基于BIM技术的超高层型钢混凝土加强层节点优化应用研究

来源:用户上传      作者:黄嘉骏

　　基金项目：湖南城建职业技术学院2020年度院级科研课题（项目编号：20YJQN17）。
　　作者简介：黄嘉骏（1992―），男，硕士，工程师，研究方向为工程管理。
　　摘 要： 随着建筑高度的增加，超高层型钢混凝土结构采用加强层来提高结构侧向刚度，但由于加强层结构形式复杂，各专业间的交驳无法完全体现，使得在施工工程中发生较多的设计变更与签证，成本增加。该文以某一实际工程为例，从型钢与钢筋交驳较多以及塔吊起重能力有限两个方面的难点，对超高层型钢混凝土加强层进行节点优化，并改进了施工方案。
　　关键词： 超高层 BIM 型钢混凝土 节点优化
　　中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2021）12（c）-0000-00
　　Abstract： With the increase of building height， super high-rise steel-concrete structures use reinforced layers to improve the lateral rigidity of the structure. However， due to the complex structure of the reinforced layer， the communication between various disciplines cannot be fully reflected， which causes more occurrences in construction projects. The design changes and visa costs increase. Taking a certain actual project as an example， this paper optimizes the joints of the super high-rise steel reinforced concrete layer and improves the construction plan from the two difficulties of more section steel and steel bar transfer and limited tower crane lifting capacity.
　　Key Words： Super high-rise; BIM; Steel reinforced concrete; Joint optimization
　　随着建筑高度的增加，整体结构侧向刚度减小，结构基本周期加长，在侧向力作用下结构侧向位移增大，结构底部常出现不同程度的受拉，并加剧结构的P-Δ效应。经多年的研究和实践，工程界成功地采用水平伸臂加强层来提高结构侧向刚度，以控制结构的侧向位移，加强层由核心筒通过伸臂桁架与外框柱连接构成，且在实际使用过程中，加强层往往因为结构不够通透，跨度受限，该层较多作为避难层或设备层使用，由于大量设备的存在，加强层的土建、机电、幕墙、钢结构各专业交驳十分密集，常规的设计图纸，各专业间的交驳无法完全体现，使得在施工工程中发生较多的设计变更与签证，成本增加[1]。
　　随着BIM在国外的广泛应用，BIM概念逐渐被国内建筑业熟知，我国 BIM 技术的开发与使用不断增加形成了初步性成果。越来越多的业主、政府单位开始要求在工程项目中应用 BIM 技术，很多设计企业在一些项目中能很好地应用BIM技术。通过BIM技术，将加强层节点各专业模型进行组合，进行碰撞检查，提前对在施工过程中会发生的碰撞进行预警，且型钢结构为工厂预制构件，在制作过程中就对预留的孔洞、钢筋接驳位置等进行了预制，避免了不必要的设计变更以及签证，节约了费用、缩短了工期、优化了质量。该文以工程实际为例，对加强层施工技术进行研究，找出各专业复杂节点的碰撞风险以及施工困难，采用TEKLA三维建模软件对型钢混凝土加强层复杂节点进行全仿真模拟，根据模拟的结果，结合现场施工工艺等约束条件，对现场施工以及设计进行优化[2]。
　　1 工程概况
　　该工程为西安华润置地万象城一期，钢结构主要分布于T1塔楼，为全现浇钢筋混凝土框架-核心筒结构体系，采用型钢混凝土柱结构。地上建筑高度186.300 m，钢结构分布于-13.40～186.30 m。主要包括18根外框十字型钢柱、18根核心筒内十字型钢柱、H型钢梁、箱型钢梁，材质为Q345B（见图1）。
　　该工程T1超高层写字楼外围框柱及核心筒钢结构主要为十字劲性钢柱，加强层伸臂桁架主要为十字型钢柱及箱型、H型钢梁，分别位于16层、32层，每层有3榀，为该工程重要的受力体系。现场布置两台塔吊，分别为TC8039以及TC7035，TC8039位于塔楼的北侧，TC7035位于塔楼的南侧（见图2）。
　　2 施工重难点
　　2.1型钢结构与钢筋交驳较多
　　设计图纸中加强层柱、梁配筋较多，存在大量钢筋与钢结构相互穿插。在型钢混凝土柱施工中柱拉筋均需穿行钢柱腹板;在型钢混凝土梁柱节点施工中，梁纵筋需穿行钢柱腹板及翼缘;在桁架牛腿节点施工中，柱纵筋、箍筋需穿腹杆的腹板及翼缘板。同时，为保证型钢柱刚度要求，应尽量减少穿过型钢柱腹板的数量[3]。
　　2.2塔吊起重能力有限
　　施工现场道路狭窄，运送加强层构件的运输车辆无法进入到施工现场内，只能在场外市政道路上卸，距离塔吊较远，单次起重量有限，而加强层构件较其他标准层构件尺寸更大，附属结构更复杂，对于加强层构件的卸车以及吊装具有一定的困难。

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