董立濤 徐漢濤 曹 樂(lè) 方理剛 唐新原

(1.建研科技股份有限公司，北京 100013;2.中建三局集團(tuán)有限公司，武漢 430023)

1 引言

勁性混凝土柱在高層建筑中被廣泛使用，它充分發(fā)揮了型鋼與混凝土二者的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)鋼筋混凝土柱相比，具有截面尺寸小、承載能力高、整體剛度好、能夠顯著地改善結(jié)構(gòu)的抗震性能等優(yōu)點(diǎn)。但由于鋼筋的加入，增加了鋼筋綁扎、模板安裝等施工難度，直接影響了工期和施工成本。

按照常規(guī)做法，勁性柱一般采用鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼裝工序完成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的校核，采用CAD 等完成復(fù)雜節(jié)點(diǎn)鋼筋的排布。其缺點(diǎn)是預(yù)拼裝工序耗費(fèi)時(shí)間，CAD 等軟件無(wú)法完全模擬空間狀態(tài)下的鋼筋排布，造成工期的延長(zhǎng)及材料的浪費(fèi)。通過(guò)BIM 技術(shù)預(yù)先在立體空間上對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬拼裝、對(duì)鋼筋進(jìn)行排布模擬，解決了施工上的問(wèn)題。

2 工程概況

武漢綠地中心大廈系以辦公為主，集賓館、商貿(mào)及其他公共設(shè)施為一體的大型超高層建筑，是城市標(biāo)志性建筑物之一，主樓地下5 層，地上125 層總高度636m，建筑面積約70 萬(wàn)m2，結(jié)構(gòu)體型為核心筒+巨型柱(勁性柱)+伸臂桁架+環(huán)帶桁架結(jié)構(gòu)。核心筒剪力墻外圍的12 根巨型柱，通過(guò)鋼梁、伸臂桁架與核心筒剛性連接。巨柱的鋼材等級(jí)為Q345GJ-C，混凝土強(qiáng)度高達(dá)C70，從其截面可以看出其尺寸巨大，鋼筋排布密集等特點(diǎn)見(jiàn)圖1 所示。

3 勁性混凝土柱施工難點(diǎn)

(1)武漢綠地中心外圍12 根巨柱均為豎向傾斜一定角度，巨柱的定位是控制的重點(diǎn)。

(2)巨柱結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎難度大，主筋型號(hào)大，間距密，與對(duì)拉螺桿位置易發(fā)生沖突，增加模板拉結(jié)難道圖2 。

(3)勁性柱在持續(xù)施工過(guò)程中，鋼筋綁扎時(shí)需注意的事項(xiàng)較多，主筋與節(jié)點(diǎn)板、鋼梁發(fā)生碰撞，主筋被截?cái)?，且箍筋?lèi)型多，部分箍筋分節(jié)多段焊接封閉。

圖1 勁性柱配筋圖

圖2 對(duì)拉螺栓布置圖

4 BIM 在勁性混凝土柱的應(yīng)用

對(duì)勁性柱搭建BIM 模型時(shí)，本文把勁性柱分為鋼結(jié)構(gòu)部分和混凝土部分，鋼結(jié)構(gòu)為T(mén)ekla 搭建，混凝土為Revit 搭建。外圍勁性柱隨高度的改變存在一定的傾斜角度，為此定制參數(shù)化的柱族。

4.1 混凝土柱族

武漢綠地中心大廈，圍繞核心筒周?chē)偣?2 根巨柱，巨柱隨高度是傾斜變化的，為提高模型的精度，通過(guò)公制結(jié)構(gòu)柱樣板族，創(chuàng)建參數(shù)化的巨柱族，這樣搭建模型時(shí)根據(jù)參數(shù)可以快速進(jìn)行平面定位和豎向傾斜角度的定位，大大提升了建模速度。武漢綠地中心所用的參數(shù)化巨柱族如圖3、圖4。

圖3 巨柱SC2

圖4 巨柱SC1

4.2 勁性柱鋼筋BIM 深化

勁性柱鋼筋形式復(fù)雜，在綁扎前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋的排布位置進(jìn)行放樣，搭建BIM 模型，在BIM 模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工模擬，確定鋼筋綁扎步驟，下面是根據(jù)BIM 模型優(yōu)化后的鋼筋綁扎施工順序。

步驟一:鋼筋套筒接駁器焊接，勁性鋼骨、鋼梁、節(jié)點(diǎn)板處套筒鋼筋接駁器間距根據(jù)主筋、箍筋間距確定位置圖5;

步驟二:縱向主筋被鋼梁及鋼桁架截?cái)鄷r(shí)，鋼筋分層與套筒接駁器連接，并在套筒接駁器附近焊接擋漿板圖6;

步驟三:鋼梁處箍筋安裝，先將箍筋與鋼筋接駁器連接后，再進(jìn)行定位焊接，沒(méi)有被鋼構(gòu)件阻擋的位置可以直接綁扎圖7;

步驟四:鋼桁架連接節(jié)點(diǎn)板處箍筋綁扎，施工步驟同箍筋與鋼梁圖8。

圖5 接駁器布置圖

圖6 縱向鋼筋布置圖

圖7 鋼梁處箍筋處理

圖8 節(jié)點(diǎn)板處箍筋處理

圖9 斜向箍筋連接示意

對(duì)于斜向箍筋，箍筋多段分節(jié)，先加工制作一段短彎頭帶絲鋼筋，將其連接于接駁器，然后搭接焊成封閉箍筋圖9。

5 結(jié)語(yǔ)

武漢綠地中心工程勁性混凝土柱施工過(guò)程中，鋼骨與鋼筋交叉點(diǎn)較多，鋼骨與縱向主筋、箍筋，水平鋼梁與主筋、箍筋關(guān)系復(fù)雜，二維圖很難表達(dá)出鋼筋與鋼骨柱之間的空間關(guān)系，本文運(yùn)用BIM 技術(shù)直觀的反映出鋼骨與鋼筋之間的復(fù)雜空間關(guān)系，事先模擬鋼筋施工順序，提前解決施工過(guò)程中可能遇到的各種矛盾，使勁性混凝土柱鋼筋施工得到簡(jiǎn)化，為類(lèi)似工程施工提供借鑒。

［1］江宇冠，吳平春，王耀，等.BIM 技術(shù)在某工程復(fù)雜節(jié)點(diǎn)鋼筋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2013 (24):93-96.

［2］陸成，張?jiān)弃Q，雷新華.勁性混凝土梁施工技術(shù)難點(diǎn)和質(zhì)量控制［J］.建設(shè)監(jiān)理，2010 (3):73-76.

［3］何關(guān)培.BIM 在建筑業(yè)的位置，評(píng)價(jià)體系及可能應(yīng)用［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2010 (1):109-116.

［4］鄭燚紳.大截面斜向勁性柱施工技術(shù)［J］.廣東建材，2011，27(5):82-85.

［5］李潤(rùn)照，華瑞榮.勁性混凝土梁組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)［J］.廣東土木與建筑，2008 (6):29-30.

［6］黃立雄.超高層建筑大截面勁性柱施工［J］.建筑施工，2006，28(9):683-684.