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        BIM三維技術(shù)解決復(fù)雜深坑鋼筋翻樣難題

        2019-10-21 17:56:10陳碩軍
        名城繪 2019年2期
        關(guān)鍵詞:筏板標(biāo)高底板

        陳碩軍

        引言:鋼筋手工翻樣效率低且錯(cuò)誤率高,利用BIM三維模型技術(shù)對(duì)鋼筋進(jìn)行翻樣,不僅能夠提高工作速度,更提高了準(zhǔn)確性,并能對(duì)工程進(jìn)展進(jìn)行全程跟蹤,幫助工程師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量、進(jìn)度的管控。下面我將對(duì)BIM三維技術(shù)解決復(fù)雜深坑鋼筋翻樣問(wèn)題做詳細(xì)的敘述,并以南京金鷹天地廣場(chǎng)項(xiàng)目為例,具體分析一下,復(fù)雜鋼筋工程的三維建模應(yīng)用。

        一、深基坑鋼筋的特點(diǎn)和難點(diǎn):

        基坑鋼筋的計(jì)算,歷來(lái)是鋼筋翻樣中的一個(gè)難點(diǎn)。其中,以筏形基礎(chǔ)大底板,為鋼筋翻樣中難度最高的。筏形基礎(chǔ)大底板為坑中坑結(jié)構(gòu),顧名思義就是由多個(gè)不同大小、不同高度和不同放坡的電梯井、集水井、樁承臺(tái)及基礎(chǔ)筏板根據(jù)其設(shè)計(jì)構(gòu)造、用途所組成的相互交錯(cuò)、相互聯(lián)系的的基坑群也叫做坑群。到目前為止對(duì)于有多種角度放坡的鋼筋計(jì)算并沒(méi)有一個(gè)有效的方法及統(tǒng)一的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),例如:45度、60度、甚至是90度的直角,且坑底標(biāo)高和大小都均不一致的復(fù)雜坑群。那么對(duì)于復(fù)雜的深基坑如何進(jìn)行計(jì)算呢?

        二、深基坑鋼筋計(jì)算:

        就深基坑內(nèi)構(gòu)件類型而言,品類繁多,有電梯井、集水井、樁承臺(tái)、筏板、基礎(chǔ)梁、條基、獨(dú)基等,它們相互關(guān)聯(lián),計(jì)算時(shí)需要考慮相互之間的扣減。并且基坑鋼筋不單純是基坑鋼筋的計(jì)算,還要對(duì)照上部結(jié)構(gòu)圖紙,特別是柱墻在基礎(chǔ)內(nèi)的預(yù)留。如果漏掉了插筋,又沒(méi)有被檢查出來(lái),是個(gè)非常麻煩的事情,不僅造成施工錯(cuò)誤,還會(huì)造成成本漏算。

        就基坑的外形而言,有單體、有連體、有矩形、有異形?;右话銥榉牌?5度或者60度,也有做成直角的基坑。

        a) 基坑底筋根據(jù)基坑坡度彎折,伸入筏板內(nèi)一個(gè)錨固,錨固長(zhǎng)度不夠時(shí)要求伸到筏板面筋處彎折20d

        b) 基礎(chǔ)梁穿越基坑,基礎(chǔ)梁需彎折變成折梁。折梁的陽(yáng)角鋼筋連續(xù)通過(guò),陰角鋼筋相互錨固

        c) 筏板底筋伸入基坑一個(gè)錨固,也有的設(shè)計(jì)要求伸入基坑洞邊。筏板面筋伸到基坑洞邊后彎折,彎折長(zhǎng)度為洞口高度加一個(gè)錨固長(zhǎng)度。當(dāng)伸入基坑底板不足一個(gè)錨固時(shí)須彎折20d

        d) 筏板與基礎(chǔ)梁之間遵循不重復(fù)布置原則。筏板筋與基礎(chǔ)梁平行時(shí)基礎(chǔ)梁位置可省略

        e) 當(dāng)基礎(chǔ)梁底與筏板底平為底位板,當(dāng)基礎(chǔ)梁頂與筏板頂平為高位板,當(dāng)基礎(chǔ)梁與筏板上平下平時(shí),基礎(chǔ)梁為加強(qiáng)勁性暗梁。基礎(chǔ)筏板、基礎(chǔ)梁是否外伸,端部構(gòu)造是不同的,應(yīng)按照平法圖集和設(shè)計(jì)要求計(jì)算和施工。

        f) 筏板、基礎(chǔ)梁與獨(dú)基和承臺(tái)之間也存在相互扣減,當(dāng)承臺(tái)截面較小時(shí),即小于兩個(gè)錨固之和時(shí)可以拉通計(jì)算,但當(dāng)承臺(tái)截面較大時(shí)一般都是伸入承臺(tái)內(nèi)一個(gè)錨固,如果拉通就會(huì)造成鋼筋的浪費(fèi)。不過(guò),也有的設(shè)計(jì)是貫通的,那么按設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)優(yōu)先?;A(chǔ)內(nèi)各構(gòu)件受力原理復(fù)雜,構(gòu)造要求各異,計(jì)算規(guī)則更是變幻多端。

        三、鋼筋翻樣工作的基本要求:

        預(yù)估準(zhǔn)確性,就是對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)底板鋼筋的總體預(yù)算量的準(zhǔn)確程度和鋼筋申請(qǐng)?zhí)崆傲康目刂啤?/p>

        計(jì)算精確性,就是鋼筋計(jì)算的長(zhǎng)度、構(gòu)造樣式及根數(shù)上的精確程度,即不浪費(fèi)鋼筋,減少對(duì)鋼筋的二次成型,并且有效的利用鋼筋余料。

        翻樣料單的及時(shí)性、規(guī)范性是指翻樣料單能夠及時(shí)滿足現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度及正確理解藍(lán)圖意思,根據(jù)藍(lán)圖意圖進(jìn)行鋼筋布置并滿足質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范。

        基于上述基坑鋼筋布置的復(fù)雜性,給鋼筋翻樣工作造成了很大的困難。有些大型基礎(chǔ)施工時(shí)經(jīng)常從其它項(xiàng)目倉(cāng)促調(diào)度鋼筋翻樣支援,加班加點(diǎn)亂作一團(tuán),最后又錯(cuò)誤百出,既影響進(jìn)度和質(zhì)量,又容易造成人工、材料、機(jī)械的大量浪費(fèi)。那么,如何能做到基礎(chǔ)鋼筋的預(yù)估準(zhǔn)確性、計(jì)算精確性、及翻樣料單的及時(shí)性、規(guī)范性呢?

        四、傳統(tǒng)鋼筋手工翻樣:

        圖紙手工翻樣-即在圖紙上畫(huà)鋼筋排列圖,然后對(duì)排列圖進(jìn)行長(zhǎng)度和根數(shù)的計(jì)算,計(jì)算好以后填寫(xiě)料單,然后用計(jì)算器計(jì)算鋼筋的規(guī)格和重量。這樣做不僅計(jì)算速度慢、而且容易出錯(cuò),也不能對(duì)鋼筋量做出精確地計(jì)算。

        現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量翻樣-有些有經(jīng)驗(yàn)的鋼筋老師傅則是待基坑放坡完全開(kāi)挖好,澆完墊層后去量取實(shí)際長(zhǎng)度,根據(jù)量取的長(zhǎng)度進(jìn)行鋼筋翻樣計(jì)算。這樣做雖然對(duì)整個(gè)基坑鋼筋翻樣做到了一個(gè)比較好的精確計(jì)算,但是對(duì)施工提前量沒(méi)法控制。通常是白天跑基坑晚上算鋼筋、每天晚上加班加點(diǎn),活干的提心吊膽生怕算的不對(duì)。這樣既勞累又低效率,且心理負(fù)擔(dān)較大。

        現(xiàn)如今,建筑類型越來(lái)越豐富,基坑機(jī)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜。上述傳統(tǒng)的手工翻樣已經(jīng)沒(méi)有辦法應(yīng)對(duì),大面積深基坑、復(fù)雜的工作面、緊張的工期。需要有一種快速準(zhǔn)確的方法提供的精確計(jì)算。

        五、利用BIM三維模型技術(shù)對(duì)鋼筋進(jìn)行翻樣的過(guò)程:

        隨著電腦和軟件的普及,如今項(xiàng)目上基本都會(huì)運(yùn)用CAD看圖、畫(huà)圖。三維建模比較直觀,特別是在處理復(fù)雜的構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)上面,光靠?jī)蓮埰矫鎴D和剖面圖很難將設(shè)計(jì)的要求表達(dá)完整。借助三維建模我們可以清晰直觀的表達(dá)設(shè)計(jì)藍(lán)圖節(jié)點(diǎn)的要求,并且三維模型可以輕松的轉(zhuǎn)換成二維平面圖和剖面圖。以下我以較復(fù)雜的基坑底板為例,介紹一下利用BIM三維模型對(duì)鋼筋進(jìn)行計(jì)算的基本思路和方法。

        基礎(chǔ)底板的CAD圖紙中,獲取圖形數(shù)據(jù),如:軸線、基礎(chǔ)邊線、承臺(tái)邊線、基礎(chǔ)底板邊線和集水井、電梯井的邊線,其他無(wú)用的數(shù)據(jù)均可以刪除;根據(jù)基坑表格、剖面圖和節(jié)點(diǎn)詳圖,繪制出基坑放坡的輪廓線;保存并轉(zhuǎn)換成Revit文件。然后,就可以利用Revit,快速搭建BIM三維模型了,即對(duì)整個(gè)基坑進(jìn)行三維建模。

        1)在平面圖上面把基坑放坡的投影面一一繪制出來(lái),紅色線表示45度放坡基坑、藍(lán)色表示90度放坡基坑,黑色則表示基礎(chǔ)大底板放坡。(見(jiàn)圖1)

        然后,利用Revit拉升畫(huà)法,根據(jù)標(biāo)高和放坡角度,將平面圖拉升出三維效果(見(jiàn)圖2)。在操作過(guò)程中,觀察三維模型放坡面是否與基坑放坡投影面重合,如果重合,那說(shuō)明操作無(wú)誤。

        3) 注意觀察坑與坑之間的聯(lián)系,并且進(jìn)行相關(guān)的合并和坑與坑之間的扣減。(見(jiàn)圖3、4)如此一來(lái),看似非常復(fù)雜的深基坑放坡圖就繪制出來(lái)了。這里需要特別注意的是:必須仔細(xì)復(fù)核,確保正確無(wú)誤,否則會(huì)導(dǎo)致后續(xù)鋼筋布置和計(jì)算的錯(cuò)誤。

        4) 基坑標(biāo)高和大小的核對(duì)后,即可制作指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)挖土放坡的BIM三維模型了。同時(shí),結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)管理,嚴(yán)格按照這套BIM三維建模圖進(jìn)行開(kāi)挖和放坡,以減少因放坡不準(zhǔn)而導(dǎo)致的鋼筋返工。

        5) 在BIM三維模型中,按照?qǐng)D紙要求及節(jié)點(diǎn)內(nèi)容把縱向底筋、縱向面筋、橫向底筋、橫向面筋的鋼筋間距和規(guī)格作為參數(shù)化構(gòu)件,原封不動(dòng)的一根根布置在筏板、集水井、電梯井和樁承臺(tái),利用與CAD中相同的“整列”命令可快速的布置鋼筋、并根據(jù)藍(lán)圖要求扣除保護(hù)層的厚度、坑中坑之間的互錨關(guān)系增加鋼筋的錨固長(zhǎng)度等。在畫(huà)排列圖時(shí),對(duì)于鋼筋型號(hào)、規(guī)格、構(gòu)造、長(zhǎng)度一致的區(qū)域進(jìn)行編號(hào)及標(biāo)注。型號(hào)、規(guī)格、構(gòu)造、長(zhǎng)度不同的鋼筋我們采用不同的顏色、編號(hào)及標(biāo)注進(jìn)行區(qū)分。鋼筋排列圖布置好以后,利用“dist”命令對(duì)排列布置好的鋼筋進(jìn)行長(zhǎng)度和根數(shù)的統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)完成后,根據(jù)相同的區(qū)域進(jìn)行編號(hào)和標(biāo)注。這樣一份精確的鋼筋排列圖就完成了。根據(jù)鋼筋排列圖上面的編號(hào)和標(biāo)注填寫(xiě)相應(yīng)的料單,這樣一份對(duì)應(yīng)鋼筋排列圖的料單也做好了。

        縱向底板鋼筋BIM三維排列示意圖

        6) BIM鋼筋三維建模完成后通過(guò)Revit直接導(dǎo)出布置好的鋼筋進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì),這樣基坑所需鋼筋的總長(zhǎng)度就計(jì)算出來(lái)了,有了總長(zhǎng)度就等于這樣整個(gè)底板的鋼筋計(jì)算總量,而且是非常精確的。(因?yàn)镽evit沒(méi)有扣減功能,所以重合的部分可能會(huì)多算,所以在建模的時(shí)候要注意基坑之間的相互扣減,以免工作量統(tǒng)計(jì)有誤)。

        7) 用BIM翻樣誤差幾乎為零,鋼筋班組施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照此BIM三維建模的鋼筋排列圖。這個(gè)鋼筋排列圖簡(jiǎn)單、清晰、直觀、一目了然而且效率遠(yuǎn)比手工翻樣高出許多。在施工過(guò)程中按照此方法,可以讓鋼筋翻樣的準(zhǔn)確度、鋼筋預(yù)算量的精確性有了很大的提高。

        六、案例分析:

        在南京金鷹天地廣場(chǎng)項(xiàng)目上,我通過(guò)使用BIM三維技術(shù),解決了基坑放坡、坑中坑鋼筋相互交錯(cuò)等施工復(fù)雜難題,并且對(duì)原設(shè)計(jì)做出了優(yōu)化,更有利于施工,質(zhì)量,進(jìn)度,而且節(jié)約了成本!下面我來(lái)做一個(gè)介紹:

        工程概況:

        占地面積約5.6萬(wàn)m2 ,總建筑面積約91.8萬(wàn)m2 。其中:地下為四層,地下建筑面積約21.1萬(wàn) m2 。地上建筑面積約70.7萬(wàn)m2,由9~14層裙樓及三棟超高層塔樓組成。塔樓A為76層,高度約368m;塔樓B為67層,高度約328m;塔樓C為60層,高度約300m。

        工程難點(diǎn)特點(diǎn):

        基礎(chǔ)筏板構(gòu)造復(fù)雜、基坑多、基坑深、坑連坑高度、形狀、大小不一,錯(cuò)綜復(fù)雜?;拥兹狗繀^(qū)域標(biāo)高-23.050m,T1樓深坑區(qū)域標(biāo)高-26.950m,T2樓深坑區(qū)域標(biāo)高-25.650m,T3樓深坑區(qū)域標(biāo)高-25.350m。電梯坑最深標(biāo)高為-33.700m。基坑鋼筋節(jié)點(diǎn)布置復(fù)雜底板鋼筋規(guī)格大、皮數(shù)多、間距密??优c坑之間鋼筋彎折構(gòu)造復(fù)雜。

        通過(guò)三維建模后的觀察,我們可以對(duì)各個(gè)基坑之間的相互關(guān)系,一目了然。然后我們就可以對(duì)基坑進(jìn)行優(yōu)化了??优c坑之間鋼筋密集、穿插復(fù)雜、施工難度大,是本工程深基坑的難點(diǎn)。在現(xiàn)有的施工圖紙中,設(shè)計(jì)單位僅提供了少量節(jié)點(diǎn)和剖面圖的配筋。

        如果完全按照?qǐng)D紙節(jié)點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求對(duì)鋼筋布置,則鋼筋都需要進(jìn)入坑邊錨固,相鄰的坑邊的鋼筋相互錨固。普通的基坑可以做到,但本工程高低基坑過(guò)多,從三維圖中我們可以看出,工作面小,搭接過(guò)多,施工難度相當(dāng)大,且鋼筋過(guò)于密集穿插難度高,不僅鋼筋大量浪費(fèi),且起不到改善受力的效果。所以,在施工以前,需要作出深化設(shè)計(jì)。

        采用BIM三維技術(shù),我對(duì)節(jié)點(diǎn)鋼筋進(jìn)行深化并提出了以下二個(gè)方案:

        方案一: 不改變?cè)O(shè)計(jì)圖紙節(jié)點(diǎn)和要求,將兩坑連接處,設(shè)置L型鋼筋進(jìn)行連接。這種方案雖然比原設(shè)計(jì)減少了鋼筋間的相互穿插,但是L型鋼筋無(wú)法和原坑內(nèi)鋼筋進(jìn)行直螺紋連接,只能采用電焊。鋼筋綁扎雖然方便了不少但是增加了大量的電焊工作。而且,對(duì)于鋼筋下料長(zhǎng)度的精度要求大大提高了,理論上可行,實(shí)際操作存在困難。

        方案二:從BIM模型中可以看出,本基坑存在較多高低差,這是造成鋼筋施工難度大的主要原因。如果可以簡(jiǎn)化基坑中各小坑之間的關(guān)系,就能夠大大方便配筋和施工了。經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)反復(fù)多次的溝通,甲方和設(shè)計(jì)終于同意將多個(gè)高低差小的基坑優(yōu)化成一個(gè)大坑。這樣鋼筋就可以拉通鋪設(shè)了。

        在BIM三維模型中,我們重新設(shè)置標(biāo)高,將統(tǒng)一標(biāo)高的小坑拉通,這樣基坑里對(duì)應(yīng)的鋼筋也會(huì)跟著一起拉通,非常簡(jiǎn)便(見(jiàn)下圖)。

        通過(guò)BIM優(yōu)化后,我們可以直接計(jì)算出鋼筋用量了。優(yōu)化后的鋼筋用量比原圖紙使用量減少了123.58噸、混凝土使用量增加了208.99立方米,大大方便了現(xiàn)場(chǎng)鋼筋施工,同時(shí)也大大地節(jié)約了成本。

        七、結(jié)語(yǔ)

        鋼筋翻樣是設(shè)計(jì)與鋼筋操作工之間的橋梁,好的翻樣工作不僅能夠優(yōu)化設(shè)計(jì),節(jié)約成本,還能夠加快工地效率,更好的控制工期與質(zhì)量。BIM三維技術(shù)是一門新型的應(yīng)用工具,如何將它的直觀性、快速性,更好地運(yùn)用到鋼筋翻樣工作中,使復(fù)雜的構(gòu)建迎刃而解,減少返工和浪費(fèi),提供效率,降低成本,還需要更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

        在今后的實(shí)踐中,進(jìn)一步對(duì)BIM的信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、 可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性進(jìn)行研究與應(yīng)用,讓工作更高效。

        (作者單位:上海建工四建集團(tuán)有限公司)

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