利用BIM技術(shù)實現(xiàn)體育場高空大截面環(huán)梁施工技術(shù)

文/王繼行、富強(qiáng)、李峰 中建一局集團(tuán)第二建筑有限公司 北京 102600

1、工程概況

長春奧林匹克公園項目體育場工程位于場區(qū)的中心，建筑面積51823m2，基底面積19970m2，總座位數(shù)32200個，東、西側(cè)看臺為主看臺，共設(shè)有五層功能用房。建筑最高五層，東區(qū)四層，西區(qū)五層，混凝土結(jié)構(gòu)最高38.404米。

2、施工重難點(diǎn)

體育場環(huán)梁頂標(biāo)高在22.700m-38.404m之間，依靠40根混凝土柱支撐，而且標(biāo)高連續(xù)變化，存在4個標(biāo)高突變位置，需要切出坐標(biāo)達(dá)到350余個。如何準(zhǔn)確的測放環(huán)梁平面、傳遞標(biāo)高，就成為了測量工作的重點(diǎn)。由于頂環(huán)梁與混凝土柱的核心區(qū)位置存在環(huán)梁和柱子鋼筋，預(yù)應(yīng)力波紋管，鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件，徑向平梁鋼筋等構(gòu)件，導(dǎo)致該位置的碰撞情況極為嚴(yán)重，必須要采取措施保證樣板施工前就能解決大部分的碰撞情況。

3、施工方法

3.1 工藝流程

（1）總體工藝流程

施工準(zhǔn)備→ BIM模型建立→ BIM模型三維測量和碰撞檢查→施工現(xiàn)場樣板施工及復(fù)核→模架大范圍支設(shè)→鋼筋、預(yù)應(yīng)力、預(yù)埋件安裝→跳倉法大截面混凝土施工→預(yù)應(yīng)力張拉與封錨→支撐腳手架拆除

（2）當(dāng)存在預(yù)應(yīng)力、鋼結(jié)構(gòu)及復(fù)雜核心區(qū)節(jié)點(diǎn)時，柱子的鋼筋混凝土施工距環(huán)梁核心區(qū)還剩4-6米時，應(yīng)按如下工序施工

標(biāo)記并調(diào)整柱子與波紋管碰撞的柱筋→梁柱核心區(qū)下方混凝土澆注→梁柱核心區(qū)箍筋安裝及調(diào)整→鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件安裝→核心區(qū)箍筋恢復(fù)→核心區(qū)波紋管安裝→穿環(huán)梁側(cè)面鋼筋并做臨時固定→穿環(huán)梁內(nèi)鋼筋及波紋管→穿環(huán)梁內(nèi)鋼筋及波紋管→補(bǔ)充環(huán)梁拉鉤、預(yù)埋后澆欄板→穿預(yù)應(yīng)力筋→補(bǔ)充預(yù)應(yīng)力加腋區(qū)箍筋→安裝波紋管出結(jié)構(gòu)的喇叭口→調(diào)整環(huán)梁側(cè)面鋼筋，同時穿另一方向梁鋼筋→綁扎環(huán)梁側(cè)面鋼筋→跳倉法混凝土施工→預(yù)應(yīng)力張拉→混凝土養(yǎng)護(hù)→模架拆除

3.2 施工工藝

3.2.1 建立BIM模型

1.建模前需首先進(jìn)行模型規(guī)劃，主要有以下兩點(diǎn)：

1）建模范圍：應(yīng)根據(jù)自身情況判斷建模范圍，基本原則是：用于定位工作時應(yīng)重點(diǎn)注意尺寸標(biāo)高及建模的整體性，用于節(jié)點(diǎn)建造模擬時應(yīng)重點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)部位。

2）建模規(guī)劃：以設(shè)計圖紙為依據(jù)建立族名稱體系。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將其劃分為若干個層次以便于不同人員同時工作。根據(jù)人員特點(diǎn)分配建模任務(wù)。

2.模型建造和應(yīng)用的主要流程

熟悉設(shè)計圖紙，解決圖紙問題→根據(jù)公司標(biāo)準(zhǔn)實施模型規(guī)劃→建立模型文件→設(shè)置坐標(biāo)，調(diào)整視圖正北→建立標(biāo)高及軸網(wǎng)→劃分工作集→分工繪制模型

頂環(huán)梁梁柱核心區(qū)鋼筋初步三維模型

3.2.2 利用BIM模型三維測量和碰撞檢查

1.BIM模型三維測量

1）模型數(shù)據(jù)的提取：模型數(shù)據(jù)的提取主要是通過軟件完成，Revit本身可直接測量三維數(shù)據(jù)。以2米為基準(zhǔn)，將弧形梁劃分為連續(xù)的直線段，并測量這些直線段的三維坐標(biāo)，最后用全站儀測放這些直線段的平面位置和標(biāo)高，并用鋼尺測量校核。

2）現(xiàn)場定位放線及校核

現(xiàn)場定位放線時，應(yīng)先做簡單估算，將腳手架支設(shè)到相應(yīng)標(biāo)高附近，并鋪上模板，在模板上用全站儀定位放點(diǎn)，同時微調(diào)U托高度使模板達(dá)到指定標(biāo)高上，最后用尺量校核。

2.BIM模型碰撞檢查

1）模型階段化工作：為便于實現(xiàn)靜態(tài)虛擬建造過程，需要將已建好的模型元素逐個配置到對應(yīng)的階段中，這個過程主要使用Navisworks軟件，設(shè)置好不同的選擇集以便于模擬建造過程的各個階段。

2）靜態(tài)虛擬建造過程：通過模型階段化工作設(shè)置的選擇集，使用Navisworks自身的碰撞檢查功能可以快速地實現(xiàn)各階段碰撞的檢查工作，確定每個構(gòu)件安裝后可能出現(xiàn)的碰撞情況。同時根據(jù)各階段的三維模型，技術(shù)人員還需自行分析構(gòu)件安裝移動時的碰撞情況。

3）碰撞各方分析：有了碰撞檢查的結(jié)果后，要根據(jù)結(jié)果進(jìn)行碰撞分析，逐個調(diào)整碰撞部位，每調(diào)整一次都要考慮是否需要重新進(jìn)行碰撞檢查，只有每個碰撞問題得到解決方可進(jìn)行現(xiàn)場樣板的施工。做完碰撞分析還要形成碰撞各方分析表，以便于交底及碰撞情況追蹤。

3.2.3 樣板的施工及復(fù)核

根據(jù)碰撞分析及解決方案在現(xiàn)場用全站儀將各部位的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行施工原位放樣，并用鋼尺測量校核。然后進(jìn)行一次重點(diǎn)部位的施工過程，并通過此次施工復(fù)核碰撞的解決方案是否可行，并最終確定施工工序。

3.2.4 按最終確定的方案施工

在最終確定了施工工序后，我們按如下步驟施工：

（1）按最終確定的方案將模架支設(shè)在斜面上，做好構(gòu)造措施保證模架穩(wěn)定。通過預(yù)留鋼筋地錨，增加傾斜掃地桿，增加抱柱，增加各個方向的剪刀撐的方式提升腳手架的抗滑移和抗傾覆能力，挺高承載力和剛度。

（2）在頂環(huán)梁下連續(xù)兩層設(shè)置回頂腳手架，確保環(huán)梁架體和重量不會壓壞下部結(jié)構(gòu)。

（3）按預(yù)先做的施工樣板方式安裝鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件、波紋管、鋼筋。

（4）將頂環(huán)梁分成20個施工段，應(yīng)用跳倉法施工混凝土工程，對于傾斜梁做好混凝土施工及養(yǎng)護(hù)的組織。做好施工后的混凝土測溫。

（5）按規(guī)范和方案進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉及封錨。

（6）拆除模架體系。

結(jié)語：

BIM技術(shù)的發(fā)展非常迅猛，利用這項技術(shù)在處理3D工作方面的優(yōu)勢來處理復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)問題，可以很好的幫助提前解決現(xiàn)場施工的技術(shù)問題，應(yīng)該更多的學(xué)習(xí)掌握這項技術(shù)的應(yīng)用方案，以便于為解決更復(fù)雜的進(jìn)度管理和成本管理問題提供有效的方法。