基于BIM技术双曲面组合剪力墙施工工艺

基于BIM技术双曲面组合剪力墙施工工艺

钟泳 王志宁 梁文志 黄振

中建四局第一建设有限公司 广东珠海 519000

【摘要】本文主要目的是探讨基于BIM技术竖向双曲面组合剪力墙施工工艺。随着异形结构建筑越来越多，对我们的过程施工提出了新的挑战，对异形结构的施工工艺要求更高，特别在竖向双曲面组合剪力墙的施工难度大，剪力墙弯曲面效果控制难，浇筑观感难以控制，安全控制难度大。为有效解决以上问题，我们研究了一种基于BIM技术竖向双曲面组合剪力墙施工工艺，希望能给为其他类似工程施工提供了有意义的借鉴和参考。

【关键词】BIM技术；双曲面组合；异形剪力墙施工；抗滑移装置；预张拉

前言

随着国家建筑产业现代化，人们对建筑物的审美和新颖性要求越来越高，追求造型独特、结构新颖的建筑，出现了不少多变的异形结构，使建筑外观更具有视觉冲击力。随着异形结构建筑越来越多，对我们的过程施工提出了新的挑战，对异形结构的施工工艺要求更高，特别在竖向双曲面组合剪力墙的施工难度大，剪力墙弯曲面效果控制难，浇筑观感难以控制，安全控制难度大。

为有效解决以上问题，我们研究了一种基于BIM技术竖向双曲面组合剪力墙施工工艺，利用BIM技术进行三维建模材料下单，三维坐标测量和可视化管理，采用竖向双曲面组合剪力墙模板分段组合技术，创新了一种斜板模板支撑抗滑移装置及一种旋转连接扣件装置，支模体系安全稳固可靠，质量观感好的效果。用竖向双曲面组合剪力墙预张拉加固技术，达到了竖向双曲面组合剪力墙结构的安全性和减少结构裂缝的效果，解决了竖向双曲面组合剪力墙的施工难度大，剪力墙弯曲面效果控制难，浇筑观感难以控制，安全控制难度大的问题。

1. 技术特点

1.1利用BIM技术三维建模分析，导出钢筋骨架料单进行钢筋弯曲制作及加工，利用三维模型进行现场三维测量施工，达到了三维坐标尺寸可控，下料精准，可视化交底，可操作性强的效果。

1.2创新使用竖向双曲面组合剪力墙模板分段组合技术，对第一段和第三段的斜折板部分分段深化设计，创新使用了一种斜板模板支撑抗滑移装置及一种旋转连接扣件装置，达到了支模体系安全稳固可靠，质量观感良好的效果。

1.3创新采用竖向双曲面组合剪力墙预张拉加固技术，解决了竖向双曲面组合剪力墙结构的安全性和减少结构裂缝的效果。

2. 工艺原理

2.1采用BIM三维建模对竖向双曲面组合剪力墙进行分析，在三维时进行钢筋优化，利用建模信息直接导出钢筋下料尺寸，以及用实测三维坐标进行定位校核和施工定位，确保了曲面的效果，利用BIM三维可视化进行施工模拟，更利于实际交底和实操。

2.2创新使用竖向双曲面组合剪力墙模板分段组合技术，对第一段和第三段的斜折板部分分段深化设计，对竖向双曲面组合剪力墙进行分段施工，根据三段的不同受力模型进行模板支撑分段设计，主要是第一段和第三段的斜折板部分设计。支撑体系采用钢盘扣扣件脚手架，创新使用了一种斜板模板支撑抗滑移装置及一种旋转连接扣件装置，在第一段注意斜撑位置提前预埋抗滑移装置等措施，直立杆与斜立杆用旋转扣件进行连接，形成整体受力体系，保证第三段的立杆支撑体系在第一段的斜折板上的受力支撑。

2.3使用竖向双曲面组合剪力墙预张拉加固技术，在第一段折板内埋置拉结点，第一段混凝土达到强度后进行预张拉，用三条8mm 钢丝绳进行拉结，待三段混凝土全部浇筑成型并达到设计强度后进行钢丝绳拆除,先张法施工使混凝土裂缝得到更好的控制，同时也提高了结构的安全性。

3. 工艺流程及操作要点

3.1工艺流程

3.2操作要点

3.2.1 BIM三维模拟

1）竖向双曲面组合剪力墙进行BIM三维建模分析，在三维时进行钢筋优化，利用建模信息直接导出钢筋下料尺寸，以及用实测三维坐标进行定位校核和施工定位，确保了圆弧效果，利用BIM三维可视化进行施工模拟，更利于实际交底和实操（详见图3.2.1）。

图3.2.1-1 三维模型图         图3.2.1-2 钢筋搭接示意图

2）竖向双曲面组合剪力墙拆分为三段进行施工（图3.2.1-3），根据三段的不同受力模型进行模板支撑分段设计（图3.2.1-4），主要是第一段和第三段的斜折板部分设计。支撑体系采用钢盘扣扣件脚手架，第一段注意斜撑位置必须提前预埋抗滑移装置等措施，直立杆与斜立杆用旋转扣件进行连接，形成整体受力体系。第三段的立杆支撑体系在第一段的斜折板上，故在第一段的部位预埋抗滑移装置（图3.2.1-5）。   

图3.2.1-3 分段图

图3.2.1-4 支模图                图3.2.1-5 抗滑移装置

3）在第一段折板内埋置拉结点，第一段混凝土达到强度后进行预张拉，用三条8mm钢丝绳进行拉结，待三段混凝土全部浇筑成型并达到设计100%强度才能进行钢丝绳拆除，先张法施工使混凝土裂缝得到更好的控制，同时也提高了结构的安全性。（图3.2.1-6、图3.2.1-7）

 图3.2.1-6 钢丝绳拉结立面图             图3.2.1-7 钢丝绳拉结平面图

3.2.2 钢筋制作及安装

1）依据现场图纸要求，利用BIM模型制作导出钢筋骨架料单进行钢筋弯曲制作及加工。

2）现场根据图纸进行钢筋安装，确保规格尺寸符合设计要求，接头位置错开搭接，预留钢筋的绑扎必须紧贴进行绑扎。（图3.2.2）。

  图3.2.2-1 钢筋安装              图3.2.2-2 钢筋安装及钢筋预留

3.2.3 预埋抗滑移装置

钢筋支撑架的上端中间位置具有垂直的纵向钢筋，钢管套在纵向钢筋上，钢管的内壁与纵向钢筋之间形成浇筑腔，而且钢管的下端管口为斜口，斜口的斜度与斜板的斜度一致。使用时，先将钢筋支撑架安装在斜板上，然后将钢管套在纵向钢筋上，并使钢管与纵向钢筋保持同轴心和钢管的下端管口与斜板的表面紧密贴合，再将支撑钢管套在纵向钢筋上和插入浇筑腔内，从而预埋抗滑移装置。（图3.2.3）

图3.2.3 抗滑移装置示意图

3.2.4 模板安装及加固

根据分段设计，分别对每一段进行模板安装，按照方案进行内架搭设，利用三维坐标对弧形部位进行管控，通过控制对拉螺杆的紧固程度对弧形进行微调，确保造型满足要求。需注意垂直部分的上部模板支设必须下挂50公分，折形部分需必须与下挂部分连成整体，并分两次浇筑混凝土避免浇筑不均匀产生倒塌事故，并设置抛撑进行垂直度调整（图3.2.4）。

图3.2.4-1 圆弧部位模板图                     图3.2.4-2 模板加固

3.2.5 混凝土浇筑

严格按照混凝土浇筑工艺进行浇筑振捣。斜板位置预留排气孔，避免混凝土浇筑时气泡无法排除从而影响观感，实施时注意观察排气孔的是否冒浆。斜板部位开设振捣口，确保浇筑密实（图3.2.5）。

图3.2.5 现场混凝土浇筑

3.2.6 预张拉加固

第一段剪力墙浇筑完成达到设计强度后进行先张拉，分摊抗倾覆力矩 ，待整体竖向竖向双曲面组合剪力墙施工完成达到100%强度后进行拆除，有效控制裂缝产生（图3.2.6）。

图3.2.6 拉结钢丝绳照片             图3.2.7 拆模后效果

4. 总结

本技术适用于竖向曲面组合剪力墙施工，利用BIM技术三维建模分析及三维模型进行现场三维测量施工，达到了三维坐标尺寸可控，下料精准，可视化交底，可操作性强的效果。使用竖向双曲面组合剪力墙模板分段组合技术，创新使用了一种斜板模板支撑抗滑移装置及一种旋转连接扣件装置，达到了支模体系安全稳固可靠，质量观感良好的效果。使用竖向双曲面组合剪力墙预张拉加固技术解决了竖向双曲面组合剪力墙结构的安全性和减少结构裂缝的效果。在质量、安全、进度方面等方面有着比传统施工工艺不可比拟的优点，获得较好的经济效益和社会效益。

【参考文献】

[1] 吕家玉等. "基于BIM技术的双曲面混凝土环梁施工工艺." 建筑施工 40.12(2018):4.

[2]张加铖、应佳航、徐金坤、胡潇龙. "BIM技术在异形清水混凝土建筑中的应用." 第26届华东六省一市土木建筑工程建造技术交流会 0.