每日一例|BIM在大型钢结构工程的详细应用

来源：中国建筑土木建设有限公司内容整理：中国建筑第八工程局有限公司一工程简介

来源：中国建筑土木建设有限公司

内容整理：中国建筑第八工程局有限公司

一

工程简介

1、工程概况

中国博览会会展综合体（北块）项目，包含展厅、配套商业中心、办公及会议中心等建筑设施。总建筑面积约147万平方米，其中地上建筑面积127万平方米，地下建筑面积20万平方米，建筑高度43米。

二标段承包范围包括C0、D0、C1、F2、E2c、G，总建筑面积约60万平方米。C0、D0采用钢筋混凝土框架结构，屋顶为装饰性钢结构屋盖，C1采用钢筋混凝土结构，二层展厅楼面采用大跨度预应力钢筋混凝土梁，展厅屋盖为倒三角桁架结构体系，F2为钢结构框架，E2C为钢结构框架和网架，G区为地下车库，本标段钢结构总用钢量约为30000t。屋面以铝镁锰合金板金属屋面为主。

2、工程重难点

（1）、大跨度桁架安装难度大。 C1区屋盖宽320m，长340m，分布面积大；三角管桁架最大长度340m，最大跨度54m；需在16.000m标高的混凝土楼面上施工，安装难度大。

（2）、三角管桁架外形尺寸较大 ，无法整体运输，需在现场拼装，现场拼装量大。保证现场拼装质量，组织协调拼装施工满足安装进度是本工程难点之一。

（3）、F2区跨越地铁线，平面桁架跨度大，重量重，地 铁线两侧对荷载有限制，对钢结构施工影响大。F2区钢板最厚80mm，材质为Q390GJB，高空焊接多，焊接要求高。

3、BIM团队介绍

中建八局钢结构工程公司BIM深化团队由公司总工程师直接领导，拥有32人的规模。其中有一建资格的3人，高工职称的2人。BIM运用的推广贯穿公司技术、生产、合约、市场等各大部门。

在项目施工方面，我们在公司所承接的工程中都运用了BIM技术。利用BIM对钢结构进行深化，在精确的BIM模型基础上，对项目的施工技术、商务、安全质量等进行有效的管理。

4、软件应用类型说明

本工程BIM应用采用Revit 、Tekla、Navisworks、3D Max等软件进行综合应用。

钢结构深化设计运用Tekla软件实现翻模验证、出图和算量等功能。

利用Revit、Navisworks、3D Max软件整合其他各专业，并对钢结构和各专业之间进行碰撞检查。同时利用这些软件对施工工艺，施工进度进行可视化模拟。

利用Tekla软件创建钢结构BIM模型后，通过不同的数据格式与其它功能BIM软件进行数据共享。

5、BIM技术的应用特点与创新点

本工程BIM技术的应用特点与创新点如下：

★验证结构设计可行性，通过BIM软件对钢结构本体及其他专业结构进行设计可行性验证，深化团队针对问题优化，提出可行性方案。

★施工方案的优化选择，配合施工过程进行方案模拟，直观快捷显示各种方案，择优选用。

★施工流程模拟，用三维动态画面模拟全过程施工方案。

★深化模型，出图加工，对构件的制造加工进行精确掌控减少材料损耗，节约时间。

★算量辅助商务预算，用BIM模型为基础，辅助商务部门做经济分析，减少误差，提高效率。

6、BIM技术的实施

在钢结构深化过程中，我们形成了完善的任务向导过程，与设计院及其他专业方形成有效沟通。

二

BIM技术的实施

施工技术管理

1、验证结构设计可行性

（1）问题：F2区钢结构楼梯与主结构梁翼缘碰撞，提出解决方法：减小楼梯宽度。设计院认可，即更改。

（2）问题：C1区管桁架与支座之间的碰撞。解决方法：对于发生碰撞的部位去除弧形托板。

（3）单体间截面、构造及节点等问题

例：由于F2区桁架跨度大、截面类型多，导致结构焊缝对接频繁，斜腹杆截面大于竖腹杆。解决方法：对节点处进行优化。

（4）发现桁架截面存在突变，对其结构可行性及整体协调性存在质疑。与设计院反馈验证后，进行节点深化。

2、与其他各专业的BIM模型的碰撞检查

(1) 与幕墙专业碰撞

钢结构与其他专业BIM模型整合，进行碰撞检查，发现2类钢结构屋面与幕墙专业碰撞点。

例：F2区钢结构屋面檩条边线凸出幕墙边缘线，横跨F2区天沟.

解决方法：改为与幕墙边线一致。

例:F2区8、9轴之间两根悬挑梁与幕墙龙骨碰撞。

解决方法：缩进悬挑梁。

（2）与土建专业碰撞

钢结构与土建BIM模型碰撞检查后发现2类碰撞点。

例：F2区柱钢筋穿插劲性梁。

解决方法：钢柱上焊搭接钢板，便与地梁水平筋和箍筋搭接；在梁柱交接部位的加劲板上镂空，便于柱子纵筋排布。

3、方案优化,加快决策进度、提高决策质量

（1）管桁架分段优化

利用BIM模型对C1区屋盖管桁架分段吊装方案进行模拟，根据现场塔吊规格对整榀桁架的分段数进行了合理调整，减少了吊次，加快了现场安装的效率。最终选择方案2进行施工。

（2）焊接方案优化

C1区管桁架节点存在钢管重叠焊接问题，形成了隐蔽焊缝，通过模拟来选择最佳焊接方式解决隐蔽焊缝问题。

4、施工工艺展示

（1）CI区屋架吊装方案模拟

C1区屋盖宽320m，长340m，分布面积大；三角管桁架最大长度340m，最大跨度54m；需在16.000m标高的混凝土楼面上施工，安装难度大。

对策：

1、综合考虑各种因素，设置四台行走式塔吊在16m楼面上吊装；

2、根据工期安排、场内运输条件、吊装条件等对桁架进行合理分段；

3、设计安全合理的行走式塔吊临时支撑体系，对施工全过程进行模拟计算分析，确保安装过程中结构的安全。

（2）CI区管桁架预拼装方案模拟

桁架现场拼装

C1区三角管桁架外形尺寸较大，无法整体运输，采用6台25t汽车吊在现场拼装，另设两台100t履带吊装车。

桁架拼装顺序：

1、安装拼装胎架

2、安装弦杆

3、安装腹杆

4、拼装完成

（3）F2区现场吊装模拟

F2区为跨地铁区域，施工时考虑地铁顶板两侧20m范围内不施加荷载。采用一台LR500t履带吊及一台QUY150t履带吊分区域吊装。

F2区钢结构安装流程如下：

1、500t及150t履带吊分区域同步开始吊装。

2、流水退步施工，150t履带吊工作区域施工完成。

3、150t履带吊移至500t履带吊工作区域继续吊装。

4、主要结构施工完成，500t履带吊退场。

5、150t履带吊继续安装尾部结构。

6、F2区钢结构施工完成。

4）F2区复杂柱安装模拟

F2区劲性柱加劲板安装定位及安装顺序模拟：先安装内侧筋板，再安装外侧筋板。

质量管理

1、钢结构BIM模型的创建

详细的BIM模型是BIM应用的基础，模型建立的详细度直接关系到后期构件加工、现场施工的质量。

2、基于BIM模型的设计出图

根据BIM模型，运用建模软件的图纸功能自动产生图纸，并对图纸进行必要的调整，同时产生供加工和安装的辅助数据（如材料清单、构件清单、油漆面

3、导出深化图纸进行精确制作加工

根据BIM模型出的加工图纸，进行精确化加工。构件加工质量的准确度得到提升。

造价成本管理

1、快速算量，精度提升

根据BIM模型产生的辅助数据，可准确快速地统计选定构件的用钢量，同时输出构件材质规格、数量、单重、总重及表面积等信息。将造价估算控制在3%精确度范围内，造价估算耗费的时间缩短80%。

Tekla模型中的数据有可计量的特点，工程量信息可以根据构件类型、重量、材质等进行汇总、拆分、排序、对比分析等，为决策者指定工程造价等方面的决策提供依据。

三

效益分析

本工程BIM设备和软件投入39万元，解决了以下施工问题：

1、通过BIM模型，验证设计可行性多处，减少返工率95%。

2、通过发现和解决碰撞冲突，减少错误率85%。

3、通过钢结构深化，将造价估算控制在3%精确度范围内，造价估算耗费的时间缩短了80%。

4、通过可视化的施工模拟及施工交底，消除了40%预算外更改。