混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑深化設(shè)計(jì)與實(shí)踐范文

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1工程概況

泰瑞城一標(biāo)段項(xiàng)目（4#、5#、6#、8#住宅樓及地下車庫(kù)）位于太原市晉源區(qū)。項(xiàng)目南側(cè)為吳家堡北街、西側(cè)為大井峪路、北側(cè)長(zhǎng)興南街、東側(cè)為規(guī)劃路。4棟住宅樓均為地下二層、地上二十九層，建筑總高度87.45m，總建筑面積128807.27m2，設(shè)計(jì)使用年限50年。本項(xiàng)目為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系，基礎(chǔ)形式鋼筋混凝土灌注樁+承臺(tái)梁+防水板，項(xiàng)目整體裝配率為67.48%，是山西省第一批裝配式建筑示范項(xiàng)目和全國(guó)綠色施工示范項(xiàng)目。地下二層為全現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，地上1～4層豎向構(gòu)件為現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，水平構(gòu)件（板）為疊合構(gòu)件，5層以上豎向構(gòu)件（剪力墻）部分預(yù)制，水平構(gòu)件（板）為疊合構(gòu)件。預(yù)制剪力墻豎向鋼筋連接采用套筒灌漿連接技術(shù)，現(xiàn)澆剪力墻與預(yù)制剪力墻通過(guò)現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)連接為整體，預(yù)制疊合板之間通過(guò)現(xiàn)澆帶連接為整體。陽(yáng)臺(tái)板、空調(diào)板、樓梯梯段采用預(yù)制構(gòu)件。

2BIM裝配式深化設(shè)計(jì)目標(biāo)

BIM裝配式建筑是指利用BIM技術(shù)，將傳統(tǒng)裝配式建筑從大量的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)轉(zhuǎn)移到工廠加工中去，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬建造和深化設(shè)計(jì)，使信息化與工業(yè)化深度融合，打造基于BIM的統(tǒng)一管理平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全生命周期信息在設(shè)計(jì)施工、構(gòu)件生產(chǎn)和建造運(yùn)維各環(huán)節(jié)間的相互傳遞和動(dòng)態(tài)完善，對(duì)質(zhì)量和成本的實(shí)時(shí)監(jiān)控。預(yù)制裝配構(gòu)件的可視化模擬，優(yōu)化生產(chǎn)和工序穿插過(guò)程，對(duì)裝配式預(yù)制構(gòu)件的全生命周期進(jìn)行可追溯性管控。

3前期技術(shù)策劃

前期技術(shù)策劃是本項(xiàng)目實(shí)施的重要階段，尤其是設(shè)計(jì)單位在充分了解項(xiàng)目定位、建設(shè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)、成本限額、外部條件等影響因素后，制定合理的深化設(shè)計(jì)方案，并與建設(shè)單位一起確定詳細(xì)的技術(shù)實(shí)施方案，共同提高裝配式預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度，為后續(xù)的深化設(shè)計(jì)施工提供可靠依據(jù)。本項(xiàng)目在方案設(shè)計(jì)階段之前，就增加前期技術(shù)策劃階段。為配合裝配式預(yù)制構(gòu)件的合理化拆分與生產(chǎn)加工，增加了裝配式預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)圖紙的詳細(xì)內(nèi)容。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)是生產(chǎn)前重要的準(zhǔn)備工作之一，由于工作量大、圖紙多、牽涉專業(yè)多，設(shè)計(jì)單位在本階段起主導(dǎo)作用。根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，充分考慮預(yù)制構(gòu)件的重量和尺寸，綜合考慮了裝配式產(chǎn)業(yè)基地對(duì)構(gòu)件的加工能力及運(yùn)輸、吊裝等條件，通過(guò)采用BIM技術(shù)，協(xié)同完成各專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，提高了設(shè)計(jì)精度，為構(gòu)件加工圖深化設(shè)計(jì)提供了精準(zhǔn)尺寸鏈。

4BIM裝配式深化設(shè)計(jì)流程

BIM裝配式深化設(shè)計(jì)流程以裝配式預(yù)制構(gòu)件加工圖進(jìn)行深化設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，采取基于BIM技術(shù)的構(gòu)建方法實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式建筑的三維可視化模擬，在虛擬三維模型中對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)、預(yù)制構(gòu)件加工及建筑細(xì)部節(jié)點(diǎn)等進(jìn)行仿真優(yōu)化，從而達(dá)到裝配式建筑設(shè)計(jì)施工的低成本與高質(zhì)量的作業(yè)要求，從源頭上優(yōu)化BIM裝配式深化設(shè)計(jì)流程。

5基于Revit的BeePC裝配式智能深化軟件應(yīng)用

BeePC軟件是目前國(guó)內(nèi)基于Revit平臺(tái)研發(fā)的裝配式智能深化BIM軟件之一，也是一款內(nèi)置規(guī)范與圖集的裝配式深化設(shè)計(jì)的BIM軟件。通過(guò)BeePC軟件可快速設(shè)置裝配式建筑裝配率及規(guī)范參數(shù)，對(duì)裝配式預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行智能編號(hào)、一鍵出圖、一鍵生成構(gòu)件明細(xì)表（含鋼筋形狀和尺寸）和一鍵生成工廠BOM表，幫助各職能崗位管理人員規(guī)范地學(xué)習(xí)裝配式、BIM+PC建模及出圖出量，實(shí)現(xiàn)基于BIM的數(shù)字化裝配式建筑基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和過(guò)程數(shù)據(jù)的有效銜接。

5.1BIM裝配式模型創(chuàng)建與圖紙深化

根據(jù)建筑和結(jié)構(gòu)平面圖相關(guān)工程數(shù)據(jù)，通過(guò)基于Revit平臺(tái)建立本項(xiàng)目BIM裝配式模型，進(jìn)行各構(gòu)件參數(shù)設(shè)置，設(shè)置完成后，創(chuàng)建完整的BIM模型。土建專業(yè)BIM模型的創(chuàng)建采用工作集的形式進(jìn)行協(xié)同，模型根據(jù)樓層進(jìn)行劃分，依次創(chuàng)建結(jié)構(gòu)、建筑BIM模型。安裝專業(yè)BIM模型的創(chuàng)建采用鏈接的形式進(jìn)行協(xié)同，模型根據(jù)樓層、各專業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行劃分，依次創(chuàng)建電氣工程BIM模型、暖通工程BIM模型、給排水工程BIM模型。結(jié)合軟件功能和參數(shù)化設(shè)計(jì)理念，可在二維操作界面完成三維設(shè)計(jì)，方便簡(jiǎn)潔。

5.2BIM裝配式預(yù)制構(gòu)件拆分

在BeePC軟件中先對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的工程信息、抗震等級(jí)、容重設(shè)置等進(jìn)行全局參數(shù)設(shè)置，根據(jù)GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和JGJ1-2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定和要求，對(duì)外墻板、疊合板、疊合梁、預(yù)制樓梯等主要預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行三維BIM模型創(chuàng)建與構(gòu)件拆分。本項(xiàng)目4棟樓22個(gè)戶型，在標(biāo)準(zhǔn)層共有25種不同尺寸規(guī)格預(yù)制剪力墻構(gòu)件，26種不同尺寸規(guī)格疊合樓板。預(yù)制構(gòu)件類型共計(jì)7種：預(yù)制剪力墻、填充墻（200mm）、預(yù)制外墻（100mm、200mm）、預(yù)制疊合樓板（60mm）、預(yù)制疊合陽(yáng)臺(tái)、預(yù)制樓梯（120mm）和預(yù)制空調(diào)板（130mm）。該軟件在應(yīng)用過(guò)程中支持國(guó)標(biāo)GB/T51129-2017和各地的裝配率計(jì)算。配合“過(guò)濾選擇”功能模塊，可以較為方便地對(duì)構(gòu)件批量歸類。當(dāng)選中已歸類構(gòu)件，可顯示其在裝配率計(jì)算中需要用到的參數(shù)信息，也可以特殊調(diào)整參數(shù)結(jié)果。

5.3BIM裝配式預(yù)制構(gòu)件優(yōu)化

在裝配式預(yù)制構(gòu)件拆分后，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，對(duì)裝配式預(yù)制構(gòu)件在生產(chǎn)加工、運(yùn)輸堆放、現(xiàn)場(chǎng)吊裝等階段因素綜合考慮進(jìn)行優(yōu)化，并符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50666-2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》和JGJ1-2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

5.4BIM裝配式構(gòu)件施工細(xì)部節(jié)點(diǎn)模擬

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工中，采用BIM模型進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，提前對(duì)支撐或支架、模板、施工安裝順序等進(jìn)行模擬，提高施工的效率，避免現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)的盲目性。在施工組織設(shè)計(jì)方案中提前進(jìn)行BeePC軟件輔助應(yīng)用，對(duì)裝配式施工模擬、碰撞檢查、三維可視化交底等施工細(xì)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，提高裝配式建筑施工效率和質(zhì)量。本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)裝配式預(yù)制墻體安裝進(jìn)行BIM模擬，優(yōu)化了預(yù)制構(gòu)件預(yù)埋吊環(huán)和支撐節(jié)點(diǎn)的位置尺寸，提高了現(xiàn)場(chǎng)裝配速度，為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員提前預(yù)留了操作空間。為減少預(yù)制構(gòu)件鋼筋與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的鋼筋的碰撞問(wèn)題，對(duì)本項(xiàng)預(yù)制構(gòu)件鋼筋節(jié)點(diǎn)連接處進(jìn)行BIM優(yōu)化模擬，提前確定預(yù)留洞口及預(yù)埋件位置及尺寸信息，確保施工現(xiàn)場(chǎng)不在預(yù)制構(gòu)件上開(kāi)洞影響預(yù)制構(gòu)件的安全性能。綜合考慮預(yù)制外墻板運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝與其他構(gòu)件連接等因素，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，對(duì)預(yù)制外墻板預(yù)留灌漿孔洞、吊裝螺栓、空調(diào)孔洞、插座開(kāi)關(guān)等線盒孔洞、支撐固定孔洞等采集具體施工信息數(shù)據(jù)，有利保證現(xiàn)場(chǎng)吊裝及安裝的準(zhǔn)確性，提升現(xiàn)場(chǎng)施工效率。

作者：陳振海 張昊