精品基于BIM技術的弧形梁板結構施工工法

1、基于 BIM 技術的弧形梁板結構施工工法1前言隨著建筑越來越向審美角度發(fā)展， 建筑造型風格各異， 大量極具藝術美學特征的設計作品被 呈現(xiàn)，從建筑造型看，為了迎合現(xiàn)代社會的實用及審美要求，弧形建筑應用越來越多?；⌒谓Y構 建筑采光性及能源利用率方面較高于矩形結構。弧形結構建筑曲線造型較多,具有寬度窄,長度長 的特點,陰陽角平直度和圓滑度不易控制,如何在施工時保證混凝土結構曲面的順暢及表現(xiàn)的質 量,是施工的難點。目前弧形梁板結構的施工工藝歸結起來不外乎兩大類:常規(guī)施工及基于BIM 技術的模型放樣施工。本工法以中國農業(yè)銀行股份有限公司客戶服務中心(天津)項目為例，介 紹基于 BIM 技術的弧形梁板結構

2、的施工工藝，重點闡述BIM 技術在弧形梁板結構施工中的應用。 BIM 技術的應用增加了弧形梁定位的精確性及梁板之間陰角拼接的準確性， 減少因人為原因所造 成的誤差。采用BIM 技術，模擬現(xiàn)場場景，施工前可將現(xiàn)場所有施工部位進行模擬，可以提前安 排施工計劃及特殊部位的技術難點，簡化施工難度。2工法特點2.0.1 基于 BIM 技術的弧形梁板結構施工工法對施工場地要求不高， 可以現(xiàn)場分段下料后再 吊至施工部位組裝。而常規(guī)的施工方法需要專門的拼裝場地，并且對弧形梁板下料場地要求更大；2.0.2 基于 BIM 技術的弧形梁板結構施工工法由于對弧形梁板模板預先進行分組分塊下料， 這樣可以避免常規(guī)施工中整

3、體吊裝模板造成的施工吊裝不穩(wěn)、梁模板過長變形以及梁板模板拼縫 不嚴密等隱患；2.0.3 基于 BIM 技術的弧形梁板結構施工工法模板可以一次成型， 可以避免返工造成的模板 材料浪費，可以縮短下料工期，進而提高施工效率，有效縮短現(xiàn)場準備階段的時間，對緊張的施 工工期有利；2.0.4 基于 BIM 技術的弧形梁板結構施工工法比常規(guī)現(xiàn)場定位下料施工操作可靠性高、施工 精度高、施工后模板拼接弧度平滑、順直及混凝土效果好。3適用范圍適用于橢圓形、弧形等各種形式的異形結構模板及構件下料、定位及主材預下料中。4.工藝原理利用 BIM 軟件精確繪制建筑施工圖的軸線、弧形梁位置及弧度弧長尺寸、框架柱的位置等，

4、確定弧形梁的定位， 弧形梁板之間的拼接點， 建立三維模型， 對弧形梁板板塊分段標注弧長及尺 寸，定位， 再通過 CAD 軟件中的標注功能對各特征點標注出各點的坐標。結合現(xiàn)場實際施工情況， 對弧形梁板模板進行分段， 然后進行梁底模板電腦放樣， 根據(jù)放樣底模進行弧形梁模板側模及板 模板的放樣；分段放樣進行編號，然后進行現(xiàn)場加工，現(xiàn)場吊裝前進行抽樣預拼接檢驗，檢驗無 誤后將模板吊裝至施工部位組裝、弧度檢測、鋼筋下料綁扎、合模、澆筑混凝土，達到設計強度 要求后拆模。 通過 BIM 軟件建立起的集成建筑工程項目各種相關信息的模型， 施工前期對弧形梁板檢測、 并預先進行分析、 模擬與優(yōu)化， 以視覺化的工具

5、指導現(xiàn)場實際施工， 協(xié)調各專業(yè)之工序， 減少施工作業(yè)面干擾，防止人、機待料現(xiàn)象。5.施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程梁板結構圖紙識別建立三維模型排摸下料現(xiàn)場模板體系拼裝弧度效驗鋼筋下料 及施工安裝澆筑混凝土拆模。5.2 操作要點5.2.1 弧形梁板圖紙的識別5.2.1.1 對儀器設備及人員進行初步調配，并對電腦軟件設計值進行統(tǒng)一檢定，項目技術負責人對 BIM 操作人員進行技術交底，識別弧形梁板。下圖5.1.1 為 CAD 弧形梁板位置圖：圖 5.1.1 CAD 弧形梁板位置圖5.2.1.2 根據(jù) CAD 施工藍圖電子版， 識別弧形梁板的數(shù)量及主要部位， 分析弧形連續(xù)梁的平 面特征，為

6、下步建立三維樣式提供思路。5.2.1.3 與現(xiàn)場測量人員進行商討， 對測量中必須體現(xiàn)主要建筑軸線、 弧度點， 角度值及框 架柱特點、特征點進行辨識并再 CAD 圖紙上標注出來。5.2.2 建立三維模型5.2.2.1 在 CAD 圖中標注每跨梁板拼接點及每跨的梁模板的坐標，并將所有坐標轉換為施工 坐標，繪制出各點坐標列表。5.2.2.2 將 CAD 數(shù)據(jù)導入三維模型中，進行弧形連續(xù)梁建模。5.2.2.3 利用 BIM 繪制出虛擬三維模型，對弧形梁模板各拼接點點位進行確認，模擬放樣， 對弧形梁首先進行虛擬放樣， 提前對設計圖紙中節(jié)點拼接詳圖不明確、 梁板標高不明確的部位聯(lián)系設計進行圖紙會審工作，保

7、證施工準備工作的充分性。圖 5.2 弧形連續(xù)梁主體框架示意圖5.2.2.4 根據(jù)繪制的大樣圖， 確定弧形梁弧度的圓心具體位置后， 根據(jù)圓心位置在一層地面 放出弧形梁的大樣圖，并彈出控制線。在彈好的控制線上，每隔兩米確定一個控制點，并確定現(xiàn) 場測量放線需要的主軸線、 主控點。 一般對稱建筑以對稱軸線為主軸線， 再在主軸線上設置主控 點，或者以規(guī)劃建筑線為主軸線。5.2.3 排模下料依據(jù)三維模型， 結合實際情況， 對與超長弧形梁垂直的徑向梁標識出來， 然后確定出合理的 弧形連續(xù)梁分段節(jié)點，確定分段弧長，進而進行模板下料等工作。5.2.3.1 根據(jù)初步深化設計完成后的三維模型圖， 集合弧形梁特征，

8、避開弧形梁每跨的中間 點下料， 避免弧形梁模板接頭部位位于弧形連續(xù)梁的跨中， 避免跨中部位受力薄弱造成混凝土澆 筑質量控制隱患，最后再結合施工人員施工操作的難易情況，對每跨(弧長約為6.32m9.85m之間)弧長進行分段，每段弧長約為 3.2m4.5m 之間，板模板根據(jù)施工情況，每塊 2 左右。圖 5.3 三維預排摸，梁模板拼接效果圖5.2.3.2 根據(jù)弧長分段情況， 結合弧形連續(xù)梁截面大小及高度特征值， 進行弧形連續(xù)梁的底 模板下料準備工作， 根據(jù)軸線起始點對分段模板連續(xù)編號， 按照編號進行下料， 為現(xiàn)場加工拼接提供便捷操作。圖 5.4 弧形連續(xù)梁模板分段位置，拼接點放大示意圖5.2.3.3

9、 一般情況下， 弧形梁板模板下料時需要結合模板的寬度、此分段模板的弧長、 弧度、 弧度起始點的相對值(單位： mm)做為參考值，為三維模型的建立提供必要數(shù)據(jù)；由于弧形梁跨 度大小沿著圓心反方向呈逐漸增大狀態(tài)， 因此，本工法采用的是非等間距弧形梁模板拼接， 因此， 模板下料時編號很重要，避免發(fā)生混亂而造成弧形連續(xù)梁模板安裝返工現(xiàn)象。5.2.4 現(xiàn)場拼裝在三維模型中準確對模板進行下料， 分段加工并編號， 在現(xiàn)場地面進行預拼裝無誤后再將模 板吊至作業(yè)面進行拼裝。5.2.4.1 模板下料完成后， 根據(jù)確定的主控點， 經過計算對該控制點至各橫縱軸線交點的距 離和角度進行測量，列表記錄。距離為直線距離，以

10、mm 為單位，確定弧度方向，經現(xiàn)場地面局 部跨預拼裝審核無誤后，再將弧形梁模板吊至施工部位進行安裝。5.2.4.2 梁底模板安裝完成后， 再進行梁側模板的安裝， 梁側模板拼接點連接加固以及弧度 控制是重點， 除了計算機下料編號對應準確外， 還需將弧度頂點校核隨時跟進， 即全站儀的主控 網(wǎng)功能運用。5.2.5 復核點位5.2.5.1 根據(jù)三維模型中各點位的坐標值， 可以對任意點的位置進行復核， 即應用全站儀對 各圓弧頂點坐標閉合計算。5.2.5.2 在0.000 以上建筑，則利用平面控制方格網(wǎng)中各內控制點相互交叉復核，復核測 量方式與前述測量方式相同。5.2.5.3 根據(jù)建設單位提供的規(guī)劃建筑線

11、， 測量人員使用全站儀， 依據(jù)總平面圖、 首層平面 圖及地下室結構基礎平面圖， 用全站儀的放樣功能測定出建筑物主軸線控制樁， 自檢合格后交由 監(jiān)理單位進行驗線。經測繪院驗測合格后，測量人員方能進行主控網(wǎng)測設。主控網(wǎng)布設完后，各 橫縱軸線交點施測采用全站儀進行， 直接輸入施工坐標測量點位。 各控制線間距離也可全站儀進 行檢測，經校核無誤后進行施測。5.2.6 鋼筋綁扎鋼筋綁扎需先從一端開始， 以保證連續(xù)性； 弧形梁鋼筋的施工要做好鋼筋放樣和制作等前期 準備工作， 綁扎鋼筋對要嚴格按照圖紙進行施工， 確保鋼筋錨固長度， 搭接長度等符合設計和規(guī) 范要求。5.2.7 混凝土澆筑弧形連續(xù)梁混凝土需連續(xù)澆

12、筑， 施工縫留置在設計后澆帶部位， 除此之外， 中間不進行施工 縫的留設。 砼的養(yǎng)護在砼終凝后進行,采用澆水法養(yǎng)護,保持混凝土表面的持續(xù)濕潤， 養(yǎng)護時間滿 足規(guī)范要求。6材料與設備6.1 材料模板：竹膠板或雙面覆膜木膠合板。腳手架鋼管：支撐用腳手架鋼管必須選用合格材料，壁薄不得小于3.0mm。加固用卡扣：要逐個挑選而且要與鋼管配套，不得出現(xiàn)開裂、扭曲、螺絲滑扣等現(xiàn)象。6.2 設備計算機、激光垂線儀、經緯儀、鋼尺、構件模板采用現(xiàn)場加工制作，圓盤鋸、手動切割鋸、 扳手、頂絲、木削、手錘等。7質量控制7.1 質量標準及驗收規(guī)范混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范 建筑工程模板支撐系統(tǒng)安全技術規(guī)程 建筑工程

13、施工質量驗收統(tǒng)一標準 工程測量規(guī)范建筑工程施工測量規(guī)程建筑施工模板安全技術規(guī)范7.2 質量保證措施GB50204-2002 (2011 年版)DB29-203-2010GB50300-2011GB50026-2007DB11T 446-2007JGJ162-20087.2.1 測量人員全部取證上崗。7.2.2 進場的測量儀器設備，必須檢定合格且在有效期內，標識保存完好。7.2.3 施工圖、測量樁點，必須經過校算校測合格才能作為測量依據(jù)。7.2.4 所有測量作業(yè)完后，測量作業(yè)人員必須進行自檢，自檢合格后，上質量總監(jiān)和責任工 程師核驗，最后向監(jiān)理報驗。7.2.5 自檢時，對作業(yè)成果進行全數(shù)檢查。7

14、.2.6 核驗時，要重點檢查軸線問距、縱橫軸線交角以及工程重點部保證幾何關系正確。7.2.7 加強現(xiàn)場內的測量樁點的保護，所有樁點均明確標識，防止用錯和破壞。7.2.8 弧形梁板各分段模板之間拼縫嚴密，平整度控制在3mm 之內，架體下部加固處理。7.2.9 弧形梁板弧度整體控制采用全站儀隨機復測，梁模板支設完成和進行監(jiān)測點的選取， 保證施工前后監(jiān)測點位移量控制在 5以內。8.安全措施8.0.1 嚴格貫徹執(zhí)行國家頒發(fā)的建筑安裝安全技術操作規(guī)范及建筑機械使用安全技術 規(guī)程(JGJ33-86)、施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范(JGJ46-2005)、建筑施工安全檢 查標準(JGJ59-2011)。8.

15、0.2 施測人員進入施工現(xiàn)場必須戴好安全帽。8.0.3 弧形連續(xù)梁上端嚴禁站人。8.0.4 操作人員不得從軸線洞口上仰視，以免掉物傷人。8.0.5 弧形梁板下部腳手架不得隨意拆除。8.0.6 操作儀器時，同一垂直面上其他工作要注意盡量避開。8.0.7 測量人員在施測中應堅守崗位， 雨天或強烈陽光下打傘。儀器架設好， 須有專人看護。 8.0.8 施測過程中，要注意旁邊的模板或鋼管堆，以免儀器碰撞或傾倒。9環(huán)保措施9.0.1 此技術在計算機中進行放樣，預先對現(xiàn)場可能發(fā)生的各種情況進行模擬，將不再發(fā)生 以前施工過程中，因人為操作失誤造成的返工，避免了材料的浪費及人員返工的浪費。9.0.2 此項技術，

16、將不再使用傳統(tǒng)現(xiàn)場預放樣，本工程現(xiàn)場場地狹小，運用此技術將節(jié)約現(xiàn) 場用地，更有利于項目材料進場時間的把控及主體木工作業(yè)班組的安排。10效益分析10.1 經濟效益分析無論是常規(guī)施工法還是基于 BIM 技術施工法，從技術層面來講均能達到我國現(xiàn)行規(guī)范的要 求，但是基于 BIM 技術施工法在經濟性方面則有很大優(yōu)勢， 相同施工條件下對兩種方案的經濟性 進行了對比，對比情況如下(相同跨度及相同長度的弧形梁，按照弧形梁板結構建筑平米80 計算，梁截面尺寸 300800mm，層高為 4.5m，跨度 9m，弧度相同，模板工程量折減系數(shù)按 1.1 計算。)：(1)常規(guī)施工放樣法：共使用模板數(shù)量為 151.55 ，

17、下料工日： 17 工日。(2)基于 BIM 技術施工法：共使用模板數(shù)量為 123.6 ，下料工日： 12 工日。根據(jù)上述設計條件， 依據(jù)現(xiàn)行的規(guī)范我們進行了工料計算， 并按照清單指引以及計價表對兩 種方案進行了經濟分析，具體見表 10.1。表 10.1 常規(guī)施工法與基于 BIM 技術施工法經濟比較施工工法涉及工程量(m2 )單價(元/ 工日)數(shù)量(工日)總價(萬元)數(shù)量()單價(元/ )材料費總價(萬元)金額總計(萬元)對比說明1、基于BIM技術比常規(guī)節(jié)約 模板約20%，節(jié)省施工準備時 間約5天(按照每層梁板結構 的施工工期計算)；2、材料費中僅對節(jié)約量進行 對比，主材價均相同；3、機械費不做對比?；贐IM技術80200120.24133.61502.042.28常規(guī)施工法80200170.34151.551502.272.61人工費從表 10.1 可以看出，在上述同等條件下，在滿足使用功能的情