基于BIM的某產業園工程施工關鍵技術研究摘要隨著經濟的快速發展，結構形式新穎且復雜的建筑物脫穎而出，鋼結構因其良好的力學性能以及可回收等特點被廣泛使用，成為我國建筑行業重要結構形式之一。在施工過程中各參與單位之間的工作搭接既頻繁又密切，信息傳遞容易出錯。無論在設計、構件加工等方面，傳統的施工技術勢必無法滿足要求。BIM技術作為新一代的施工工具，把建筑業的發展帶到一個新的臺階，為中國建筑行業信息化提供一個全新的生產方式。把BIM技術應用到鋼結構工程中，為復雜形體模型創建以及構件加工提供有力的技術支撐，必然會推動鋼結構施工企業的發展。本文以新媒體產業園項目為研究背景，對BIM技術在鋼結構工程中的應用以及鋼結構施工關鍵技術進行以下以下方面研究：（1）結合新媒體產業園工程特點，根據整個施工階段對BIM模型的要求，將整個工程分為三部分分別進行建模，并根據每部分各自的特點選擇合適的建模軟件，建立三維精準化模型。（2）通過鋼結構三維模型并結合該工程鋼結構深化設計圖紙，應用BIM技術對復雜鋼結構節點以及型鋼混凝土結構的鋼筋節點進行優化。（3）利用TeklaStructure自動化能力，對提料加工的問題進行優化，與加工設備機具結合，得到優化后的構件加工數據，以達到施工速度快，安裝精度高，避免造成不必要的浪費，為復雜形式的鋼結構施工提供一定的借鑒意義。（4）運用BIM技術的可視化和模擬性優勢對本工程鋼結構的吊裝方案進行模擬，實現工作面精準劃分，運輸精細化管理，實現對鋼結構空間精準定位測量。（5）針對混凝土結構和鋼結構交叉處的環梁部分，利用品茗BIM模板設計軟件對其模板支撐方案進行整體計算，以此為參考實現施工的可視化技術交底。關鍵詞：BIM技術；鋼結構；施工關鍵技術；深化設計

目錄一、緒論 4（一）研究背景 4（二）研究意義 5二、新媒體產業園B座工程施工特點及難點分析 5（一）工程概況 5（二）工程施工特點及難點 6（三）新媒體產業園B座工程施工階段BIM技術應用點分析 7三、新媒體產業園B座工程施工關鍵技術 7（一）鋼結構深化設計 71.鋼結構復雜節點深化設計 82.型鋼混凝土柱與框架梁鋼筋節點深化設計 93.鋼結構深化設計出圖 11（二）鋼構件下料關鍵技術 13（三）鋼構件加工 151.制作與加工設備能力 152.加工制作工藝 153.H型鋼梁的加工制作 164.復雜節點處的鋼構件加工制作 17（四）鋼構件吊裝 181.施工起點及流向 182.吊裝機械選擇 193.基于BIM的吊裝方案確定 214.鋼柱吊裝 225.鋼梁吊裝 24（五）環梁模架施工方案確定 261.環梁模架搭設方案 272.基于BIM技術的整體環梁模架方案計算 29結論 31參考文獻 31基于BIM的某產業園工程施工關鍵技術研究一、緒論（一）研究背景在科學技術的發展過程中，人們對于建筑質量以及建筑設計等方面的要求也在不斷提高。體型復雜大規模的建筑中所包含的信息也勢必非常多，運用傳統的方法已無法滿足日益發展的建筑的要求，這便需要從嶄新的科學技術角度進行項目生命周期的分析和研究，隨后對所得到的信息進行統一的管理。很多專家學者把制造業管理中的一些經驗應用于建筑業，即建筑信息模型概念應用而生。BIM所指的就是“建筑信息模型”，BIM的思想是在上世紀七十年代的時候被“BIM之父”的ChuckEastman提出了BIM理念的源頭“BuildingDescriptionSystem”（建筑描述系統）。通過建立三維可視化模型，將其應用到項目設計、施工、安裝等過程中，使整個工程項目在施工過程中能夠有效地控制安全風險、降低污染和提高施工效率。現如今BIM技術已經在建筑行業中得到了非常好的發展，利用率也在不斷的增加，并且逐漸的成為了建筑行業信息化發展的主要方向。此外BIM模型中主要有設計、施工以及運營管理等多個內容，這樣便能夠充分的展現出施工生命周期的信息化水平，以此來有效的提升建筑行業的生產效率和運營發展能力，從BIM技術的發展角度上來對施工進度、成本以及質量等進行全面的管理，以此來有效的提高施工質量和效率，加強集成化管理水平。隨著改革開放帶來的巨大的機遇，人們開始追求造型特殊、結構復雜的建筑。鋼結構顯著的優點就是輕質高強，工業化生產，在鋼結構生產過程中資源的消耗量比傳統建筑少，將近50%屬于可再生資源。近年來，隨著國民經濟的發展，鋼結構發展迅速，越來越多的建筑開始使用鋼結構來建造（如體育館、科技展館、會展中心等）。雖然鋼結構建筑被大家稱之為“綠色建筑”，但是在其發展過程中還是存在很多問題，比如：（1）周邊的自然環境以及地質情況對鋼結構影響很大，但是目前很多關于鋼結構的設計方案未能把建筑周邊的環境影響因素考慮進去，在后期施工的過程中還會受到很多因素的影響，這都會對施工進度造成一定的拖延。（2）當前鋼結構施工依舊在沿用傳統的施工模式，并且在每一個施工環節之間也都存在獨立性，相互之間的聯系非常小，比如深化設計、構件下料加工與安裝，由于各個施工環節信息沒有及時的交流導致現場存在窩工現象。而且在施工過程中，不同專業、不同工種存在交叉或同時施工，進而出現管線與不同專業出現碰撞等問題。由于現代鋼結構在功能上要求越來越高，造成鋼結構形式復雜，施工難度加大，這對傳統的鋼結構施工技術提出了巨大的挑戰。（3）在鋼結構的快速發展過程中，對于鋼結構設計圖的要求也在不斷的增加。深化設計作為鋼結構施工的源頭，成為鋼結構建造過程中不可或缺的一部分，深化設計直接影響著工程的工期以及經濟效益等。傳統的深化設計也就是對圖紙進行拆分，如今的深化設計已經發展為對結構的優化、材料的優化等方面。（4）構件加工階段，由于設備老舊以及技術不先進等眾多因素，在板材切割時很多鋼材不能有效的利用，相應的造價也會增加。（5）在吊裝過程中，施工單位有時為了趕工期并不嚴格按照吊裝方案對構件進行吊裝，比如在吊裝鋼柱時為了節約成本不采取措施將構件形成為一個穩定的整體，這種操作是很容易出現工程事故的。再就是對于節點的焊接也是在現場拼接的，并沒有按照詳圖進行施工，這樣很容易出現構件位置偏差的問題。通過以上分析，將BIM技術在整個建筑工程領域中使用，從多個方面對建筑行業起到了促進作用。比如實現了建筑工程的信息化發展目標、提高了工程的管理水平。本文依托于新媒體中心B座項目建設，利用BIM技術，建立三維精準化模型,對新媒體中心項目B座鋼結構部分進行深化設計。利用TeklaStructure自動化能力,對提料加工的問題進行優化，與加工設備機具結合，得到相應的構建數據，從鋼結構的角度上來進行全面的分析，以此來吸收相應的經驗。通過運用BIM技術對本工程鋼結構與混凝土結構交叉部分環梁的模架進行建模和計算，以計算結果為參照，對現場施工提供技術化交底。所以說，將BIM技術與實際工程項目相結合是建筑業發展的又一重大突破。（二）研究意義建筑行業發展至今，其管理模式比較散漫，并且有很多施工企業對于施工質量、工程安全等方面的管理都不夠完善，這也便出現了很多的資源浪費以及安全事故問題。在施工過程中，現場工況復雜且不確定因素較多，現場資源的運用、施工過程與施工管理三者之間既相互聯系又處于隨機的變化中。在數字信息化產業的發展過程中，BIM技術也成為建筑行業創新發展領域中的關鍵點，這便需要從數字化的協同設計角度上來進行建筑模仿，解決傳統施工建設過程中信息交流復雜和現場管理困難等問題，實現現場施工過程可視化、信息化管理，從動態的角度上來進行相應的溝通，這樣也便能夠進一步增加建筑項目的效益。BIM技術的融入，為傳統建筑行業從設計到施工建造，再到運營管理過程提供一種新模式。二、新媒體產業園B座工程施工特點及難點分析（一）工程概況新媒體產業園B座項目位于邯鄲市東部新區叢臺路以南，新區經四街以西，媧皇路以北。建筑面積41734.81m2，建筑層數地上6層，地下2層。基本功能地上業務用房，地下汽車庫。其造型新穎，結構獨特，地下鋼筋混凝土框架結構，地上鋼框架結構，整體呈橢圓形布置。其效果圖如圖2-1所示。在-2.5m標高處，柱子為型鋼混凝土柱，梁為混凝土梁，整體為型鋼混凝土組合結構，并且最外一圈梁的截面尺寸為400mmx2400mm,屬于大體積混凝土。基礎形式為平板式筏板基礎。新媒體產業園屋蓋部分為網架結構，平面為橢圓形，立面呈傾斜狀態，它是由65根尺寸為160mmx160mmx5mmx5mm的矩形鋼梁交叉相互交錯而成，鋼管與鋼管之間采用相貫連接。三維模型圖如圖2-2所示：圖2-1效果圖本工程地下結構高支模部分劃分為四個區域，分別為人防和主樓頂板負二層，梁截面尺寸以650mmx1000mm為主，模板支設高度為4米，地庫頂板負一層，梁截面尺寸以450mmx950mm為主，模板支設高度為3.95米，主樓頂板負一層，梁截面尺寸以400mmx950mm為主，模板支設高度為5.65米,車庫高支模-10.15m?-1.95m14-17/K-1/M,梁截面尺寸為450mmx950mm,模板支設高度為8.2米，所有區域的混凝土板厚均為400mm。圖2-2B座整體模型圖（二）工程施工特點及難點新媒體產業園項目鋼結構工程構造復雜，施工精度要求高，具體有如下幾點。（1）本工程上部為鋼結構，下部為混凝土結構，下部混凝結構的軸線與新媒體產業園A座工程的軸線正交，上部的鋼結構部分的軸線與下部的正交軸線呈30°斜向放置，角度對測量定位放線提出更高的要求，一旦施工節點位置出現錯誤，將會影響整個鋼結構體系的受力，從而產生巨大的安全隱患；并且在建模之前需要根據工程特征選擇適合的軟件，保證后期合模這兩部分的位置不會發生偏差。（2）深化設計難。鋼結構節點形式復雜，有梁與梁的十字交叉節點、圓柱與梁的環向節點等共計1096種形式。科學合理的對節點進行分類優化是本工程鋼結構深化設計的一大重點，通過建立三維可視化模型，提前發現設計中的錯誤。（3）交叉作業多，施工工況復雜，對施工協調性要求較高。如型鋼混凝土梁柱節點鋼筋連接。（4）鋼構件加工精度要求高。本工程結構外觀設計新穎，節點形式復雜多樣，節點處蓋板的厚度取決于節點梁翼緣厚度，尺寸復雜多變，節點焊接和空間拼接安裝正確度很難保證，故需對提料加工問題進行優化，得到優化后的構件加工數據，保證鋼結構加工精度。（5）在地下混凝土結構與地上鋼結構之間有個高2400mm的梁的過渡層，屬于大體積混凝土，又因所處的位置比較特殊，其模板支撐體系為施工控制質量的重點。（三）新媒體產業園B座工程施工階段BIM技術應用點分析本篇文章利用BIM技術對新媒體產業園項目施工提供技術支持和理論指導，主要有以下幾點：（1）建立三維可視化信息模型利用BIM技術建立新媒體產業園B座項目可視化模型，著重對鋼結構、混凝土結構與鋼結構交叉部位的建模精度與建模方法進行研究，確保在后期合模過程中位置不會發生偏移。（2）鋼結構復雜節點深化設計新媒體產業園鋼結構節點種類繁多且復雜，利用BIM技術對新媒體產業園鋼結構部分復雜節點進行深化設計，為后期構件下料、加工以及安裝提供技術支撐，避免現場施工時進行大量的變更，提高施工質量。（3）模型數據與數控設備相結合利用BIM技術通過將模型數據導入下料軟件中，對提料加工的問題進行優化,并將下料數據與加工設備機具結合，得到優化后的構件加工數據，以達到施工速度快，安裝精度高，避免造成不必要的浪費的效果，為復雜形式的鋼結構施工提供一定的借鑒意義。（4）BIM技術在鋼構件吊裝施工方法的應用通過BIM技術對鋼梁、鋼柱順序及位置、起步吊裝進行施工仿真模擬，對塔吊的停機位置、吊車臂長、吊車臂角度進行可視化模擬，在進行施工仿真模擬過程中，可以對吊裝方案進行不斷完善。（5）基于BIM技術對模板支撐體系計算針對鋼結構與混凝土結構交叉部位的環梁，運用BIM技術，依據方案建立了三維建筑模型和部分三維高支模模型，對模架體系進行計算。三、新媒體產業園B座工程施工關鍵技術（一）鋼結構深化設計鋼結構優化并不是簡單的對構件尺寸進行修改，也不是單純的減少費用，它需要依據相關的規范，和功能、結構與外部形態、現場施工現狀等相結合展開整體探索。然后利用BIM鋼結構三維模型對各種情況進行施工模擬，根據結果綜合考慮后，使鋼結構的成本、效益達到最佳，對設計方案進行合理修改。而以下幾點需在鋼結構優化前給予更多關注:1）工程安全可靠是首要的；2）與土建工程、機電工程等專業協調工作；3）進行科學合理的優化，充分體現其經濟合理性；4）構件的加工以及現場的安裝都是以設計圖為首要依據的；以和既有標準相吻合、對設計意圖有充分了解認知、確保結構安全為基礎，結合BIM三維模型及具體的制造加工和焊接工藝，保證整個工程的制作精度及焊接質量，同時在工廠將復雜節點加工完成，便于現場焊接；圖紙深度能將加工圖的原來設計標準和鋼材的采購引進標準同步滿足；前期設計工作（機電設備留洞、連接土建鋼筋等）提前完成是鋼結構優化的重心所在。焊接對鋼結構工程十分重要，好的焊接工藝能成就一個偉大的建筑，一旦焊接過程出現問題，這個鋼結構建筑也就沒辦法搭建起來，俗話說“成也焊接，敗也焊接”，故工作人員在追求個性造型的設計基礎上，需要特別注意復雜節點的施工工藝，盡量避免出現密集焊縫、相交焊縫。1.鋼結構復雜節點深化設計分析B座工程設計圖紙（新媒體產業園）可以看出，型鋼梁間雙面鉸接現象比較普遍。這種節點連接過程中必需確保連接板（主次梁節點上）能正對齊次梁腹板，這是設計的基本要求。但在Tekla中生成的效果是節點連接板與次梁腹板并不是正中心對齊，而是一側與另一側對齊。但是用Tekla軟件系統節點庫建出來得形式是連接板與次梁腹板上對其或者是下對齊。要想建出正確的節點形式還需對現有的節點進行一系列復雜操作，首先需要先把節點炸開，把參數按照自己需要放置的位置進行從新調整。該工程中有大量節點，此法一方面會顯著增加工作量，工期會因此而延誤；另一方面出錯可能性大。所以極有必要進行參數化節點設計，以此應對上述狀況。根據該梁梁鉸接節點的設計規定:主次梁如果存在250mm以上高度差，那么主梁將無法被連接板布滿，此時其高度則是50mm+次梁高度；從節點規定角度來看,主梁翼緣寬度值和板橫排螺栓數均與次梁尺寸具有正比例關系。而且只要出現50mm以上間距（指主梁翼緣邊與次梁控制點間），主梁上翼緣邊即需要增設補強板。而且需要人工處理前述各程序，就此增大了出錯可能性。所以，假如在節點中錄入此類邏輯判斷條件，進行主次梁數據（模型內）讀取，基于邏輯將板厚自行確定，隨之基于次梁尺寸、螺栓數乾地補強板生成與否判斷，設計開發的效率、準確性均會因此而有明顯提升。節點輸入界面的具體狀況同樣需要明確，只有如此二次設計思路才能有效形成并在工程實踐中加以應用。增設補強板厚度（主梁翼緣邊緣與控制點間距240mm量）即所謂上翼緣外接板厚度。主梁翼緣（節點內）厚度是默認值，但需要說明的是梁翼緣厚度有可能并不吻合采購板材厚度值，所以把它進行可變指標定義。所謂增加次梁對側加勁肋增設與否指的是在結構布置圖基礎上產生有關判斷，也進行可調屬性定義，以便能在調整結束條件下隨時運用。次梁控制點定位、主梁翼緣補強板究意有沒有增加的必要性判斷是主梁中心和節點板端兩者之間距離的主導性功能。傳媒中心鋼結構節點種類較多，其整體形狀呈橢圓形，曲率在不斷的變化，最外側的鋼柱均為圓鋼柱，造成最外側一圈的梁柱節點的角度都不相同，若用Revit建族方式，很難確定節點的具體位置和螺栓等各種構件間的連接形式，建模過程十分困難。TeklaStructures內的常用節點總量超過六百個，節點創建的基本程序有三步，首先需要選出和圖紙更相吻合的節點類型，其次應進行有關參數指標填入，最后完成主部件次部件篩選。筆者以Tekla這款軟件為基礎進行了復雜節點（鋼結構）設計。由于節點庫的節點不能完全滿足此工程的需求，故我們根據圖紙信息建適合本工程特點的參數化節點族。最具代表性的就是最外側一圈節點（圖3-1）由1根圓管柱和3根鋼梁組合而成，每根鋼梁與圓管柱的角度都不相同，在建節點時確定這三個角度十分重要。首先把連接板、螺栓、加筋板、焊縫繪制出來，然后定義用戶單元，添加零件及螺栓的屬性變量，特別注意零件的規格和材質參數，螺栓的尺寸以及間距是否符合標準，對于加筋板添加距離變量，根據次序選擇主次構件。如圖3-2為根據參數化族設置參數得到的節點模型。?圖3-1鋼結構節點詳圖圖3-2鋼結構節點Tekla模型2.型鋼混凝土柱與框架梁鋼筋節點深化設計型鋼混凝土組合結構通常主要是指由鋼筋混凝土結構+普通鋼結構的組合體，其將二者優勢融于一身。兩者共同承受高層建筑的水平和豎向荷載，承載能力高、剛度大、耐火性較好，目前在各種大型建筑中很受歡迎。雖然型鋼混凝土結構目前在一些大型的工程中很受歡迎，但是它還是一項新發展的技術，在某些方面發展的還不是很成熟，需要進行不斷的探討。就比如施工工序這個問題，普通的鋼筋混凝土結構目前已將發展的相當成熟了，一些施工工序也在大量的工程中經過反復試驗總結的相當到位了，但是新發展的型鋼混凝土組合結構肯定不能按照之前鋼筋混凝土結構的施工工序進行操作，想必它的工序肯定會更加復雜，特別是在結構的縱橫向節點，由于型鋼的影響導致鋼筋安裝密度較高，既有鋼筋與型鋼的沖突，也有鋼筋與鋼筋的沖突，既加大了鋼筋安裝的難度，也最終影響到混凝土的澆筑。因此，在施工前需要對鋼結構進行優化設計，主要以工廠加工可行、吊裝方便、施工時間短、現場焊接量少、施工質量可控為原則，鋼筋、鋼結構施工的具體步驟優化同步進行，施工現場的次序能就此確定。節點構造高度復雜化的這種組合結構中，構件（鋼筋、型鋼柱等）的種類豐富，而且均于節點處相互交織，無論是構件的加工還是后期的現場施工都會有一定的難度。基于圖紙和三維可視化BIM模型（型鋼混凝土組合結構）構建完成相關構件（鋼筋、梁等）的位置及其聯結策略確定，以及鋼筋穿孔的方式和位置，依據模型對現場進行技術交底，提前發現圖紙中不合理的問題，制定施工方案，為型鋼結構節點鋼筋連接現場施工提供有力的數據支撐。基于Revit軟件外部工具（附加模塊內）即可從.nwc文件內導出鋼筋節點三維模型（型鋼混凝土組合結構）。分析鋼筋間排布碰撞（隸屬Navisworks范疇的ClashDetective命令）檢查結果我們可以發現，此類排布碰撞發生的頻率比較高。從既有型鋼柱設計標準與碰撞報告角度來看，極有必要全面設計好型鋼柱。設計型鋼混凝土組合結構時應全面衡量并綜合考慮梁到柱的部位及其截面規格，在此基礎上適度調整柱、梁鋼筋所處部位。讓柱（梁）鋼筋從型鋼抑或連接型鋼的構造中穿過（基于現場實況），讓鋼筋與柱、梁型鋼之間的聯結與相關規范、圖紙設計標準相吻合。該工程中梁柱節點鋼筋（型鋼混凝土）通常有四種搭接方式，本次分析設計的難點即在于設計型鋼梁鋼筋，柱型鋼翼緣板焊接、從柱型鋼腹板穿過、將柱型鋼繞過是型鋼梁鋼筋設計的基本途徑。梁的上、下兩排最外側縱筋和型鋼翼緣邊緣及柱最外側縱筋邊緣相交時，可將梁最外兩側縱筋彎折后從外側繞過柱鋼筋和型鋼。本工程型鋼梁的尺寸為400x950mm，型鋼柱的規格為400mmx400mm，故梁上、下兩側最外側縱筋可從型鋼的最外兩側繞過去。當型鋼梁的上、下兩排縱筋較少時，即中間鋼筋少于4根，鋼筋同樣不能繞過型鋼柱，由于柱內型鋼的存在，型鋼柱截面占據框架節點處大量的空間，框架梁主筋不能像普通的鋼筋混凝土框架梁柱節點那樣具備彎折和錨固空間，進而影響框架梁縱向主筋穿過，混凝土梁上排梁中間縱筋焊接于鋼牛腿上，故在柱內型鋼翼緣上焊接鋼筋套筒的深化設計思路。因此，需要在型鋼加工之前對梁主筋的排布位置和錨固方式進行深化設計，依據設計規范，鋼筋在遇到型鋼構件時，依據型鋼混凝土組合結構技術規程，翼緣板不能打孔，腹板一般可以，故在腹板處進行打孔穿筋。如圖3-3、3-4分別為型鋼混凝土柱中型鋼與梁鋼筋連接優化前后的示意圖：圖3-3型鋼混凝土柱中型鋼與梁鋼筋連接優化前示意圖圖3-4型鋼混凝土柱中型鋼與梁鋼筋連接優化后示意圖3.鋼結構深化設計出圖模型搭建完成后，接下來就需要考慮出圖的問題了。一套精確而詳細的圖紙對于后期構件加工安裝十分重要。通常情況下，最初的圖紙資料會著重考慮功能要求，進而完成預期的鋼結構設計，重點計算外觀、功能等多個維度的需要。二次深化重點基于作業的視角考慮問題，對運用原始圖紙開展作業所遭遇的各類問題進行細化，在實際作業前加以有效處理。可以實現針對原本圖紙問題的可靠優化，填補其中有待完善的內容。鋼結構深化設計，也就是進行相應的詳圖設計活動，在完成圖紙的基礎上參考布置、界面等信息，推進有關圖紙、規范的具體內容不斷完善，助力構件的完善不斷優化。在實際的處理過程中，可以參考加工廠方面所確認的產出要件，以及作業條件的各類因素，同時整體計算運輸要求、吊裝表現以及安裝參數等多個信息，確認關于構件的詳細分段信息。在后續的處理中，可將構建架構、梁柱的具體設計、多方面元件的詳細需求、關于焊接處理的具體工藝需求，與元件之間采用的具體連接方案等，通過專業的設計整合到圖紙內，便捷相關人才依靠圖紙的方式，更好的掌握設計目標與需求，配合后續的加工以及安裝等多個活動。用Tekla建模進行出圖有一個非常方便的功能，就是模型和圖紙是時時刻刻關聯在一起的，意思就是說假如模型某部分發現有錯誤需要修改時，只要模型一變動，相應的圖紙也會自動更新。這樣避免了在后期構件加工制作時圖紙太亂而耽誤進程。另外，用Tekla軟件進行出圖工作時還需要特別注意以下幾點內容：（1）為了方便后面構件加工，圖紙格式需要工整，故在出圖之前需要對圖紙的屬性進行設置，包括圖紙模板、字體字號等內容。（2）假如現場急需構件圖和零件圖，Tekla軟件為用戶提供了圖紙集的快捷命令，可快速的完成構件圖和零件圖紙的繪制工作，還可以對圖紙的位置進行調換。（3）圖紙需要添加各種標記時軟件也為我們提供了便捷的編輯功能。（4）軟件還能將圖紙轉換成DWG、PDF等多種形式，方便工作人員對圖紙進行詳細的了解。生成一個圖紙需要從三個方面進行考慮，首先是為哪個對象創建圖紙，其次就是從哪個視角為特定的對象創建圖紙的，最后就是生成的圖紙應該如何布置。Tekla軟件創建圖紙時也可以根據自己的需要添加一些表，如材料清單，修訂表等內容。如圖3-5所示：根據項目需要，Tekla軟件可以出結構平面圖、結構立面圖、柱詳圖，梁詳圖等等圖紙。并且Teklastructures具有過濾的命令，可以把大量的圖紙按照自己的需要分批次進行出圖。這樣工廠就可以先生產一批構件，相應的時間設計單位可以對后面的構件進行設計或者修改的工作，大大提高工作效率，減少工程周期。同時這種大批量的自動出圖能夠減少設計人員大量的繪圖工作，減輕壓力并減少圖紙繪圖錯誤。拿到施工圖的施工人員通常都需要耗費大量時間來閱讀理解其構件空間構成，而且理解的準確性關不高。構件圖紙如果過于復雜，那么構件性質通常無法利用數個剖面圖來體現，圖紙曲解及漏焊、錯焊等會隨之發生。所以必需要在圖紙上清晰的體現結構復雜構件的空間位置，使人一看就懂，降低差錯率。這就要求出圖過程中應同時兼顧合理標注尺寸、圖面布局等，而且應將施工錯誤最小化作為考慮的重點。零件圖是重要的加工文件，必須要把各種定位尺寸標清楚。構件圖就是將很多小零件組裝在一起，通過焊接和螺栓將彼此牢牢的捆綁在一起。現場安裝精度如何完全取決于構件圖的精度，圖紙一旦出現錯誤，就會導致現場的構件無法安裝，故構件圖對于現場安裝是十分重要的，可見構件圖的地位是非常高。構件圖在出圖過程中，特別注意尺寸標注這一問題，現場的施工人員在現場安裝的唯一參考資料便是構件加工圖，假如某一處尺寸標錯或者沒標，哪怕只差幾毫米，構件就放不進去，現場的工作人員就只能停止工作，嚴重的耽誤工程進度。Tekla軟件出圖的智能化在于它為用戶提供了許多標注命令，比如：水平尺寸標注、自由尺寸標注、角度標注、零件標記標注等，操作起來非常簡單且方便。其次就是對焊縫的標注問題，依據國家標注以及相關規范，Tekla也為用戶提供了角焊縫、坡口焊、三面圍焊、現場焊等常用焊接命令。最后就是編號的問題，通過對零件圖、構件圖等圖紙進行統一的編號，方便現場施工人員更加清晰的了解構件制作順序以及安裝位置。圖3-5構件圖紙（二）鋼構件下料關鍵技術(1)復雜鋼構件套料技術STARCAM繪圖套料軟件是由繪圖模塊(StarCAD)、套料模塊(StarCUT)和數控代碼仿真模塊(StarTEST)三個模塊組成，每個模塊可獨立運行，也可互相調用。可以滿足多個類別數控切割設備的編程需求。在該設計之中三個模塊的具體功能為：其一，繪圖模塊。能夠實現較為圖像制作效果，還可對此實現有效的編輯；支持導入各類CAD文件，類似于CAM等，還可以實現便捷的調整以及轉換，可實現關于零件圖庫的可靠管理操作；還可以實現對圖形較為高效的優化處理。可以在板材之上開展相應的開孔處理，同時針對零件設計相應的路徑，可以進行仿真處理，并且獲得加工需求的各類代碼。其二，套料模塊。可以針對較多零件以及板材等采取配套的套料操作，可以滿足短線連割等相關需求，可以控制實際的穿孔規模，大幅提升最終的板材利用率，有著速度、效率等較為理想的特征，可以滿足自動、手工等多種操作的基礎需求，可以實現可靠的NC仿真模擬等處理效果，能夠進行角度等信息的可靠調整,進而控制具體的空程等數目，能夠快速產生符合需求的數控代碼。其三，仿真模塊。可對于前述兩大部分生成的NC代碼采取針對性的仿真處理,同時也支持單步驟的相應運轉與追蹤，可進行代碼的便捷調整，進而判斷代碼的正確、合理狀態，實現更加理想的生產效率，也可實現便捷的成本估算。(2)文件轉換打開STARCAM套料軟件，啟動StarCUT命令，將Tekla生成文件格式為CAD的零件圖轉換成格式為DWG的獨立文件。添加文件類型為DWG的零件圖，在切割下料之前需要用“CAD清除”和“CAD壓縮”功能對零件圖中的多余的線進行優化處理，避免后期出現重復切割的情況，保證了下料切割的質量。(3)自動套料加工出的構件精度高且最大程度的減少材料的浪費是工廠加工制作的一項重大任務，故準確的材料清單是極其重要的。由于此工程結構新穎，節點種類多，在這種特殊的情況下，我們選用了STARCAM套料軟件和TeklaStructures相結合的的思路進行精準化排版下料。從Tekla模型中導出零件板的DWG格式圖紙，運用STARCAM中的套料輸出模塊將多種零件進行套料。啟動STARCUT程序，首先設置套料參數，根據加工需求，設置加工路徑參數，以滿足加工要求。在加工類型選擇框中選擇加工類型、補償方式和補償方向，再設置引入引出線類型、長度、位置等。參數設置完成后加入待加工的零件并給出數量，然后進行板材套料。假如出現排列不理想，多個零件沒有排料，板材空隙沒有合理利用的情況，可以利用零件組合工具對零件進行組合，以提高板材利用率。完成組合操作后在排料計劃表會增加一個組合零件，也可在右側預覽圖觀察其組合圖形。重新運行自動排料，觀察套料結果。套料結果如圖3-6所示。圖中的虛線即為加工切割路徑。再利用仿真功能對加工路徑進行仿真，以確定加工方式是否滿意，提高加工效率。圖3-6套料結果示意圖下料切割完成后，現場下料人員需要對已切割完成的零件從新統計一遍，統計完成后與零件清單進行核對，檢查零件的完整性。并且將切割完成的零件按照拼裝順序進行統一分類，為后期安裝節約找零件的時間，大大的提高加工效率。（三）鋼構件加工通過BIM技術開展相應的深化處理，即可完成關于鋼結構的詳細加工，針對相對簡易的加工方案，通過BIM技術開展處理的效果并不顯著，針對大規模與相對特殊的架構，能夠將BIM技術所具備的優點進行開發，進一步大幅提升最終的作業效率。通過Tekla實現預期制作的基礎上，即可實現預期加工，詳細的進度安裝規劃針對圖紙開展分次下發處理，確保最終的工程進度。開展相應剛接下料的過程中，進行預設的導入處理，完成預期的下料操作，通過此類方式可以大幅提升最終的下料速度，而且也能夠縮減相應的人力投入，實現更加理想的效率。1.制作與加工設備能力根據本結構工程構件類型，選用合適的加工設備，下料設備主要采用數控火焰切割機、焊接設備主要采用自動或半自動埋弧焊、鉆孔設備主要采用數控三維鉆個別采用搖臂鉆、箱型梁主要采用BOX生產線、拋丸設備采用12拋頭拋丸機。2.加工制作工藝本工程鋼構件種類繁多，且多為復雜節點，相應的對加工制作工藝要求就會非常高。一般的加工流程主要包括切割與焊接，選擇正確的切割與焊接工藝是本工程構件加工制作一大重點。各種主要構件均在工廠制作加工，其加工制作的基本流程如圖3-7所示圖3-7鋼構件加工制作基本流程圖3.H型鋼梁的加工制作對H型鋼板進行腹板、翼緣板切割前需要將鋼板放置在矯平機上進行矯正定位，避免鋼板在切割過程中產生鋼板軋制應力的問題出現。切割流程操作前先將鋼板的信息跟圖紙信息進行核對，無誤后方可施工。在鋼板切割過程中為了預防零件板切割后出現側彎現象，需要將多塊板一同下料。如圖3-8所示：?焊接H型鋼需要標記相應的中心、定位線，而且辨別詳細的材質以及尺寸等多個維度資料的正確狀態，確認符合要求的情況下方才可以建立。在進行切割處理的過程中，多個板同步開展下料，避免切割之后出現相應的側彎。開展相關組立的情況下，開展相應的丄型組立等程序，同時開展配套的定位焊接處理，后續針對丄型和翼緣板組，共同組合為相應的H型。如圖3-9所示：圖3-8鋼板切割圖圖3-9H型鋼梁組立圖4.復雜節點處的鋼構件加工制作本工程涉及很多復雜的節點，構件數量非常多，整體的重量也非常大，對于鋼結構的安裝要求肯定也非常高。為了提高安裝精度，結合現場環境以及安裝施工方案，經過全面的分析，構件在工廠下料完就直接安裝，運輸到現場直接吊裝和焊接。依據工程特點以及對施工方案進行分析，并依據TeklaStructures軟件出的構件加工詳圖對復雜節點進行加工拼裝。如圖3-10、3-11所示：?圖3-10復雜節點Tekla模型圖圖3-11復雜節點現場加工圖（四）鋼構件吊裝1.施工起點及流向根據新媒體產業園B座建筑主體結構的特點，建筑物東西走向軸線長度為73.713m,建筑物寬度為44.5m,結合土建施工的后澆帶的位置劃分，為了加快施工進度保證鋼結構主體施工按時完成，為后期屋面結構余出更多的施工時間和工作面。根據現場及平面圖對鋼結構吊裝施工分別從立面（施工層）以及平面（施工段）兩個方面進行劃分。（1）施工段劃分鋼結構主體結構安裝分為兩個作業區（如圖4-12所示），主體鋼框架結構分A、B兩區同時吊裝及安裝（分區），制作安裝時每層構件先施工后澆帶西側的A區，待A區吊裝施工完畢，局部形成鋼框架整體閉合后，具備作業時再進行B區的構件吊裝施工作業，待整個建筑物形成整體閉合后開始施工各分區的焊接作業。圖3-12吊裝順序分區圖（2）施工層劃分1）從本項目總施工計劃考慮，結合本建筑的層高、結構的總高度，為保證車間制作及現場安裝更好的銜接，同時保證樓層面的土建施工同時進行；也并考慮到現場吊裝塔機SCM-C7030的吊裝載荷，在60m處最大吊載為3.8噸，因此制作時將鋼柱分成多節柱制作安裝。2）安裝時先吊裝-5.900m至+1.2m底部首段鋼柱，待首段鋼柱安裝調整后，土建開始進行負一層的外包裹混凝土柱及負一層混凝土梁、樓板的施工。3）土建±0.000m以下鋼混柱及負一層混凝土梁的施工完畢，混凝土強度達到具備二段鋼柱安裝時，為加快鋼結構主體項目的施工，鋼柱中段柱及鋼梁繼續按照A、B兩區兩個作業，同時吊裝中段柱及與中段柱相連的鋼梁的施工。待中段柱與框架梁安裝并焊接完畢后，再依次進行上段鋼柱及相應框架梁的安裝作業。上節鋼柱與下節鋼柱對接時要依據規范要求保證鋼柱的垂直度。4）鋼框架梁吊裝應連續將鋼架形成整體結構后，再進行焊接。2.吊裝機械選擇本工程鋼結構構件安裝可能與土建產生交叉作業，而作業面又都在同一作業區范圍。為協調統一，滿足雙方連續施工，主體鋼結構同一作業面分為A、B兩個區進行流水段安裝作業。A、B兩個區-5.900m至+1.2m底部首段鋼柱選用1臺80T的汽車吊，性能參數如表4-1所示。其余構件使用塔吊吊裝，根據我施工單位現場的塔吊設置位置結合場地整體平面圖尺寸塔吊使用分析如下：1）新媒體B座項目選擇型號為SCM-C7030的塔吊，放置在本項目的北側，根據施工組織設計和該型號塔吊的相關參數分析，塔吊主要有兩種型號，分別為二倍率和四倍率，二倍率在最大臂長時吊載量比四倍率大，而四倍率在最大力距時吊載量比二倍率大；當塔吊在二倍率作業時其在65m處能吊重為：3.29噸；60m吊重為：3.8噸；55m吊重為：4.5噸。2）鋼柱距塔吊距離：根據設計圖紙尺寸進行測算，DB軸與D11軸處的鋼柱吊裝距離為64.22M（最遠距離鋼柱）。依次為：63.63m,61.5m，59.32m，58.75m，55.98m。3）首段柱距塔吊最遠距離的為65m,其鋼柱重量約為3.2噸；二段及其以上鋼柱重量約為3.8噸，因此在塔吊65m處大于3.29噸的鋼柱均按照單層斷開，端口位置為距鋼梁上標高1.3m處。因此，對于相對塔吊較遠外圈位置的鋼柱采用單層樓面高度斷開制作、吊裝；對于距離塔吊相對近的鋼柱按照兩個層樓進行斷開制作及吊裝。4）鋼梁在屋面造型鋼構架梁的最大構件GKL5長度約17.2m,重量約3.6T,現場塔吊7030布置已滿足現場吊裝需要。表3-180T汽車起重機起升性能表吊臂長m半徑（m）12.0m16.3m20.25m24.38m32.63m36.75m40.88m3.080674.07157485.0574642.53431.56.04944.539.832.530.527.857.042.53935.68302825.723.58.03634..233.92824.822.7209.029.6827.626.32421.82018.710.025.32321.919.81917.511.02219.819.518.715.81412.02018.716.815.214.713.913.018.716.815.214.713.61214.017.615.81413.212.51115.012.813.411.91110.53.基于BIM的吊裝方案確定將建立好的鋼梁鋼柱模型導入Fuzor中，通過Fuzor軟件并根據吊裝施工方案對鋼梁鋼柱分別進行吊裝模擬。對汽車吊、塔吊的停機位置和鋼梁鋼柱的起步擺放位置進行放置，下面就是對各個施工過程的模擬成果。第一階段：按照吊裝方案將汽車吊開至指定位置，先吊A區的第一節鋼柱，如圖3-13所示：圖3-13鋼柱起吊示意圖第二階段：A區第一節鋼柱吊裝完成后，將汽車吊開至B區指定位置，汽車吊開始吊B區的第一節鋼柱，同時塔吊開始吊A區的鋼梁，如圖3-14所示：圖3-14鋼柱起吊示意圖第三階段：第二階段吊裝完成后，汽車吊作為塔吊的輔助設備，剩余鋼梁鋼柱都采用塔吊吊裝，如圖3-15所示：?圖3-15鋼柱起吊示意圖4.鋼柱吊裝本工程鋼柱類型主要有圓管柱、方柱兩種，鋼柱的安裝以下節往上節、從內箱柱往外圈圓管的過程進行安裝。(1)吊點設置鋼柱吊點的具體位置是頂部，可以通過臨時連接板實現有效的連接。(2)鋼柱的吊裝實際進行安裝操作前，要求針對配套的予埋件開展復測處理，同時開展后續的放線處理。參考詳細的底標高調控相應螺帽。然后鋼柱直接安裝就位。安裝操作之前捆綁相應的爬梯，可以便捷上下。鋼構件下面所墊枕木如圖3-16所示。?圖3-16鋼柱起吊示意圖鋼柱完成吊升的基礎上，先令相應的底板連接到地腳螺栓，將其放入到完成調控的螺帽之上，同時令相應的中心線實現預期的對齊效果，四個領域進行同步考慮，對準或是實際的偏差歸屬于合理范疇的情況下，穿上壓板，將螺栓擰緊。即為完成鋼柱的就位工作。上部和首段鋼柱之間的處理，核心區別為具體的固定模式有所差異。相應的鋼柱吊點，具體位置歸屬于上部區域，可以通過四大耳板來滿足吊點的相關要求。在進行吊裝處理之前，相應的下節頂面以及本節底面之間，所存在的渣土等污漬需要有效的消除，籍此來確保兩方面有可靠的接觸。其中實際存在的偏差、扭曲值等需要實現合理管控，上節吊裝的情況下需要開展相應的反向偏移，按照節開展相應的糾偏處理，盡可能規避誤差過多的積累。如圖3-17所示：圖3-17鋼柱吊裝過程示意圖在實現預期吊裝的基礎上，中心線需要保持良好的契合，同時四周實現有效的兼顧，通過耳板進行有效固定，連入相應的螺栓，完成處理的基礎上配合相關夾板，同時快速安裝纜風繩，籍此來達成預期的穩固效果。在鋼柱處理的基礎之上，就能夠實現初校的目標，便捷后續的安裝。在實際吊到200mm的情況下，需要足夠的穩定，實現有效對準之后，遲緩的下落，該環節需要規避磕碰等問題的出現，在實際產生接觸之后需要暫停下落活動，判斷具體的對準等信息，若是存在沖突需要進行調控，確保實際的誤差小于3mm區間，再度進行下落處理，籍此來實現有效的落實，拉緊四大方位的纜風繩,實現有效地擰緊處理，若是實際的環境存在局限，不應當鋪設纜風繩的情形，可在具體方位使用硬支撐的模式實現有效的固定以及校正。如圖3-18所示：圖3-18鋼柱吊裝校正和調整示意圖在相關鋼柱實現預期的臨時固定基礎上，需要基于測量工所進行的相應測定活動，依靠倒鏈、楔子等方式來實現對偏差問題的可靠校正。需要針對相應的鋼柱和基礎進行固定處理，整體框架在并未產生特殊框架之前，無法負擔涵蓋自重的相關荷載，需要設定相應的支撐點以及鋼絲繩來實現預期的平穩效果。唯有獲得符合需求的穩定體之后，支撐方才可以有效拆除。新媒體主體結構地面以上結構由于受制作、運輸及吊裝設備等綜合因素考慮，每段鋼柱的吊裝均需多次復測和調整，吊裝完復測尺寸無誤后再進行下道工序施工。如圖3-19所示為現場對鋼柱的吊裝圖：?圖3-19鋼柱現場吊裝圖5.鋼梁吊裝實際的架構歸屬于多層鋼框架的范疇，相關的鋼梁規模較為龐大，達到了鋼柱的數倍，在實際就位的情況下，需要依靠螺栓來實現有效的確認。其中具體的連接模式，涵蓋相應的栓接以及栓焊等構成部分。通過臨時螺栓開展相關的固定處理就可以符合要求，等候調校完成的情況下，運用相應的高強螺栓，同時參考具體的設計等需求開展初擰、焊接等處理。（1）鋼梁吊點的設置鋼梁吊裝時為保證吊裝安全及提高吊裝速度，安裝鉚工應提前按照圖紙將使用的鋼梁對照編號找出所在安裝位置，并提前做好吊裝點標記，以便吊裝使用。吊裝過程中能夠參考鋼絲繩綁扎于1/3的位置。實際的角度參數需要低于45°。為保障最終的安全性，避免出現割斷等問題，需要針對綁扎位置開展防護。如下圖3-20所示：?圖3-20鋼梁吊點示意圖（2）鋼梁的就位與臨時固定1）因本框架設計的節點大部分均為腹板，采用雙夾板高強栓連接，因此鋼梁吊裝時為便于鋼梁的吊裝臨時固定，在鋼梁兩端上翼板處焊接臨時水平掛件，掛件尺寸為12mmx80mmxl20mm,待鋼梁安裝螺栓終擰完畢后，再將此臨時掛件割掉，焊口打磨平整并補刷油漆。2）鋼梁吊裝時應按照嚴格的順序進行吊裝，保證在短時間內形成框架。3）鋼梁安裝時在高強螺插入前用臨時螺栓固定后進行位置微調。4）安裝后應及時拉設安全繩，以便于施工人員行走時掛設安全帶，確保施工安全。將建立好的鋼梁模型導入Fuzor中，通過Fuzor軟件對鋼梁進行吊裝模擬。如圖3-21所示：圖3-21鋼梁吊裝過程圖（五）環梁模架施工方案確定此處環梁的結構形式比較特殊，由圓柱與梁組成近似環形的折線形狀，并且圓柱與周邊兩側梁相交的角度也不一樣，作為混凝土結構與鋼結構的過渡層，梁截面尺寸為400x2400mm,梁跨為9m,如圖3-22所示。參考住建部令第37號，針對混凝土模板所采取的支撐設計：實際鋪設高度超過8m,或是實際的跨度參數大于等于18m,又或是整體荷載15kN/m，或者更高等，故此處的梁屬于高支模的范疇，其模板搭設就不能按照普通的框架方案進行搭設，具有一定的危險性。傳統的模板施工都是技術人員憑借圖紙和模板搭設方案，并結合現場的施工工況進行技術交底，精確度很低、可視化效果不理想。針對此環梁難點，利用BIM技術對整體環梁模板支撐方案進行驗算，以此為參考，對施工進行技術交底。?圖3-22鋼梁吊裝過程圖1.環梁模架搭設方案（1）荷載設計表3-2模架荷載參數表模板及其支架自重標準值G1k(kN/m2)面板面板及小梁樓板模板新澆筑混凝土自重標準值24G2k(kN/m3)混凝土梁鋼筋自重標準值1.5混凝土板鋼筋自重標準值G3k(kN/m3)G3k(kN/m3)施工荷載標準值Qik(kN/m2)3支撐腳手架計算單元上集中1堆放的物料自重標準值Gjk(kN)模板支拆環境是否考慮風荷是載表3-3模架設計表結構重要性系數Y01.1腳手架安全等級I級新澆混凝土梁支撐方式梁兩側有板，梁底小梁平行梁跨方向梁跨度方向立桿間距la(mm)400梁兩側立桿橫向間距lb(mm)700步距h(mm)750新澆混凝土樓板立桿間距l'a(mm)、lb(mm)800、800混凝土梁距梁兩側立桿中的位置居中梁左側立桿距梁中心線距離(mm)350梁底增加立桿根數1梁底增加立桿布置方式按梁兩側立桿間距均分梁底增加立桿依次距梁左側立桿距離(mm)350梁底支撐小梁最大懸挑長度(mm)150梁底支撐小梁根數4梁底支撐小梁間距133每縱距內附加梁底支撐主梁根數1結構表面的要求結構表面隱蔽設計簡圖如圖3-23所示：圖3-23環梁模架設計簡圖（2）模架計算(1)面板驗算表3-4模架面板參數表面板類型覆面木膠合板面板厚度t(mm)12面板抗彎強度設計值16面板抗剪強度設計值1.5[f](N/mm2)b](N/mm2)面板彈性模量E(N/mm2)7300 取單位寬度b=1000mm，按三等跨連續梁計算，分別從強度和撓度兩方面進行驗算，都滿足要求，具體計算如下：① 強度驗算Mmax=0M1靜L2+0.117%活L2=0.169KN-mb=Mmax/W=0.169x106/24000=7.023N/mm2<[f]=16N/mm2② 撓度驗算vmax=0.677q2L4/(100EI)=0.125mm<[v]=L/250=133.333/250=0.533mm(2)小梁驗算表3-5模架小梁參數表小梁類型方木小梁截面類型(mm)40x70小梁抗彎強度設計值11.44小梁抗剪強度設計值1.232[f](N/mm2)b](N/mm2)小梁截面抵抗矩W(cm3)32.667小梁彈性模量E(N/mm2)7040小梁截面慣性矩I(cm4)114.333小梁計算方式簡支梁為簡化計算，按簡支梁和懸臂梁分別計算，分別從抗彎、抗剪和撓度三方面對小梁進行驗算，都滿足要求，具體計算如下：① 抗彎驗算Mmax=max[0.125ql12,0.5ql22]=0.156KN-mb=Mmax/W=0.156x106/32667=4.79N/mm2<[f]=11.44N/mm2② 抗剪驗算Vmax=max[0.5ql1，ql2]=max[0.5x13.908x0.2,13.908x0.15]=2.086KNrmax3Vmax/(2bh0)=3x2.086x1000/(2x40x70)=1.118N/mm2<[r]=1.232N/mm2③ 撓度驗算叫=5q'l「/（384EI）=0.023mm<[v]=11/250=200/250=0.8mmv2=q'l24/（8EI）=0.071mm<[v]=212/250=2x150/250=1.2mm（3）主梁驗算表3-6模架主梁參數表主梁類型鋼管主梁截面類型(mm)①48x2.7主梁計算截面類型(mm)①48x2.7主梁抗彎強度設計值205[f]（N/mm2）主梁抗剪強度設計值125主梁截面抵抗矩W(cm3)4.12[T]（N/mm2）主梁彈性模量E(N/mm2)206000主梁截面慣性矩I(cm4)9.89分別從抗彎、抗剪和撓度三方面對主梁進行驗算，都滿足要求，具體計算如下：①抗彎驗算b=MmaX/W=0.292x10°/4120=70.847N/mm2<[f]=205N/mm2②抗剪驗算Vmax=4.507kNrmax=2Vmax/A=2x4.507x1000/384=23.47