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      淺析建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)及其注意事項(xiàng)

      2018-11-20 10:50:58朱旭升
      世界家苑 2018年11期
      關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)BIM技術(shù)建筑工程

      朱旭升

      摘 要:鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)槠渥陨淼馁|(zhì)地輕、強(qiáng)度大,被普遍的應(yīng)用在高層和一些大跨度以及異形的建筑工程里。在工程進(jìn)行實(shí)踐過程中,鋼結(jié)構(gòu)所進(jìn)行的設(shè)計(jì)當(dāng)前盡管已經(jīng)十分完善可是還是存在較多問題,包括:設(shè)計(jì)方各自為政的情況屢見不鮮,銜接位置處置不適宜;構(gòu)配件在設(shè)計(jì)與施工中出現(xiàn)的碰撞;施工過程中因?yàn)榈跹b和拼接出現(xiàn)的偏差還有施工成本概預(yù)算存在較大的偏差等。文章基于此本文針對(duì)以上提到的幾個(gè)方面,站在BIM 技術(shù)的視角上,提出了一些切實(shí)可行的處置方案。

      關(guān)鍵詞:建筑工程;BIM技術(shù);鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化要點(diǎn)

      1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性

      鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)規(guī)劃的整個(gè)演變,設(shè)計(jì)藍(lán)圖到實(shí)物,以及鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。一方面,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)反映了建筑的整體質(zhì)量,反過來又影響了建筑業(yè)的發(fā)展。另一方面,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也影響了現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)的發(fā)展。從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來看,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅對(duì)幾何設(shè)計(jì)提出了更高的要求,而且對(duì)具體的施工技術(shù)提出了專業(yè)要求。因此,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師必須具備高水平的專業(yè)技能和工作經(jīng)驗(yàn)和強(qiáng)大的整合素質(zhì)素養(yǎng)。

      鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度是很大的。設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合施工項(xiàng)目的施工性質(zhì)和工程圖紙,準(zhǔn)確把握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn),在頭腦中形成清晰的立體結(jié)構(gòu),并通過設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行展示,確保鋼結(jié)構(gòu)整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

      在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)人員必須嚴(yán)格遵守相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和原則,充分把握結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)應(yīng)力特性的要求,在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下合理設(shè)計(jì)。同時(shí),要結(jié)合施工項(xiàng)目的施工要求,優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì),確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量,確保施工項(xiàng)目順利施工,使得建筑企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力得到提升。

      2、鋼結(jié)構(gòu)存在的問題

      2.1鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)問題

      當(dāng)前有很多的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示出,建筑工程鋼結(jié)構(gòu)安全事故的的核心原因就是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)自身的不穩(wěn)造成的。首先,鋼結(jié)構(gòu)其自身的不穩(wěn)定性主要有:局部不穩(wěn)定性,以及局部不穩(wěn)定引起的間接整體不穩(wěn)定性。

      當(dāng)彎曲部分不穩(wěn)定且尺寸超出公差范圍時(shí),鋼結(jié)構(gòu)施工項(xiàng)目的質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。如果設(shè)計(jì)者在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)沒有充分考慮鋼結(jié)構(gòu)的支撐功能,也會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定問題;如果鋼結(jié)構(gòu)吊裝不當(dāng),會(huì)造成桁架和桁架桿。作品力量的巨大變化也會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定問題。

      導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的因素很多。設(shè)計(jì)人員和施工人員應(yīng)注意并做好相應(yīng)的預(yù)防措施,確保施工項(xiàng)目的施工質(zhì)量。

      2.2鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題

      鋼材料其自身的耐腐蝕性是比較差的,特別是其在濕度較大的時(shí)候、還有就是出現(xiàn)侵蝕性比較強(qiáng)的環(huán)境中,鋼結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)生銹和腐蝕的情況,這樣的一種情況會(huì)令構(gòu)件自身的承載能力被減弱,嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)使其出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故。通過對(duì)于木屋架和鋼木屋架以及鋼筋混凝土屋架還有鋼屋架產(chǎn)生安全事故的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和調(diào)查的結(jié)果不難發(fā)現(xiàn),鋼屋架產(chǎn)生的安全事故當(dāng)前的占比已經(jīng)達(dá)到了60%,而產(chǎn)生這一問題的主要原因是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)的腐蝕問題而產(chǎn)生的。

      2.3鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)問題

      鋼材自身的耐高溫性并不是很高,其自身的性能會(huì)伴隨著溫度上的轉(zhuǎn)變而出現(xiàn)變化,在溫度提升到430至540攝氏度區(qū)間的時(shí)候,鋼材其自身的屈服點(diǎn)以及抗拉強(qiáng)度和其彈性模量都快速的降低,其本身所具備的承載能力也就會(huì)消失。建筑物其自身的構(gòu)件耐火性能較弱,在出現(xiàn)火災(zāi)的時(shí)候這種承載能力不能夠得到快速的延續(xù),會(huì)為安全疏散和物資搶救與撲滅火災(zāi)等相關(guān)的消防活動(dòng)帶來阻礙。

      3、基于BIM視角的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

      3.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單體銜接處理

      在Tekla Structures里去把建筑施工平面有關(guān)的設(shè)計(jì)信息輸入其中挖槽三維建模,處理二維模型無法可視而產(chǎn)生的錯(cuò)誤判斷;按照經(jīng)驗(yàn),去將結(jié)構(gòu)類型輸入其中,并且把BIM軟件里模擬建筑受力進(jìn)行確認(rèn),判斷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是不是合理;輸入給排水還有電氣設(shè)施,并且去對(duì)綠色建筑進(jìn)行評(píng)定,同時(shí)使用BIM軟件去對(duì)整體設(shè)計(jì)給予優(yōu)化。BIM設(shè)計(jì)過程中,需要使得全部設(shè)計(jì)參數(shù)的數(shù)值能夠保持在一個(gè)界面上進(jìn)行運(yùn)行,使其構(gòu)成不同設(shè)計(jì)單體的成果,使得結(jié)構(gòu)更為合理。在這樣的一個(gè)模塊中對(duì)其給予更改,降低多個(gè)部門產(chǎn)生的摩擦,并且還可以節(jié)約時(shí)間,提升效率。

      3.2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)配件碰撞處理

      BIM可以通過仿真技術(shù)模擬建筑結(jié)構(gòu)的真實(shí)信息,形成三維構(gòu)圖。并且相關(guān)部件可以通過navisworks軟件檢查,以最大限度地減少施工期間部件的設(shè)計(jì)變化。同時(shí),BIM還可以處理不同構(gòu)造類型之間的碰撞:例如,首先構(gòu)造某個(gè)構(gòu)件,但占用的空間相對(duì)較大,導(dǎo)致后續(xù)構(gòu)件的構(gòu)造平面被占用和重新加工;使用BIM,鋼結(jié)構(gòu)模型通過VR技術(shù)虛擬化。模擬,保留必要的通道孔以避免施工碰撞。

      3.3鋼結(jié)構(gòu)施工過程中偏差處理

      在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工中,嚴(yán)格控制現(xiàn)場(chǎng),并定期將現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)輸入BIM平臺(tái),評(píng)估施工質(zhì)量。根據(jù)BIM平臺(tái)的實(shí)際信息反饋,改變鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量。

      BIM平臺(tái)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控來源信息源,及時(shí)提取鋼結(jié)構(gòu)部件的出廠信息,通過三維建模和VR技術(shù)形成圖紙的視覺效果,模擬真實(shí)的拼接情況,反饋形成的錯(cuò)誤進(jìn)入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)獲得的信息,設(shè)計(jì)人員執(zhí)行偏心計(jì)算,以檢查設(shè)計(jì)是否符合預(yù)期的質(zhì)量要求。徐州奧林匹克體育中心采用BIM技術(shù)進(jìn)行奧運(yùn)中心采用的關(guān)鍵部件(如收縮夾和施工焊縫)的施工和安裝,并通過VR技術(shù)模擬現(xiàn)場(chǎng)安裝動(dòng)畫,使其對(duì)施工起到指導(dǎo)作用。

      3.4鋼結(jié)構(gòu)成本概預(yù)算分析

      傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)預(yù)算是指通過廣利達(dá)等軟件對(duì)數(shù)量清單進(jìn)行計(jì)量和定價(jià),但計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)更具有程序性,不考慮市場(chǎng)變化。BIM技術(shù)使用SD建模來考慮時(shí)間因素對(duì)項(xiàng)目的影響。例如,市場(chǎng)上工程材料的價(jià)格變化和施工技術(shù)水平將影響現(xiàn)場(chǎng)施工過程,最終影響施工項(xiàng)目的質(zhì)量。

      BIM技術(shù)可以準(zhǔn)確地估算工程成本,使用現(xiàn)場(chǎng)模擬技術(shù),并選擇合理和經(jīng)濟(jì)的鋼結(jié)構(gòu)部件,以降低工程成本。以徐州奧體中心為例,工程部件采用箱式彎扭構(gòu)件,變截面錐形管和大直徑彎管等,采用BIM技術(shù)輸入設(shè)計(jì)參數(shù),模擬施工環(huán)境,驗(yàn)證每個(gè)節(jié)點(diǎn)和每個(gè)應(yīng)力的準(zhǔn)確性,然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。這種設(shè)計(jì)策略一方面滿足了形狀的設(shè)計(jì)要求,另一方面降低了修復(fù)的風(fēng)險(xiǎn),降低了項(xiàng)目成本,并注重市場(chǎng)材料的價(jià)格變化,綜合考慮各種因素影響建筑施工,改善施工,使得預(yù)算自身的準(zhǔn)確性得到了有效提升。

      參考文獻(xiàn)

      [1]蔡建友.建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)主要分類及設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].商品與質(zhì)量,2015,(26).

      [2]韓春陽,杜行宇,建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)分類及設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].住宅與房地產(chǎn),2017,(24).

      (作者身份證號(hào)碼:321322198706270835)

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