基于BIM技术的钢结构预拼装技术研究于施工.docx

基于BIM技术的钢结构预拼装技术研究于施工 1?? 工程概况 西安丝路天际项目位于西安市雁塔区小寨商圈的核心位置,西侧紧邻城市南北中轴主干道长安南路，北侧紧邻雁塔西路,南侧紧邻红专南路，东侧为规划路。工程总建筑面积约354230㎡，项目总用地面积20,612 ㎡,地下建筑面积约73130 ㎡,共四层,地上建筑为（A、B、C）3栋塔楼加裙房，其中A塔楼为钢框架-混核心筒结构，高度为249.6米；B、C塔楼为混凝土框架-核心筒结构结构，高度分别为232.8米、215.8米；是一座集商业、住宅、公寓为一体的标志性超高层建筑。 2 施工工艺流程及操作要点 2.1 虚拟预拼装施工流程如下 图2.1-1虚拟预拼装施工流程 2.2 施工要点 2.2.1 BIM理论建模 仔细研读结构设计图纸，对涉及到钢结构的部分进行深化。通过Tekla Structures软件，依据工程设计图纸绘制出工程建筑结构各个构件的三维标准图，并建立三维模型图和标准图库。 ?? ??????? 图5.2.1-1钢柱钢梁三维节点图5.2.2-1钢梁与钢梁连接三维节点 2.2.2 工厂加工 加工厂根据Tekla Structures软件深化后的模型进行拆分，把深化图中的整体分解为每个单元→核对钢材规格、材质、批号，并应清除钢板表面油污、泥土及赃物→根据加工制作图，利用先进的钢结构加工厂远程数控自动划线→切割→边缘加工和端部加工→制孔→组装→焊接 ????????????????? 图2.2.2-1坡口切割图2.2.2-2数控切割 图2.2.2-3埋弧焊接????????????????????????? 图2.2.2-4钢板组装 2.2.3 三维扫描实际模型 用三维激光扫描仪对构件进行三维光栅面扫描（光栅面扫描的基本原理是把光栅条纹投影到被测实体的表面上，光栅条纹受到被测实体表面高度的调制而发生变形，然后通过解调变形的光栅影线，得到被测实体表面的高度信息），测量实体构件，导入计算机得到三维立体图像。 图2.2.3-1箱型柱实体扫描图2.2.3-2桁架层钢结构实体扫描 图2.2.3-3构件三维坐标定位图2.2.3-4构件扫描逆向成摸 2.2.4 整体与三维模型进行对比 通过使用计算机Geomagic Qualify软件对扫描的实体构件进行处理，得到比较偏差在0.055mm偏差左右的实体模型，通过对测量实体构件与三维模型图进行比，检验构件的整体尺寸是否在规范及设计图纸要求的偏差内。如若在允许偏差范围内，则进行下一道工序；如若超过允许偏差，则要进行工厂返工。依次循环，直到达到规范要求之内。 图2.2.4-1三维扫描箱型柱实体扫描图2.2.4-2桁架层钢结构三维扫描 2.2.5 虚拟拼装 构件整体尺寸合格后，通过使用计算机Geomagic Qualify软件处理对实体构件扫描的数据，结合土建的BIM结构模型，用实测构件模型加装到结构模型上，对整体建筑结构进行模拟拼装，拼装时考虑因钢结构的弹性模量及截面尺寸导致吊装及安装过程中的变形造成的影响。 ? 图2.2.5-1 虚拟预拼装节点???????????????????????? 图2.2.5-2 虚拟预拼装 2.2.6 端部对接间隙与模型对比 通过虚拟拼装的结果，针对本项目大跨度及异性节点（主要为桁架层及裙楼架构层造型设计），将现场需要分段拼装的构件进行对比分析，得到实际拼装的偏差值是否在控制范围之内。 用于螺栓孔连接的钢结构件之间的虚拟预拼装，每个钢结构件的接口处设置有至少一组对接孔群，每组对接孔群四个角点上设置有数字近景摄影测量系统，相邻两个钢结构件通过对接孔群连接；虚拟预拼装前利用数字近景摄影测量系统获取钢结构件对接孔群的四个角点上螺栓孔的中心坐标，虚拟预拼装过程中利用该螺栓孔的中心坐标实现对相邻两个钢结构件的拼装，对比分析相邻两个钢结构件上的螺栓孔的中心坐标的偏差值，并通过该偏差值校正钢结构件上对接孔群位置。 图2.2.6-1构件对接端口偏差量示意 2.2.7 二次加工 钢结构通过虚拟拼装完成后，若量规不能通过的孔，经设计院同意后，再扩钻或补焊后重新钻孔。扩钻后的孔径不得大于原设计孔径2.0mm，补焊时，应用与母材力学性能相当的焊条补焊，严禁用钢块填塞。每组孔中经补焊重新钻孔的数量不得超过20%。处理后的孔应作出记录。合格的构件进行临时耳板的焊接，对现场需要对穿钢筋、消防喷淋管道的的地方进行开孔，并对相应位置进行补强处理。 2.2.8 指导施工 钢结构构件虚拟拼装完成后，通过所有检测均合格，且二次加工及相应钢结构洞口进行补强处理合格后，导出构件虚拟拼装的检测报告，指导现场安装施工。 4质量控制 4.1 本工法应遵循的的相关国家（行业）标准 《西安丝路天际项目项目施工总承包工程施工图纸》 《钢结构焊接规范》GB506