精品基于BIM技術(shù)的弧形梁板結(jié)構(gòu)施工工法

1、基于 BIM 技術(shù)的弧形梁板結(jié)構(gòu)施工工法1前言隨著建筑越來(lái)越向?qū)徝澜嵌劝l(fā)展， 建筑造型風(fēng)格各異， 大量極具藝術(shù)美學(xué)特征的設(shè)計(jì)作品被 呈現(xiàn)，從建筑造型看，為了迎合現(xiàn)代社會(huì)的實(shí)用及審美要求，弧形建筑應(yīng)用越來(lái)越多。弧形結(jié)構(gòu) 建筑采光性及能源利用率方面較高于矩形結(jié)構(gòu)?；⌒谓Y(jié)構(gòu)建筑曲線造型較多,具有寬度窄,長(zhǎng)度長(zhǎng) 的特點(diǎn),陰陽(yáng)角平直度和圓滑度不易控制,如何在施工時(shí)保證混凝土結(jié)構(gòu)曲面的順暢及表現(xiàn)的質(zhì) 量,是施工的難點(diǎn)。目前弧形梁板結(jié)構(gòu)的施工工藝歸結(jié)起來(lái)不外乎兩大類(lèi):常規(guī)施工及基于BIM 技術(shù)的模型放樣施工。本工法以中國(guó)農(nóng)業(yè)銀行股份有限公司客戶(hù)服務(wù)中心(天津)項(xiàng)目為例，介 紹基于 BIM 技術(shù)的弧形梁板結(jié)構(gòu)

2、的施工工藝，重點(diǎn)闡述BIM 技術(shù)在弧形梁板結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用。 BIM 技術(shù)的應(yīng)用增加了弧形梁定位的精確性及梁板之間陰角拼接的準(zhǔn)確性， 減少因人為原因所造 成的誤差。采用BIM 技術(shù)，模擬現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，施工前可將現(xiàn)場(chǎng)所有施工部位進(jìn)行模擬，可以提前安 排施工計(jì)劃及特殊部位的技術(shù)難點(diǎn)，簡(jiǎn)化施工難度。2工法特點(diǎn)2.0.1 基于 BIM 技術(shù)的弧形梁板結(jié)構(gòu)施工工法對(duì)施工場(chǎng)地要求不高， 可以現(xiàn)場(chǎng)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(zhuān)門(mén)的拼裝場(chǎng)地，并且對(duì)弧形梁板下料場(chǎng)地要求更大；2.0.2 基于 BIM 技術(shù)的弧形梁板結(jié)構(gòu)施工工法由于對(duì)弧形梁板模板預(yù)先進(jìn)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(guò)長(zhǎng)變形以及梁板模板拼縫 不嚴(yán)密等隱患；2.0.3 基于 BIM 技術(shù)的弧形梁板結(jié)構(gòu)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(fèi)，可以縮短下料工期，進(jìn)而提高施工效率，有效縮短現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備階段的時(shí)間，對(duì)緊張的施 工工期有利；2.0.4 基于 BIM 技術(shù)的弧形梁板結(jié)構(gòu)施工工法比常規(guī)現(xiàn)場(chǎng)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(jié)構(gòu)模板及構(gòu)件下料、定位及主材預(yù)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(zhǎng)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(diǎn)， 建立三維模型， 對(duì)弧形梁板板塊分段標(biāo)注弧長(zhǎng)及尺 寸，定位， 再通過(guò) CAD 軟件中的標(biāo)注功能對(duì)各特征點(diǎn)標(biāo)注出各點(diǎn)的坐標(biāo)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況， 對(duì)弧形梁板模板進(jìn)行分段， 然后進(jìn)行梁底模板電腦放樣， 根據(jù)放樣底模進(jìn)行弧形梁模板側(cè)模及板 模板的放樣；分段放樣進(jìn)行編號(hào)，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工，現(xiàn)場(chǎng)吊裝前進(jìn)行抽樣預(yù)拼接檢驗(yàn)，檢驗(yàn)無(wú) 誤后將模板吊裝至施工部位組裝、弧度檢測(cè)、鋼筋下料綁扎、合模、澆筑混凝土，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 要求后拆模。 通過(guò) BIM 軟件建立起的集成建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的模型， 施工前期對(duì)弧形梁板檢測(cè)、 并預(yù)先進(jìn)行分析、 模擬與優(yōu)化， 以視覺(jué)化的工具

5、指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工， 協(xié)調(diào)各專(zhuān)業(yè)之工序， 減少施工作業(yè)面干擾，防止人、機(jī)待料現(xiàn)象。5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1 施工工藝流程梁板結(jié)構(gòu)圖紙識(shí)別建立三維模型排摸下料現(xiàn)場(chǎng)模板體系拼裝弧度效驗(yàn)鋼筋下料 及施工安裝澆筑混凝土拆模。5.2 操作要點(diǎn)5.2.1 弧形梁板圖紙的識(shí)別5.2.1.1 對(duì)儀器設(shè)備及人員進(jìn)行初步調(diào)配，并對(duì)電腦軟件設(shè)計(jì)值進(jìn)行統(tǒng)一檢定，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人對(duì) BIM 操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，識(shí)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(lán)圖電子版， 識(shí)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(chǎng)測(cè)量人員進(jìn)行商討， 對(duì)測(cè)量中必須體現(xiàn)主要建筑軸線、 弧度點(diǎn)， 角度值及框 架柱特點(diǎn)、特征點(diǎn)進(jìn)行辨識(shí)并再 CAD 圖紙上標(biāo)注出來(lái)。5.2.2 建立三維模型5.2.2.1 在 CAD 圖中標(biāo)注每跨梁板拼接點(diǎn)及每跨的梁模板的坐標(biāo)，并將所有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為施工 坐標(biāo)，繪制出各點(diǎn)坐標(biāo)列表。5.2.2.2 將 CAD 數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維模型中，進(jìn)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(duì)弧形梁模板各拼接點(diǎn)點(diǎn)位進(jìn)行確認(rèn)，模擬放樣， 對(duì)弧形梁首先進(jìn)行虛擬放樣， 提前對(duì)設(shè)計(jì)圖紙中節(jié)點(diǎn)拼接詳圖不明確、 梁板標(biāo)高不明確的部位聯(lián)系設(shè)計(jì)進(jìn)行圖紙會(huì)審工作，保

7、證施工準(zhǔn)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(gè)控制點(diǎn)，并確定現(xiàn) 場(chǎng)測(cè)量放線需要的主軸線、 主控點(diǎn)。 一般對(duì)稱(chēng)建筑以對(duì)稱(chēng)軸線為主軸線， 再在主軸線上設(shè)置主控 點(diǎn)，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(jié)合實(shí)際情況， 對(duì)與超長(zhǎng)弧形梁垂直的徑向梁標(biāo)識(shí)出來(lái)， 然后確定出合理的 弧形連續(xù)梁分段節(jié)點(diǎn)，確定分段弧長(zhǎng)，進(jìn)而進(jìn)行模板下料等工作。5.2.3.1 根據(jù)初步深化設(shè)計(jì)完成后的三維模型圖， 集合弧形梁特征，

8、避開(kāi)弧形梁每跨的中間 點(diǎn)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(zhì)量控制隱患，最后再結(jié)合施工人員施工操作的難易情況，對(duì)每跨(弧長(zhǎng)約為6.32m9.85m之間)弧長(zhǎng)進(jìn)行分段，每段弧長(zhǎng)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(yù)排摸，梁模板拼接效果圖5.2.3.2 根據(jù)弧長(zhǎng)分段情況， 結(jié)合弧形連續(xù)梁截面大小及高度特征值， 進(jìn)行弧形連續(xù)梁的底 模板下料準(zhǔn)備工作， 根據(jù)軸線起始點(diǎn)對(duì)分段模板連續(xù)編號(hào)， 按照編號(hào)進(jìn)行下料， 為現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)放大示意圖5.2.3.3

9、 一般情況下， 弧形梁板模板下料時(shí)需要結(jié)合模板的寬度、此分段模板的弧長(zhǎng)、 弧度、 弧度起始點(diǎn)的相對(duì)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(shí)編號(hào)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(chǎng)拼裝在三維模型中準(zhǔn)確對(duì)模板進(jìn)行下料， 分段加工并編號(hào)， 在現(xiàn)場(chǎng)地面進(jìn)行預(yù)拼裝無(wú)誤后再將模 板吊至作業(yè)面進(jìn)行拼裝。5.2.4.1 模板下料完成后， 根據(jù)確定的主控點(diǎn)， 經(jīng)過(guò)計(jì)算對(duì)該控制點(diǎn)至各橫縱軸線交點(diǎn)的距 離和角度進(jìn)行測(cè)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(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地面局 部跨預(yù)拼裝審核無(wú)誤后，再將弧形梁模板吊至施工部位進(jìn)行安裝。5.2.4.2 梁底模板安裝完成后， 再進(jìn)行梁側(cè)模板的安裝， 梁側(cè)模板拼接點(diǎn)連接加固以及弧度 控制是重點(diǎn)， 除了計(jì)算機(jī)下料編號(hào)對(duì)應(yīng)準(zhǔn)確外， 還需將弧度頂點(diǎn)校核隨時(shí)跟進(jìn)， 即全站儀的主控 網(wǎng)功能運(yùn)用。5.2.5 復(fù)核點(diǎn)位5.2.5.1 根據(jù)三維模型中各點(diǎn)位的坐標(biāo)值， 可以對(duì)任意點(diǎn)的位置進(jìn)行復(fù)核， 即應(yīng)用全站儀對(duì) 各圓弧頂點(diǎn)坐標(biāo)閉合計(jì)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(nèi)控制點(diǎn)相互交叉復(fù)核，復(fù)核測(cè) 量方式與前述測(cè)量方式相同。5.2.5.3 根據(jù)建設(shè)單位提供的規(guī)劃建筑線

11、， 測(cè)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(jié)構(gòu)基礎(chǔ)平面圖， 用全站儀的放樣功能測(cè)定出建筑物主軸線控制樁， 自檢合格后交由 監(jiān)理單位進(jìn)行驗(yàn)線。經(jīng)測(cè)繪院驗(yàn)測(cè)合格后，測(cè)量人員方能進(jìn)行主控網(wǎng)測(cè)設(shè)。主控網(wǎng)布設(shè)完后，各 橫縱軸線交點(diǎn)施測(cè)采用全站儀進(jìn)行， 直接輸入施工坐標(biāo)測(cè)量點(diǎn)位。 各控制線間距離也可全站儀進(jìn) 行檢測(cè)，經(jīng)校核無(wú)誤后進(jìn)行施測(cè)。5.2.6 鋼筋綁扎鋼筋綁扎需先從一端開(kāi)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(zhǔn)備工作， 綁扎鋼筋對(duì)要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行施工， 確保鋼筋錨固長(zhǎng)度， 搭接長(zhǎng)度等符合設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)后澆帶部位， 除此之外， 中間不進(jìn)行施工 縫的留設(shè)。 砼的養(yǎng)護(hù)在砼終凝后進(jìn)行,采用澆水法養(yǎng)護(hù),保持混凝土表面的持續(xù)濕潤(rùn)， 養(yǎng)護(hù)時(shí)間滿(mǎn) 足規(guī)范要求。6材料與設(shè)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(gè)挑選而且要與鋼管配套，不得出現(xiàn)開(kāi)裂、扭曲、螺絲滑扣等現(xiàn)象。6.2 設(shè)備計(jì)算機(jī)、激光垂線儀、經(jīng)緯儀、鋼尺、構(gòu)件模板采用現(xiàn)場(chǎng)加工制作，圓盤(pán)鋸、手動(dòng)切割鋸、 扳手、頂絲、木削、手錘等。7質(zhì)量控制7.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 建筑工程模板支撐系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)程 建筑工程

13、施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 工程測(cè)量規(guī)范建筑工程施工測(cè)量規(guī)程建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范7.2 質(zhì)量保證措施GB50204-2002 (2011 年版)DB29-203-2010GB50300-2011GB50026-2007DB11T 446-2007JGJ162-20087.2.1 測(cè)量人員全部取證上崗。7.2.2 進(jìn)場(chǎng)的測(cè)量?jī)x器設(shè)備，必須檢定合格且在有效期內(nèi)，標(biāo)識(shí)保存完好。7.2.3 施工圖、測(cè)量樁點(diǎn)，必須經(jīng)過(guò)校算校測(cè)合格才能作為測(cè)量依據(jù)。7.2.4 所有測(cè)量作業(yè)完后，測(cè)量作業(yè)人員必須進(jìn)行自檢，自檢合格后，上質(zhì)量總監(jiān)和責(zé)任工 程師核驗(yàn)，最后向監(jiān)理報(bào)驗(yàn)。7.2.5 自檢時(shí)，對(duì)作業(yè)成果進(jìn)行全數(shù)檢查。7

14、.2.6 核驗(yàn)時(shí)，要重點(diǎn)檢查軸線問(wèn)距、縱橫軸線交角以及工程重點(diǎn)部保證幾何關(guān)系正確。7.2.7 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的測(cè)量樁點(diǎn)的保護(hù)，所有樁點(diǎn)均明確標(biāo)識(shí)，防止用錯(cuò)和破壞。7.2.8 弧形梁板各分段模板之間拼縫嚴(yán)密，平整度控制在3mm 之內(nèi)，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(jī)復(fù)測(cè)，梁模板支設(shè)完成和進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取， 保證施工前后監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量控制在 5以?xún)?nèi)。8.安全措施8.0.1 嚴(yán)格貫徹執(zhí)行國(guó)家頒發(fā)的建筑安裝安全技術(shù)操作規(guī)范及建筑機(jī)械使用安全技術(shù) 規(guī)程(JGJ33-86)、施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范(JGJ46-2005)、建筑施工安全檢 查標(biāo)準(zhǔn)(JGJ59-2011)。8.

15、0.2 施測(cè)人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須戴好安全帽。8.0.3 弧形連續(xù)梁上端嚴(yán)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(shí)，同一垂直面上其他工作要注意盡量避開(kāi)。8.0.7 測(cè)量人員在施測(cè)中應(yīng)堅(jiān)守崗位， 雨天或強(qiáng)烈陽(yáng)光下打傘。儀器架設(shè)好， 須有專(zhuān)人看護(hù)。 8.0.8 施測(cè)過(guò)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(shù)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行放樣，預(yù)先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能發(fā)生的各種情況進(jìn)行模擬，將不再發(fā)生 以前施工過(guò)程中，因人為操作失誤造成的返工，避免了材料的浪費(fèi)及人員返工的浪費(fèi)。9.0.2 此項(xiàng)技術(shù)，

16、將不再使用傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)放樣，本工程現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，運(yùn)用此技術(shù)將節(jié)約現(xiàn) 場(chǎng)用地，更有利于項(xiàng)目材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)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(jīng)濟(jì)效益分析無(wú)論是常規(guī)施工法還是基于 BIM 技術(shù)施工法，從技術(shù)層面來(lái)講均能達(dá)到我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范的要 求，但是基于 BIM 技術(shù)施工法在經(jīng)濟(jì)性方面則有很大優(yōu)勢(shì)， 相同施工條件下對(duì)兩種方案的經(jīng)濟(jì)性 進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)比情況如下(相同跨度及相同長(zhǎng)度的弧形梁，按照弧形梁板結(jié)構(gòu)建筑平米80 計(jì)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(jì)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(shù)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(shè)計(jì)條件， 依據(jù)現(xiàn)行的規(guī)范我們進(jìn)行了工料計(jì)算， 并按照清單指引以及計(jì)價(jià)表對(duì)兩 種方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析，具體見(jiàn)表 10.1。表 10.1 常規(guī)施工法與基于 BIM 技術(shù)施工法經(jīng)濟(jì)比較施工工法涉及工程量(m2 )單價(jià)(元/ 工日)數(shù)量(工日)總價(jià)(萬(wàn)元)數(shù)量()單價(jià)(元/ )材料費(fèi)總價(jià)(萬(wàn)元)金額總計(jì)(萬(wàn)元)對(duì)比說(shuō)明1、基于BIM技術(shù)比常規(guī)節(jié)約 模板約20%，節(jié)省施工準(zhǔn)備時(shí) 間約5天(按照每層梁板結(jié)構(gòu) 的施工工期計(jì)算)；2、材料費(fèi)中僅對(duì)節(jié)約量進(jìn)行 對(duì)比，主材價(jià)均相同；3、機(jī)械費(fèi)不做對(duì)比?；贐IM技術(shù)80200120.24133.61502.042.28常規(guī)施工法80200170.34151.551502.272.61人工費(fèi)從表 10.1 可以看出，在上述同等條件下，在滿(mǎn)足使用功能的情