条光滑的空间曲线来替代原先的部分下弦梁折线部分，原来的小方通梁位置不调整，最后将完整的线模型制作成实体模型，大大提高了建模精确度和效率。

3.2基于BIM的钢结构深化设计

本工程钢飘带顶部钢梁的长度和前后端部标高都不一样，导致连接拱门弧形梁的立柱的长度和角度都不一样，原设计单位也只是给出了理想状态下交点的坐标和结构形式，从而增加了顶部钢梁与立柱、拱门弧形梁之间连接节点的深化设计难度。深化设计人员通过BIM软件进行节点优化，更改部分材料截面，减少不必要的加劲肋，降低了钢材用量，并且工艺生产达到了要求，深化之后的用钢量降低了153吨，优化钢结构工程量。此外深化设计人员基于完善的BIM模型输出可用于加工厂及现场安装使用的零件图、构件图、布置图等，图纸与模型智能关联，模型变更后对应的图纸相应变动更新。同时，图纸可以准确、快捷地增加剖面，根据需要调整图纸的比例、尺寸、标注等，极大的提高了深化效率，降低出错率，缩短项目建设周期。

3.2工厂模拟预拼装

钢飘带前后跨度达32m，左右跨度达140m，高度达24m，造型独特，且构件间的不规则连接，加大了现场测量安装的难度。桁架由几十个不同小构件不同角度的焊接而成，构件加工制作的精度、焊接过程中的焊接收缩量的累积，以及构件间大角度的变化，将对桁架的现场拼装以及安装起着决定性的