基于BIM的鋼筋工程復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計及應(yīng)用

（中建三局集團(tuán)有限公司工程總承包公司，湖北 武漢 430000）

長期以來，鋼筋翻樣是一項(xiàng)較為粗糙的工作，從業(yè)門檻低、專業(yè)性不強(qiáng)、精度要求不高。隨著建筑造型越來越復(fù)雜化，空間三維節(jié)點(diǎn)、不同專業(yè)之間深度結(jié)合的需求也越來越多。此時，僅依靠二維圖紙，通過平面、剖面等簡單幾何關(guān)系來展現(xiàn)復(fù)雜鋼筋構(gòu)造的工作方式顯得越發(fā)局限，復(fù)雜節(jié)點(diǎn)精準(zhǔn)化深化設(shè)計的需求越發(fā)明顯。

1 常規(guī)鋼筋翻樣方式分析

常規(guī)翻樣方式有Excel 表單以及E 筋、廣聯(lián)達(dá)等二維電算軟件，在處理簡單構(gòu)件時，這類軟件功能上都能滿足；但對于基礎(chǔ)套坑、勁性結(jié)構(gòu)等復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，由于軟件功能不夠完善，缺乏精準(zhǔn)的三維模型來輔助校核鋼筋節(jié)點(diǎn)關(guān)系，同時也缺乏不同專業(yè)之間工作協(xié)同開展的綜合模型，因此在翻樣料單準(zhǔn)確率、鋼筋排布合理性、現(xiàn)場施工可行性方面存在很多問題。常規(guī)翻樣方式優(yōu)缺點(diǎn)分析如表1 所示。

2 基于BIM的鋼筋工程深化技術(shù)

2.1 核心技術(shù)簡介

針對常規(guī)鋼筋翻樣技術(shù)解決復(fù)雜部位的不足，引入基于BIM 技術(shù)的鋼筋工程深化設(shè)計的理念，建立精確的鋼筋混凝土真三維模型，將模型的直觀表達(dá)效果與專業(yè)人士的經(jīng)驗(yàn)技能相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化，同時在模型中存儲與之關(guān)聯(lián)的施工建造信息，最終即可導(dǎo)出精準(zhǔn)的翻樣數(shù)據(jù)、可視化的平面圖。

表1 常規(guī)鋼筋翻樣分析對比表

將BIM 技術(shù)引入鋼筋深化設(shè)計中，上述問題迎刃而解。基于BIM 技術(shù)的鋼筋工程復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：①混凝土及鋼筋模型3D 可視、平面剖面可隨意切換；②模型中所見即所得，鋼筋尺寸及定位精準(zhǔn)；③提前進(jìn)行鋼筋碰撞校核，對節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不合理、可能會影響后期施工之處能及時給出合理建議及調(diào)整方案。

中建三局工程技術(shù)研究院基于某BIM 軟件自主研發(fā)了鋼筋BIM 翻樣輔助系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)），如圖1 所示，具有參數(shù)化建模、智能化斷料等技術(shù)先進(jìn)性，通過標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)同建模、模型審核、局部復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)校核調(diào)整等方式，建立直觀、精準(zhǔn)、具有施工指導(dǎo)及應(yīng)用價值的真三維模型，并能實(shí)時導(dǎo)出料單、鋼筋排布圖、平立剖面視圖等成果。

圖1 鋼筋BIM翻樣輔助系統(tǒng)

2.2 工作流程概述

采用BIM 技術(shù)進(jìn)行鋼筋工程復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的深化時，首先對不同專業(yè)的三維模型進(jìn)行整合，然后通過施工模擬找出需要深化設(shè)計的復(fù)雜部位，并將優(yōu)化方案提報給設(shè)計進(jìn)行確認(rèn)，最后依據(jù)優(yōu)化后的方案及輕量化三維模型進(jìn)行輔助交底及施工驗(yàn)收。工作流程如圖2 所示。

3 應(yīng)用案例

以下針對基礎(chǔ)套坑、勁性結(jié)構(gòu)等典型常見的復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)，結(jié)合深化設(shè)計主要操作流程，探討B(tài)IM 技術(shù)在解決鋼筋工程問題中的應(yīng)用效果。

3.1 基礎(chǔ)套坑

某項(xiàng)目地下室基礎(chǔ)筏板中存在多種標(biāo)高的電梯井、集水井及獨(dú)立基礎(chǔ)，各種坑井底部需要擴(kuò)底放坡，實(shí)際成型后的基地底板非常復(fù)雜（圖3、圖4）。

圖2 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)BIM技術(shù)應(yīng)用流程

圖3 基礎(chǔ)套坑平面圖

圖4 基礎(chǔ)套坑剖面圖

該類型復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的BIM 深化及施工應(yīng)用關(guān)鍵步驟如下：①創(chuàng)建三維的混凝土模型；②將復(fù)雜的基坑簡單化，在模型中以坑底每個面為單位，單獨(dú)設(shè)置每個區(qū)域鋼筋；③完成基坑底部所有鋼筋布置，并利用系統(tǒng)編號功能進(jìn)行編號；④輸出料單及排布圖（圖5）。

圖5 鋼筋排布圖

3.2 勁性結(jié)構(gòu)

某項(xiàng)目有鋼結(jié)構(gòu)混凝土的框架柱，混凝土梁與鋼骨混凝土柱連接的節(jié)點(diǎn)，設(shè)計只提供了一個通用大樣（圖6），要求混凝土梁鋼筋與型鋼柱腹板連接的時候只能在腹板上穿兩個孔，因此梁柱連接時的多樣性導(dǎo)致了很多節(jié)點(diǎn)位置都無法滿足設(shè)計要求，給施工造成了很大的困難。

該類型復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的BIM 深化及施工應(yīng)用關(guān)鍵步驟如下：①創(chuàng)建鋼筋混凝土三維模型（圖7）；②在滿足設(shè)計要求的前提下，調(diào)整鋼筋形狀避開鋼骨柱；③將鋼筋模型與鋼結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行整合，找出碰撞沖突之處，并進(jìn)行穿孔優(yōu)化（圖8）。

4 結(jié)語

基于BIM 技術(shù)的鋼筋工程復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計彌補(bǔ)了常規(guī)鋼筋翻樣技術(shù)的不足，為鋼筋工程精細(xì)化翻樣及施工提供了有效的解決方案，進(jìn)一步驗(yàn)證了鋼筋BIM 翻樣技術(shù)的可行性、可靠性和先進(jìn)性。

圖6 勁性結(jié)構(gòu)通用大樣圖

圖7 梁與勁性結(jié)構(gòu)柱連接處鋼筋混凝土模型

圖8 型鋼腹板穿孔定位