BIM技术在房建钢结构施工中运用分析

BIM技术在房建钢结构施工中运用分析

王璐

天津嘉能电力技术有限公司 天津市 300392

摘要：建筑外露钢结构是高质量的钢结构产品。从应用场景和显露方式来说，国内许多建筑中的钢结构明显带有建筑外露钢结构的基本特征，但由于我国目前没有专业的技术规范进行指导，与欧美同类产品相比，外观质量一般，建筑艺术表现力不佳。

关键词：BIM技术 房建钢结构

中图分类号：TU99     文献标识码：A

引言

探究钢结构的力学性能，找到提高高层建筑施工效率、质量的有效解决办法。并将不同形式的钢结构作为研究要素，确定不同结构件的延伸性能以及耗能程度，可解决技术层面的问题。同时，依靠对钢结构的构成研究，明确提升侧抗高度的方法，有助于在研究过程中确保高层建筑施工质量，达到整体施工要求。此外，该项技术的应用场景众多，结合钢结构施工特点，从结构承载性、内部空间预留要求两大方面出发，确定建筑整体负载能力后，进行钢结构预制件的加工与安装，具有极佳的工作效果。由此可见，为确保钢结构加工安装作业稳定，需要从整体层面确定高层建筑的建设要求，规范钢结构预制件加工方式外，确定整体施工方向。

1钢结构安装特点

从钢结构施工特点层面出发，研究此项施工技术的安装特点，可以发现在具体施工环节的吊装效率，决定了项目建设的周期，以及内部预留空间是否符合标准。同时，由于钢结构件在重量和可用空间两大方面，具备足够高的应用优势，有利于对现有技术进行优化，应用吊塔完成吊装作业的同时，通过前期阶段的规划设计与工作安排，确保高层建筑内部空间更足，自身的抗震系数更高，突出高层建筑的整体安全，也完成初期阶段的工作管理。此外，钢结构施工的第二大特点是，能够更好地确保工程建设的整体质量，这是因为钢结构预制件与混凝土结构相比较，不仅材料的强度更高，应对外在受力条件变化的能力也更强，这也使得此项施工技术，逐步成为当前进行高层建筑施工的主要方法。

2设计

2.1 建筑设计

建筑外露钢结构制造、安装费工耗时，成本较高，建筑师和业主应充分协商，根据场景的需要仔细选定等级，考虑的主要因素包括：建筑物的用途、观看距离、涂装方式、环境亮度、艺术风格和预算等，不同的建筑部位可以采用不同的等级。建筑师还要深入地参与结构细节的设计，比如节点的形状、连接的方式（螺栓连接或焊接）等。管型材（方管、圆管）外形充实，相互之间可以直接相贯焊接，节点构造简洁，连接过渡自然，并且我国的管型材产品规格齐全，市场供应充足，所以在较低位置时宜优先考虑采用；相对地，H 型钢断面开放，易受腐蚀，虽然螺栓连接的节点安装方便、成本低廉，但用作建筑外露钢结构显得有些低端。处于室外的钢结构如开敞中庭、檐廊、车站雨棚等，通常情况下涂装应以防腐为主、防火次之，建议建筑师依据防火规范仔细把握耐火极限时间，采用薄型/超薄型防火涂料，以便能够显示出连接的制造工艺。结构细节设计成就建筑之美。

2.3详图设计

应创立建筑信息模型（BIM），在钢结构整体的3D模型中优化结构构件的分段和节点设计。通常采取的优化方法包括：（1）焊缝位置优化：在满足结构强度的前提下，将直接外露的焊缝改变至隐蔽位置或朝向非外露面；尽量不在构件上焊接吊耳，如果安装方案要求必须做，可将吊耳焊接在非外露面，对于开口圆管则可以焊接在管口内部；（2）焊缝型式优化：如将搭接角焊缝改变为对接焊缝，将管型构件端部的封口板角焊缝改为剖口焊缝，打磨后看起来更加自然、顺畅；（3）焊缝尺寸优化：根据连接强度需要尽量减小焊缝尺寸；（4）节点形式优化：如将管桁架 K 型相贯节点的插板取消，改为在主管内增设加劲肋，节点外形简洁美观；（5）拼接分段位置优化：在钢结构 BIM 的 3D 整体模型中调整各构件分段的长度，将分段拼接点设置在不易引起注意的位置。精细施工管理条件下，在详图和安装图中标明用以显露的表面能够尽可能减少建筑外露钢结构制造的工作量。

3高层建筑钢结构加工技术

3.1 H型钢梁结构的制作

H型钢梁结构的制作流程虽然简单，但需要用较高的标准对钢板材料进行平整与校正，提高H型钢梁结构的标准化程度，确保钢结构标准的致密性，以此加强高层建筑的抗震性能，并在后续使用中，应对可能出现的问题与变化。同时，还要以国家标准为依据，进行放样、排版操作，这样不仅能准确地落实H型钢梁结构的制作要求，也解决了后续焊接的问题。此外，在焊接中，需要严格要求作业人员的焊缝要求，以20cm为间隔区间，预留空间应对钢筋材料的结构收缩问题。最后，规范切割机等设备的使用方法，根据预先下料切割的结果，对实际余量进行初始的估算，避免出现缺乏效率的问题，这也是H型钢结构加工过程需要投入较多干预的原因，确定技术和加工上的注意事项，在改善H型钢梁结构的性能效果方面，存在较高的收益，有助于提高组立的准确性。具体而言需要做好下述工作：（1）依据国家标准，进行放样；（2）预留20cm的距离，进行焊接操作，给予钢结构更多的保护；（3）依据图纸信息，确定复合钢板的型号，提高钢结构加工的标准化程度

[1]。

3.2 箱型结构的制作

首先明确箱型钢结构的三维特征，以此为方向确定不同结构件加工对整个结构稳定性的影响。同时，由于箱型柱、箱型梁的焊接要求较高，不仅需要钢结构具备足够好的延伸性能，还要依靠全熔透焊接的方式，减少钢结构加工的耗能程度，并保障箱型结构的制作强度。解决了加工制作流程层面的问题后，还需要依靠不同焊接工艺的研究，通过转变焊接要求的方式，逐步增加钢板表面的平整度，可以通过对焊接过程的纠正，找到提升箱型结构侧抗高度的方法。以二氧化碳气保熔透焊为例，需要注意以下几点要求：（1）明确隔板开坡口位置，进行焊接操作；（2）箱型结构加工与下料前，利用机械设备对钢板表面进行纠正处理，保障钢筋表面的平整度；（3）确保一次纠正的收益，有助于在后续使用过程中，增加零件的平整度；（4）为确保高层建筑施工质量，对非规则零件进行人工处理，以此满足实际安装要求。由此可见，对焊接操作进行把控，并对非规则结构件进行切割和纠正操作，可以提高箱型结构制作的收益[2]。

3.3 复杂节点的制作

复杂节点制作的任务多、流程杂，容易受到客观条件变化的影响，为保障节点顶部安装基准面符合使用标准，应结合钢结构施工特点，从节点焊接中、箱型梁正造过程中，对安装基准面进行定位，以此确保节点处的垂直度，达到后续施工使用的整体要求。同时，还应对作业平台进行规范，以此减少焊接作业造成的变形问题发生，完成钢结构预制件的加工与使用，这对保障节点的垂直度具有极佳的控制效果。由此可见，为保障节点加工制作效果，需要注意下述几种问题影响：（1）对胎架组装面进行正造时，应保障节点顶部的基准面符合要求；（2）必须保障箱型梁的定位效果，并以此确定安装构架线；（3）协调坡口间隙与平台中心线的关系，从而完整节点加工制作任务。可见，节点加工制作的要求多、流程杂，为确保钢结构加工过程符合标准，应从实际流程出发，确定整体层面的加工要求，并根据对不同参数的把控，满足节点加工的要求，起到规范性作用外，逐步提高节点加工制作的收益[3]。

结束语

从宏观层面看高层建筑的钢结构加工与安装具有明显的经济收益，究其原因，这种施工方式具备环保、绿色的属性，应用的材料不仅能够循环使用，还能够确保高层建筑的稳固性。从实际操作层面看，钢结构加工的流程复杂，需要明确注意事项的同时，对钢结构的性能进行把控，从而增加钢结构加工、安装的收益。

参考文献：

[1]刘云峰,林渝皓,曹斌.BIM技术在房建钢结构施工中运用分析[J].中国住宅设施,2019(10):34-36.

[2]赵平.BIM技术在建筑钢结构施工中的应用分析[J].门窗,2019(22):84+86.

[3]徐腾飞.BIM技术在大跨度钢结构桁架施工中的应用分析[J].江西建材,2019(09):117-118.