连载丨基于BIM技术的工程难点施工深化设计（1）

1 工程概况及深化设计概述

1.1 工程概况

柴务220千伏变电站工程的钢结构工程采用全栓接梁柱节点，机电管线采用明敷方式，外墙龙骨、吊车梁与钢结构采用栓接方式进行连接。

1.2 深化设计概况

针对本工程重点、难点，全栓接梁柱节点、外墙龙骨和吊车梁与钢结构栓接、管线明敷等施工内容，建立建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），对上述专业进行深化设计，对各专业成果进行整合、综合协调管理、质量管控，发现问题、解决问题，以满足现场施工要求。

2 BIM辅助深化设计策划

基于BIM技术提前开展各专业的深化设计并建立模型，在BIM技术辅助下对全栓接梁柱节点、外墙龙骨和吊车梁与钢结构栓接、管线明敷等施工重点、难点进行深化设计，明确各专业、各节点构造的相对空间位置关系、连接方式、排布方式及存在的问题，通过BIM技术直观地提出问题的解决方案。对多方案进行比较，选择最优方案。同时利用BIM技术进行技术交底、指导现场施工，明确各构件构造、位置、尺寸、数量等，提高现场施工效率、安装精度，提升施工质量，解决本工程重点、难点问题，确保本工程顺利开展，满足现场施工要求。

3 BIM对各专业的深化设计

3.1 建立各专业的BIM模型

通过BIM技术建立各专业的BIM三维模型，如图1~图7所示。

图1 建筑BIM三维模型

图2 钢筋混凝土结构BIM三维模型

图3 钢结构BIM三维模型

图4 设备BIM三维模型

图5 暖通BIM三维模型

图6 给水、排水BIM三维模型

图7 电气BIM三维模型

3.2 全栓接梁柱节点BIM深化设计

利用BIM技术对全栓接梁柱节点进行BIM三维深化设计，如图8所示。

图8 全栓接梁柱节点BIM三维效果

通过BIM技术，对每个节点进行深化设计，更加直观地了解每个节点构件尺寸、螺栓规格数量、连接板大小、各构件间位置关系等，以便于加工制作、现场安装，方便现场技术交底，减少返工或安装错误等问题。通过对节点进行深化设计，发现如下相关技术问题。

（1）原设计存在一些小问题，未考虑在上翼缘螺栓处铺设压型钢板，若压型钢板直接铺设在螺栓上存在结构传力问题及漏浆问题，如图9所示。利用BIM技术深化设计提出3个解决方案，具体如下。

图9 原梁柱节点BIM三维效果

方案一：钢梁配套专用C形折件（工厂焊接），楼板通过C形折件将荷载传递到梁上，如图10所示。此工艺楼板锚栓水平传力不理想，适用于单层结构。

图10 C形折件效果

方案二：短梁连接形式+底模切割工艺。此工艺简单、操作方便，适用于单层及多层钢框架结构，但是控制板底漏浆难度较大。

方案三：短梁连接形式+底模切割工艺+70 mm宽挑耳。此工艺简单，荷载传递途径明晰，不易发生漏浆情况，适用于单层及多层钢框架结构。

原设计单位、建设单位、监理单位及分包单位沟通协调后，一致决定采用在翼缘处增加70 mm宽连接板，用于螺栓处压型钢板与钢梁的连接。

（2）梁柱节点高强螺栓数量多，连接板较长且较重，对钢梁与钢柱对接的安装精度要求高，位置调整难度大。若采用传统的安装方法，可能造成部分高强螺栓不能穿过螺栓孔，螺栓孔扩孔情况较多，同时因钢梁较重，若工人直接采用撬棍或倒链调整，施工难度和安全隐患大，会降低施工效率，影响施工质量和安装精度。针对此技术难题，通过BIM技术深化设计，创新性地设计了一款全栓接钢结构梁柱节点对接微调装置，不仅便于高强螺栓的安装，解决了高强螺栓安装精度的问题，还改变了工人采用撬棍或倒链对钢梁位置进行调整，甚至采用起重机械对其进行调整的传统安装方法，减少了机械和劳动力的投入，加快了施工进度（图11）。通过BIM技术深化设计明确了与微调装置相关的技术要求，具体如下。

图11 钢结构微调装置BIM三维效果

将微调装置搭设在接缝处的钢梁顶部，通过支撑卡板将其卡固在钢梁的上翼板上，在支撑卡板上方中部垂直固定一块L形夹板，在L形夹板上设置一组调节螺栓，调节螺栓抵靠在钢托座上，通过拧动螺栓对钢梁竖向位置进行调整。

在支撑卡板下方两侧各设置一个夹板，分别在夹板上设置一组调节螺栓，调节螺栓抵靠在钢梁腹板上，通过拧动螺栓来调节钢梁横向位置，以此来满足钢梁上下左右位置可微调，以便螺栓孔能够一次性对齐，方便高强螺栓的穿入，进而提高钢梁的安装精度，加快施工进度。