基于BIM技术的工程难点施工深化设计.pdf

建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 16 期 2023 年 8 月Vol.54 No.16 Aug.20232040基于 BIM 技术的工程难点施工深化设计李立波，左林涛，卢久立，陈 飞，孟 君（北京建工集团有限责任公司，100055，北京）摘要：项目基于建筑信息模型（BIM）技术开展钢结构、吊车梁、外墙龙骨、管线明敷等专业的深化设计，进一步加深施工图纸的深度，便于指导现场施工，保证现场施工质量，加快现场施工进度，提高现场施工安全性，提前发现各专业间交叉冲突问题，减少拆改和返工，同时确保施工感官质量效果良好。关键词：BIM；深化设计；栓接；管线明敷；多专业协调中图分类号：TU 74 文献标志码：A 文章编号：1000-4726(2023)16-2040-04BIM-BASED DEEP DESIGN OF ENGINEERING DIFFICULT CONSTRUCTIONLI Li-bo,ZUO Lin-tao,LU Jiu-li,CHEN Fei,MENG Jun(Beijing Construction Engineering Group Co.,Ltd.,100055,Beijing,China)Abstract:Based on building information modeling(BIM)technology,the project carried out the professional deepening design of steel structure,crane beam,external wall keel,pipeline laying,etc.,speeded up the construction schedule,improved the safety of construction site,found the cross-conflict between different majors in advance,reduced the demolition and rework,and ensured the construction sensory quality.Keywords:building information modeling;detailed design;bolting;pipeline laying;multi-discipline coordination1 工程概况及深化设计概述1.1 工程概况柴务 220 千伏变电站工程的钢结构工程采用全栓接梁柱节点，机电管线采用明敷方式，外墙龙骨、吊车梁与钢结构采用栓接方式进行连接。1.2 深化设计概况针对本工程重点、难点，全栓接梁柱节点、外墙龙骨和吊车梁与钢结构栓接、管线明敷等施工内容，建立建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），对上述专业进行深化设计，对各专业成果进行整合、综合协调管理、质量管控，发现问题、解决问题，以满足现场施工要求。2 BIM 辅助深化设计策划基于 BIM 技术提前开展各专业的深化设计并建立模型，在 BIM 技术辅助下对全栓接梁柱节点、外墙龙骨和吊车梁与钢结构栓接、管线明敷等施工重点、难点进行深化设计，明确各专业、各节点构造的相对空间位置关系、连接方式、排布方式及存在的问题，通过 BIM 技术直观地提出问题的解决方案。对多方案进行比较，选择最优方案。同时利用 BIM 技术进行技术交底、指导现场施工，明确各构件构造、位置、尺寸、数量等，提高现场施工效率、安装精度，提升施工质量，解决本工程重点、难点问题，确保本工程顺利开展，满足现场施工要求。3 BIM 对各专业的深化设计3.1 建立各专业的 BIM 模型通过 BIM 技术建立各专业的 BIM 三维模型，如图 1 图 7 所示。图 1 建筑 BIM 三维模型3.2 全栓接梁柱节点 BIM 深化设计利用 BIM 技术对全栓接梁柱节点进行 BIM 三维收稿日期：20230616作者简介：李立波（1989），男，河北邢台人，工程师，e-mail:.2023 年 8 月2041图 2 钢筋混凝土结构 BIM 三维模型图 3 钢结构 BIM 三维模型图 4 设备 BIM 三维模型图 5 暖通 BIM 三维模型图 6 给水、排水 BIM 三维模型图 7 电气 BIM 三维模型深化设计，如图8所示。箱形梁柱连接图 8 全栓接梁柱节点 BIM 三维效果通过 BIM 技术，对每个节点进行深化设计，更加直观地了解每个节点构件尺寸、螺栓规格数量、连接板大小、各构件间位置关系等，以便于加工制作、现场安装，方便现场技术交底，减少返工或安装错误等问题。通过对节点进行深化设计，发现如下相关技术问题。（1）原设计存在一些小问题，未考虑在上翼缘螺栓处铺设压型钢板，若压型钢板直接铺设在螺栓上存在结构传力问题及漏浆问题，如图 9 所示。利用BIM 技术深化设计提出 3 个解决方案，具体如下。钢柱钢梁连接板短梁段高强度螺栓图 9 原梁柱节点 BIM 三维效果方案一：钢梁配套专用 C 形折件（工厂焊接），楼板通过 C 形折件将荷载传递到梁上，如图 10 所示。李立波，等：基于 BIM 技术的工程难点施工深化设计建 筑 技 术第 54 卷第 16 期2042此工艺楼板锚栓水平传力不理想，适用于单层结构。构件在连接部位开孔，并放入单向螺栓 使用扭矩扳手校核扭矩值 使用电动扳手拧紧图 10 C 形折件效果方案二：短梁连接形式+底模切割工艺。此工艺简单、操作方便，适用于单层及多层钢框架结构，但是控制板底漏浆难度较大。方案三：短梁连接形式+底模切割工艺+70 mm宽挑耳。此工艺简单，荷载传递途径明晰，不易发生漏浆情况，适用于单层及多层钢框架结构（图 8）。原设计单位、建设单位、监理单位及分包单位沟通协调后，一致决定采用在翼缘处增加 70 mm 宽连接板，用于螺栓处压型钢板与钢梁的连接。（2）梁柱节点高强螺栓数量多，连接板较长且较重，对钢梁与钢柱对接的安装精度要求高，位置调整难度大。若采用传统的安装方法，可能造成部分高强螺栓不能穿过螺栓孔，螺栓孔扩孔情况较多，同时因钢梁较重，若工人直接采用撬棍或倒链调整，施工难度和安全隐患大，会降低施工效率，影响施工质量和安装精度。针对此技术难题，通过 BIM 技术深化设计，创新性地设计了一款全栓接钢结构梁柱节点对接微调装置，不仅便于高强螺栓的安装，解决了高强螺栓安装精度的问题，还改变了工人采用撬棍或倒链对钢梁位置进行调整，甚至采用起重机械对其进行调整的传统安装方法，减少了机械和劳动力的投入，加快了施工进度（图 11）。通过BIM 技术深化设计明确了与微调装置相关的技术要求，具体如下。将微调装置搭设在接缝处的钢梁顶部，通过支撑卡板将其卡固在钢梁的上翼板上，在支撑卡板上方中部垂直固定一块 L 形夹板，在 L 形夹板上设置一组调节螺栓，调节螺栓抵靠在钢托座上，通过拧动螺栓对钢梁竖向位置进行调整。在支撑卡板下方两侧各设置一个夹板，分别在夹板上设置一组调节螺栓，调节螺栓抵靠在钢梁腹板上，通过拧动螺栓来调节钢梁横向位置，以此来满足钢梁上下左右位置可微调，以便螺栓孔能够一次性对齐，方便高强螺栓的穿入，进而提高钢梁的安装精度，加快施工进度。图 11 钢结构微调装置 BIM 三维效果3.3 外墙龙骨、吊车梁栓接 BIM 深化设计将外墙龙骨、吊车梁、钢结构工程的 BIM 深化图整合起来，查看三者的相对空间位置关系，优化各节点中构件的空间位置关系，实现各节点的最优排布设计。经与设计单位、建设单位、监理单位及各分包单位协商，通过 BIM 技术三维深化设计，提出如下可行的解决方案。（1）在钢结构钢梁对应位置设置钢板，钢板焊接在钢梁上下翼缘板外侧，同时在钢板上设置螺栓 孔，用于龙骨檩托安装，采用螺栓将檩托固定在埋件钢板上，同时在檩托上设置螺栓孔，采用螺栓将龙骨与檩托固定，如图 12 和图 13 所示。图 12 钢板 BIM 三维效果图 13 檩托 BIM 三维效果采用 10 mm 厚的 Q345 钢板，钢板宽 200 mm，高度根据钢梁高度确定，焊缝采用一级焊缝。檩托采用 Q235 钢板在工厂内加工制作而成，采用 12 mm螺栓将檩托固定在埋件钢板上，再将外墙龙骨固定在檩托上。在钢梁下方对应位置焊接连接件（在工厂内加工完成），在连接件上设置螺栓孔用于吊车梁固定，2023 年 8 月2043李立波，等：基于 BIM 技术的工程难点施工深化设计采用 10.9 级高强螺栓将吊车梁与连接件固定，如图14 所示。图 14 连接件 BIM 三维效果BIM 深化设计不仅解决了外墙龙骨、吊车梁与钢结构栓接问题，还能使钢板、连接件在钢梁上的位置更加准确，使檩托、钢板、吊车梁构造、规格、尺寸、数量更加清晰明了，便于现场施工，提高了施工效率，减少了误差及返工等情况，实现了钢结构功能一体化施工。3.4 管线明敷 BIM 深化设计因本工程采用一体化装饰内墙板，同时管线较多，管线暗敷施工难度较大，经与各参建单位沟通协调，决定明敷管线。管线涉及专业较多，将机电各专业 BIM 进行整合，进行综合排布，确定管线路径，查找碰撞问题，优化其净空和排布，使明敷管线满足规范、设计、运维要求，方便后期的使用及检修，同时使管线布置合理、美观，保证工程质量，提升管理水平，如图 15 所示。图 15 管线明敷 BIM 三维效果利用 BIM 深化设计对管线进行 BIM 碰撞检查分析，以此数据为依据，整合 BIM 审核报告，同时结合碰撞检测、专业合理性、空间合理性和专业规范性进行审图报告的编写，与设计单位、建设单位、监理单位及分包单位进行协调沟通，落实解决方案，实现机电安装工作的指导，在施工前解决项目重点、难点问题，推动管线明敷施工顺利进行。4 BIM 深化设计成效分析采用 BIM 技术对本工程的重点、难点进行研究分析及解决，确保了工程顺利进行，为工程质量提供了保障，提高了施工效率，缩短了工期，节约了成本。（1）对全栓接梁柱节点的 BIM 深化设计，不仅解决了压型钢板在上翼缘螺栓位置的安装问题，同时创新性地设计了一款全栓接钢结构梁柱节点对接微调装置，在梁柱节点对接施工时，通过拧动对应的调节螺杆将钢梁与钢托座螺栓孔对齐，以便高强螺栓的安装，改变了传统安装方法，节约了机械和劳动力的投入，加快了施工进度，解决了高强螺栓安装精度的问题，缩短工期 10 d，节省费用 6 万余元。（2）通过对外墙龙骨和吊车梁与钢结构栓接进行 BIM 深化设计，根据外幕墙龙骨和吊车梁位置及构造要求在钢结构构件上设置钢板或连接件，钢板或连接件在钢结构工厂内焊接在钢结构构件上，方便后期外幕墙、吊车梁安装，加快了施工进度，提升了安装质量，同时实现了外幕墙龙骨、吊车梁与钢结构构件的栓接连接，减少了动火作业，降低了高空作业、动火作业危险性，符合绿色环保施工的要求，实现了钢结构功能一体化的施工，缩短工期 5 d。（3）通过对管线明敷进行 BIM 深化设计，优化管线的排布，避免专业交叉造成的返工和拆改，进行经济性优化选型，使管线布置美观，满足规范、设计、运维要求，达到创优创奖要求，同时提前发现潜在问题，指导现场施工，缩短工期10 d，节约成本10万余元。5 结束语基于 BIM 技术的工程难点施工深化设计，使工程的重点、难点问题更加清晰明了、更加直观、更易解决。对施工图纸进一步深化，便于现场技术交底、指导现场施工，保证现场施工质量，加快现场施工进度，提高现场施工安全，提前发现各专业间交叉冲突问题，减少拆改和返工，同时确保施工感官质量效果良好。信息化 BIM 技术在如今的建筑行业中已不可或缺，具有较好的适用性、可靠性、经济性和推广性，在工程项目中具有显著的推广应用价值。参考文献1 黄迪,王明丽,李淑芳,等.基于 BIM 的 MEP 管线综合技术优化性研究 J.工程建设与设计,2016(11):7276.2 杨科,康登泽,车传波,等.基于 BIM 的碰撞检查在协同设计中的研究 J.土木建筑工程信息技术,2013,5(4):7175,98.3 赵卫东,刘宏.BIM 技术助力建筑企业智能建造管理升级 J.施工企业管理,2022(7):5052.4 杨青.基于精益建造的智能建造运行管理系统研究 J.现代信息科技,2021,5(15):173175.5 张德海,韩进宇,赵海南,等.BIM 环境下如何实现高效的建筑协同设计 J.土木建筑工程信息技术,2013,5(6):4347.