BIM技术如何参与钢结构装配式建筑？这个案例告诉你！

某办公楼工程普遍使用钢结构装配式施工模式，所以建筑主体普遍使用钢结构体，围护体系采用轻质复合内外隔墙板，在工厂预制加工好之后运至施工现场吊装。楼面采用钢筋桁架楼承板，现场吊装铺设后浇筑混凝土。本工程即采用钢结构主体，预制复合板墙围护体系的公用建筑。为满足办公场所开间及进深的要求，钢结构建筑体系可方便的营造大跨度房间。内外墙采用轻质符合墙板，吊装施工，在墙板之间的拼缝处采用抗裂网，同时所有墙面满粘海基布，起到抗裂和装饰的作用，完全取消抹灰作业，减少了资源浪费，加快了施工进度。针对此种施工现状，利用BIM技术能够合理规划钢结构支撑体系，可减少大量的资源浪费，减少切割废料和施工现场的工作量。

项目建设结构体系

本建筑项目主要为装配式钢材质结构建筑模式，其中内部结构建设形式为钢材框架以及自我复位的能量消耗支撑结构体系，所以该结构体系的整体刚度相对较大，其抗侧能力相对较高，其中不同层间的位移程度相对较小，并且主要振动形态主要以平移移动为主，有效减少了多级别地震条件下建筑结构扭转效应。

其中建筑施工过程中，其标准楼层建筑面积基础占比为91%，相比较传统的建立墙体增加了有效面积为5%。其中立柱一般需要使用钢材质混凝土立柱，进一步结合了砼物质的基础承压性能和钢材质的延展性，其中立柱与立柱之间连接需要使用全部熔透焊接形式。而横梁之间则需要使用窄翼边缘的H形态横梁结构中，进一步保证相同抗弯能力的同时，不断提升横截面的基础使用效率。除此之外，高层建筑楼板一般需要使用高压形态下的钢筋结构板材和立架，由于改材料的基础装配率相对较高，其钢材质刚度较强，可以从根本上减少钢筋基础捆绑效率。所以，高层建筑的立柱节点大量使用高预紧力单边锁紧螺栓节点，进一步完成了装配式建筑钢材质的快速安装，并采用了自复式阻尼器，提高了装配式钢结构建筑的抗震效果及抗变形效果。

项目建设亮点

（1）设计环节。在建筑项目实施过程中，使用BIM技术可以进行建筑结构方案设计和参数计算，并且根据时间结果针对建筑楼层抗震能力进行全面修正，并且将项目建筑模型因导致系统内部结构中针对数据计算结果进行全面对比和技术分析，其中对于特殊的建筑造型，则需要利用3D3S软件进行数据补充计算，进一步确保特殊建筑结构的安全水平。

（2）结构零部件。针对建筑项目以及内部结构设计上，其横梁立柱和建筑楼板需要依靠建筑工厂提前进行生产制造，保证建筑设计施工时仅仅需要提前运输至建筑现场进行结构安装，极大提升了建筑项目的装配水平，减少大量施工现场额作业数量。

（3）单边螺栓。西楼的梁柱节点应用了高预紧力单边锁紧螺栓节点，首次实现了钢框架节点全装配、现场免焊接，提高了施工效率。

（4）阻尼器。自复位阻尼器首次在国内建筑上使用，可根据层间变形订制伸长率，实现了8级地震与风载作用下结构自复位、消震减能的效果，阻尼器终身免更换。

（5）机电设计。在建筑工程前期方案设计阶段，技术人员需要根据设计图纸建立初步信息模型，并且与设计管理部门进行三方沟通，进一步综合建筑工程、内部结构针对BIM信息模型进行全面协调、完善以及优化。除此之外，还需要通过机电专业建立相关信息数据模型，

出具预留的洞口结构、机电管道线路图纸、机电专业加工图纸、以及难点进行详细说明，保证建筑工程可以顺利开展。同时，将施工现场的安全内容和流程进行针对性和目的性进行详细分析和说明，进而将不同施工区域、功能进行模块化方案设计，从而简化施工现场的作业水平保证建筑工程施工质量。

BIM技术应用策略

应用问题

（1）技术交底问题。在钢结构装配式建筑实施过程中，其钢结构横梁节点主要包含全部焊接、螺栓焊接以及纯螺栓等三种连接模式，由于传统钢材质结构横梁立柱节点一般使用焊接混合连接模式，此种连接模式极大耗费了施工人力和时间，严重拖慢了建筑项目施工时间和进步，并且在现场施工中极易造成自然环境污染问题，不符合现代化建筑产业环保绿色理念。虽然现代化栓焊混合连接技术已经无法满足装配式建筑发展要求，致使国内外对于单边螺栓的研究仍然停留在初级阶段，但是建筑工程实际应用过程中，施工现场的技术人员、工作人员由于没有丰富的工作经验，无法确保建筑施工质量水平，为此如何让建筑工程施工人员快速、准确掌握施工技术成为建筑项目需要解决的重点问题。

（2）给排水施工问题。在装配式建筑项目主体结构实施过程中，给排水工程是重要的构成因素，但是现阶段排水工程传统施工技术则是在现场材料的分割、材料组装以及施工工作，进而在设备安装时产生主体结构碰撞和其他类型问题，进一步产生大量的返工操作。为此装配式建筑项目施工人员需要针对机电装置以及给排水施工进行详细研究和技术分析，从而保证建筑工程可以顺利开展。

（3）板材封闭性。现阶段建筑楼板、内、外墙体结构板被称为钢材质结构的板材结构体系，由于板材结构体系的基础密闭性相对较高，比如：温隔热性能、隔音性能、防水防渗性能、抗裂性能等，所以板材封闭性成为了影响装配式钢材质结构发展的核心因素以及基础条

件，进一步确保建筑楼板、内、外部墙体结构与主要结构体连接的密封性，确保板材在横方向基础荷载的作用下，墙体结构板材的抗裂性成为现阶段装配式建筑施工主要问题之一。

应用策略

针对以上装配式建筑工程所产生的问题和不足，本次研究需要重点解决装配式建筑工程高水平预紧力单边螺栓、高强度弹簧自我复位耗能阻尼器的施工技术、建筑工程暖通施工技术以及主要结构体钢材质施工技术碰撞等问题。针对此种施工现状，施工部门需要积极引进BIM技术构建出有限元模型，并且针对建筑内部结构进行建筑施工信息模拟计算，针对钢材质管道混凝土立柱的竖方向形变情况进行详细对比，并且根据参数公式计算进而得出竖方向结构零部件寻找出基础的平衡数值，进而为建筑工程结构零部件的原材料制作提供基础参考价值。

同时，针对建筑整体结构进行模型建立时，还需要充分利用Midas/Gen系统进行施工模拟和数据分析，并且与一次性参数计算进行详细比较，并且根据参数模拟计算结果进一步判断建筑工程施工情况。基于BIM技术开展全面探索和研究，实际开展Tekla系统软件研究过程中，需要进一步利用该系统软件应用在钢材质装配式结构上，并且将该技术应用至数字化加工和制作环节上，并且针对建筑工程实际情况，针对下料、虚拟拼装进行合理化研究。对高预紧力单边锁紧螺栓、高强钢环簧自复位耗能阻尼器的组成进行介绍，结合BIM软件，以高预紧力单边锁紧螺栓为例进行模拟安装工作，实现复杂技术施工工艺的可视化，将交底工作以可视化的形式表达出来。

内容来源：《智能建筑与工程机械》2022年1月第4卷第1期

文：贾洪利（山东高速莱钢绿建发展有限公司）

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