基于BIM的懸挑式預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)雙螺旋坡道施工技術(shù)

何文 彭培 李靜 馮紅波

摘要：以某大型公共建筑中螺旋坡道為例，探討了BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)螺旋坡道施工安裝過程中的應(yīng)用。通過建立螺旋坡道的BIM可視化模型，為后期解決螺旋坡道安裝焊接過程的重難點奠定基礎(chǔ)，分析了在大型公共建筑中螺旋坡道的主要工藝流程。BIM技術(shù)的應(yīng)用提高了螺旋坡道的一次安裝合格率和安裝精度。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù); 雙螺旋坡道; 預(yù)制鋼結(jié)構(gòu); 施工技術(shù)

中圖分類號：TU758.11文獻標(biāo)志碼：B

0引言

隨著裝配式建筑的發(fā)展進入新時期，裝配式鋼結(jié)構(gòu)螺旋樓梯或坡道在大型公共建筑中的應(yīng)用越來越多。相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆螺旋樓梯或坡道，裝配式鋼結(jié)構(gòu)螺旋樓梯具有質(zhì)量可靠、裝配方便、空間占用率低、可塑性強等優(yōu)點，不僅僅是建筑物、構(gòu)筑物上下垂直交通的重要構(gòu)件，同時也是建筑中一道亮麗的風(fēng)景，得到廣大民眾的喜愛［1］。

在大型公共建筑中，為了突出建筑物優(yōu)美的曲線造型，螺旋坡道或者樓梯通常采用“鋼箱梁+中柱+現(xiàn)澆踏步”的結(jié)構(gòu)形式［2］。這也對螺旋坡道的現(xiàn)場施工提出了新的考驗，如何將復(fù)雜的空間螺旋曲線進行簡化拆解，分段加工拼裝，控制鋼箱梁的下料精度以及安裝精度，如何保證螺旋坡道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性，這些都是鋼結(jié)構(gòu)螺旋坡道的施工重難點。本文結(jié)合某大型公共建筑工程鋼結(jié)構(gòu)雙螺旋坡道施工實例，總結(jié)歸納了基于BIM技術(shù)的預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)雙螺旋坡道施工技術(shù)要點，以期為鋼結(jié)構(gòu)螺旋坡道或樓梯的現(xiàn)場施工提供新的思路，同時也為以后有關(guān)學(xué)者研究鋼結(jié)構(gòu)螺旋坡道施工技術(shù)提供參考借鑒的依據(jù)。

1BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)螺旋坡道工程的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1三維可視化管理

得益于5G、物聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)，BIM模型可以包含鋼結(jié)構(gòu)螺旋坡道構(gòu)件的建筑幾何、力學(xué)性能等具體參數(shù)信息，構(gòu)建更加精細化、信息更全面的多維模型，從而讓工程設(shè)計和施工技術(shù)人員更加直觀全面了解螺旋坡道，從而提前處理很多隱藏的問題和不足細節(jié)，并預(yù)測未來在施工過程中的問題［3］。

1.2Time（4D）模擬施工

在已經(jīng)構(gòu)建完成的BIM三維模型中，通過導(dǎo)入可識別和編輯的螺旋坡道施工進度計劃，將其空間和時間信息整合到一個可視的3D+Time的BIM模型中，可以實現(xiàn)對螺旋坡道的模擬施工，提前分析施工的可行性，使勞動力組織、材料計劃、設(shè)備進場更加經(jīng)濟合理［4］。

1.3提高施工精細化管理水平

在螺旋坡道設(shè)計、施工階段，通過BIM軟件建模，可以減少實際施工過程中的變更及施工范圍蔓延或縮小問題，實現(xiàn)螺旋坡道工程計量及計價的精細化管理。另一方面，通過BIM軟件的模擬施工功能可以降低因施工組織協(xié)調(diào)不當(dāng)、施工方案不明確等原因造成的窩工、工期延期風(fēng)險。BIM技術(shù)構(gòu)建的三維模型可以更加直觀地觀察到螺旋坡道相關(guān)構(gòu)件和節(jié)點與不同專業(yè)施工之間的關(guān)系，在實際施工過程中一旦發(fā)生問題，可以借助模型輔助設(shè)計人員、工程技術(shù)人員進行溝通，解決問題，提高了各專業(yè)技術(shù)人員之間信息共享交流的水平，提高了工作效率［5］。

2構(gòu)建懸挑式雙螺旋坡道BIM模型

首先，根據(jù)雙螺旋坡道設(shè)計圖紙給定的平面設(shè)計圖、懸挑點標(biāo)高，運用BIM建模軟件Revit確定定位軸線后放樣融合進行分段式建模，利用Revit的三維可視化功能，對雙螺旋坡道進行結(jié)構(gòu)碰撞分析，減少后期的施工誤差和變更，如圖1所示。

3螺旋坡道的制作、安裝工藝

3.1鋼板切割組焊

利用已經(jīng)建立的螺旋坡道BIM模型，可以導(dǎo)出螺旋坡道的深化圖紙，輸出鋼箱梁、坡道內(nèi)外兩側(cè)曲梁等構(gòu)件的加工參數(shù)信息，在加工廠中應(yīng)用先進的數(shù)控機床將鋼板原材切割，然后利用組立機對切割后的鋼材進行焊接，形成不同部位的構(gòu)件。在切割鋼板時應(yīng)考慮切割的誤差，鋼板受熱變形、拼裝焊接的誤差進行綜合考慮，修正鋼板切割的加工參數(shù)信息，以確保螺旋坡道的實際尺寸與設(shè)計尺寸相符［6］。

在將切割鋼板組焊成鋼箱梁、曲梁過程中，應(yīng)清理焊接位置存在的油污、鐵銹等，從而保證構(gòu)件的焊接質(zhì)量。由于螺旋坡道呈橢圓形，因此在加工坡道內(nèi)外兩側(cè)曲梁時，應(yīng)對鋼板進行卷園施工，卷圓時候應(yīng)多次成型，避免因為一次成型而導(dǎo)致坡道曲梁韌性降低而斷裂［7］。在對箱型梁焊接過程中，可利用組立機對四面鋼板進行相應(yīng)固定，避免因為焊接過程中局部過熱而導(dǎo)致變形，影響螺旋坡道箱型梁尺寸和外觀質(zhì)量［8］。

3.2定位放線

在安裝螺旋坡道之前，組織測量人員對螺旋坡道懸挑梁的安裝位置定位放線，并對鋼柱的垂直度進行校核，減小后期安裝過程中的誤差，從而提高螺旋坡道的安裝精度和一次安裝合格率。

3.3構(gòu)件安裝焊接

根據(jù)事先確定的安裝順序，采用分段安裝的方式分三段安裝，首先利用塔吊先安裝焊接第一梯段鋼柱之間的曲梁，再安裝鋼柱上的懸挑梁，待懸挑梁焊接完成后，利用50 t吊車安裝焊接螺旋坡道內(nèi)側(cè)曲梁以及內(nèi)外兩側(cè)主梁之間次梁，重復(fù)以上安裝焊接順序知道螺旋坡道全部安裝完成。為保證螺旋坡道的焊接質(zhì)量，在焊接完成后必須對焊縫位置進行探傷檢測，若焊縫存在質(zhì)量缺陷，必須處理合格之后再進行面漆作業(yè)（圖2）。

3.4測量校核

塔吊或者吊車安裝鋼箱梁時，不僅僅要利用吊垂線控制螺旋坡道的安裝精度，同時還要利用全站儀或者經(jīng)緯儀全過程跟蹤及時矯正。所有安裝工序完成后，應(yīng)對螺旋坡道構(gòu)件的尺寸、焊縫質(zhì)量及安裝位置進行復(fù)核檢查，確保螺旋坡道構(gòu)件的安裝質(zhì)量滿足有關(guān)規(guī)范要求。

3.5坡道面層施工

所有螺旋坡道鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝完成后，即可從下至上鋪裝定制的樓承板，對樓承板尺寸不符的，及時切割處理，確保螺旋坡道的觀感質(zhì)量，最后澆筑混凝土，形成整體的螺旋坡道結(jié)構(gòu)，完成坡道面層混凝土澆筑的螺旋坡道如圖3所示。

4結(jié)論

將BIM技術(shù)應(yīng)用在螺旋坡道的設(shè)計和施工過程中，可以解決螺旋坡道的下料精度、安裝精度控制問題，利用BIM的三維可視化模型直觀地檢查有無碰撞點，并且可以將整個安裝過程模擬出來，優(yōu)化施工組織方案；通過提前在BIM模型中將螺旋坡道進行拆分成細部構(gòu)件，也減少了后期返工，節(jié)約了施工成本，提高了螺旋坡道的一次安裝合格率。本文結(jié)合工程實際的施工經(jīng)驗對上述問題進行分析總結(jié)，為以后類似項目中鋼結(jié)構(gòu)螺旋坡道施工提供借鑒，促進裝配式鋼結(jié)構(gòu)螺旋螺旋坡道的進一步發(fā)展。

參考文獻

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［9］王智堅，陸啟強.東莞市圖書館鋼螺旋樓梯施工技術(shù)［J］.廣東土木與建筑，2005（8）：41-42.

［作者簡介］何文（1991—），男，本科，工程師，研究方向為大型公共建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。