CN113882670A - 一种基于bim的异型屋面现浇混凝土施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法。所述基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法包括以下步骤：S1、流程：(1).流程分为：屋面弧形区段划分→对模板支撑进行预排→BIM建模精确定位放线→钢管支撑架搭设→模板、钢筋安装→混凝土浇筑→屋面板拆模。本发明提供的基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法通过异形曲面屋面板的施工应用实践，解决了曲面屋面的测量定位、模板支撑体系设计、混凝土浇筑等几个主要难题，极大提高了屋面弧形精确度、混凝土观感，同时缩短了施工工期，保证了屋面施工的质量与安全，具有很好的经济效益和社会效益的优点。

Description

一种基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法

技术领域

本发明属于混凝土施工技术领域，尤其涉及一种基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法。

背景技术

随着我国建筑市场的持续蓬勃发展，建筑物已不单纯只追求实用性，越来越多的建筑开始强调外在整体的美观性、独特性、标志性，而弧形屋顶、异型曲面这类造型独特的屋面形式很好地满足了上述追求；

相关技术中，公开了一种基于BIM的坡屋面现浇混凝土施工方法，属于混凝土施工技术领域。步骤为：步骤一，前期准备；步骤二，建立BIM模型，利用虚拟施工，模拟施工流程；步骤三，钢筋布置；步骤四，限位螺栓布置：限位螺栓的止水片与螺栓应满焊严密，防止结构渗漏的同时以此确保混凝土保护层厚度，在安装高度限位止水螺栓施工过程中，露头不宜太长，以100mm为宜，所述限位螺栓即为止水螺栓；步骤五，竖向龙骨布置；步骤六，面层模板施工；步骤七，混凝土施工；步骤八，拆模。施工速度快、造型美观、节约成本，经济效益明显；

相关技术中，公开了一种45°坡屋面现浇混凝土施工方法，其特征在于包括以下步骤：a制备混凝土，b坡屋面设置钢丝网，c混凝土的浇筑顺序和d混凝土的养护及拆模。45°坡屋面现浇混凝土施工方法具有有效地克服以往施工中给坡屋面混凝土结构留下的渗漏隐患，保证了混凝土成型质量，工程质量安全可靠,避免以往由于结构渗漏而返工修补所造成的延误工期及其经济损失和创造的潜在经济效益远大于增加的投入的优点。

但是，上述结构中还存在不足之处，尤其是对建筑高度和面积较大，且为多层的建筑来说，存在房屋面板高度过高、曲线变化大、测量定位难和浇筑定型难度大的缺陷与不足。

因此，有必要提供一种新的基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种通过异形曲面屋面板的施工应用实践，解决了曲面屋面的测量定位、模板支撑体系设计、混凝土浇筑等几个主要难题，极大提高了屋面弧形精确度、混凝土观感，同时缩短了施工工期，保证了屋面施工的质量与安全，具有很好的经济效益和社会效益的基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法包括以下步骤：

S1、流程：

(1).流程分为：屋面弧形区段划分→对模板支撑进行预排→BIM建模精确定位放线→钢管支撑架搭设→模板、钢筋安装→混凝土浇筑→屋面板拆模；

S2、屋面弧形区段划分：

(2).根据设计图纸显示要求，异形曲面现浇屋面在长度方向曲面的改变，是以屋面变形缝为分界线变化曲面线形式，针对此种设计，为便于放线定位、模板施工、提升曲面结构精确度和按沿屋檐高度以变形缝为分界线分为4个区进行支模；

S3、对模板支撑进行预排：

(1).施工前，以屋面变形缝为分界线分别划设弧形区段，对模板支撑架采用预先排布虚拟布置，利用BIM技术，对整个异形曲面屋面进行虚拟可视化建模，然后针对每个区段画出剖面大样图，以确定每一区段曲面的准确弧度，并结合模板支撑施工方案，对模板支撑架进行平面布置，然后根据弧形屋面立体模型及各剖面图弧度，计算每个区段内各个钢管的定位、长度，然后根据结果计算所需扣件等材料的数量，提供材料进场需用计划；

(2).在施工过程中，按照事先做好的预排布置，使用不同长度的钢管阶梯排布，使模板表面标高做到平滑渐变，以此来控制屋面弧度；

S4、BIM建模精确定位放线：

(1).异形曲面屋面板轴线精确定位：在定位放线和施工时利用立体投影法和BIM建模进行水平投影，投影出曲面屋面在下一结构层上的水平方向投影图，再依据该投影图并结合现场实际施工情况，再按照屋面分区图将各区段分界线投影至下层结构层上，并以此作为施工分区控制轴线，进行定位。

作为本发明的进一步方案，还包括S5、钢管支撑架搭设：

(1).根据曲面混凝土屋面板模板支撑体系的立杆布置预排图，按照定位放线中所标明将支撑架定位、安装，搭设中严格按图布设，在钢管架顶部设置顶托，便于高度微调、精细化控制模板支撑体系的弧度。

作为本发明的进一步方案，还包括S6、模板、钢筋安装：

(1).梁模板安装：控制好梁底的起拱高度，在底模上绑扎钢筋后，清除杂物，安装梁侧模板，梁侧模板上口要拉通线找直，用梁内撑条固定；

(2).屋面板模板安装：为保证屋面曲面精确度，均使用完整模板拼接，因长度方向屋面曲面变化较大，故将模板的短边作为屋面的长度方向，长边为屋面的宽度方向，减小曲面弧度误差，且曲面弧度较大的位置混凝土浇筑采用双面模板，在采用双面模板区域提前安装止水螺栓间距@400。

(3).钢筋安装：屋面板钢筋直径小，安装时只需按图纸的使用定位钢筋固定即可；对于屋面梁筋，由于钢筋规格较大，在加工时根据屋面曲面弧度进行弯曲，弯曲完成后使用按照屋面弧度制作的模型对比；

(4).屋面厚度控制：为保证屋面曲面上表面弧度及屋面板混凝土厚度，在钢筋施工完成后在板筋上焊接钢筋，按2000mm×2000mm的间距对称布置。

作为本发明的进一步方案，还包括S7、混凝土浇筑：

(1).曲面屋面板混凝土采用泵送浇筑，由于曲面屋面起始端弧度很大，需对倾斜度超过45°的屋面采用双面支模，浇筑混凝土时对屋面进行分区浇筑，优先浇捣南北方向的主框架梁浇筑，浇捣顺序南北向主框架梁浇筑，采用双层模板技术，螺栓必须采用止水螺栓进行施工，浇筑方法应由一端开始向另一端推进，即先浇筑东西方向框架梁，按阶梯形不断延伸，梁、板混凝土浇筑连续滚动向前进行；

(2).在浇筑时，先采用泵送及布料机将混凝土运至工作面后，使用铁锹人工将混凝土运至所需的位置，用刮铲抹平并进行拍打成型，待形成一个平整面后再采用大平板随捣随抹平，待混凝土初凝前，采用手提平板式振动器从下向上进行抹面收光，以此类推循环施工，直至一个区域完成，移至下一区域继续施工。

作为本发明的进一步方案，还包括S8、屋面板拆模：

(1).当混凝土强度等级满足设计要求时，方可拆除模板；

(2).其中双面模板的上面层模板在混凝土终凝后可先行拆除；

(3).拆模板时应小心，不能用力撬除模板造成混凝土表面缺陷，需按方案规定的步骤进行，应特别注意对混凝土表面的保护。

与相关技术相比较，本发明提供的基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法具有如下有益效果：

1、本发明通过异形曲面屋面板的施工应用实践，解决了曲面屋面的测量定位、模板支撑体系设计、混凝土浇筑等几个主要难题，极大提高了屋面弧形精确度、混凝土观感，同时缩短了施工工期，保证了屋面施工的质量与安全，具有很好的经济效益和社会效益的优点。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的曲线屋面区域划分图；

图2为本发明的曲线屋面各区段剖面图；

图3为本发明的屋面支撑架预排验算图；

图4为本发明的曲线屋面各区段剖面图；

图5为本发明的曲线屋面定位放线水平投影图；

图6为本发明的钢管支撑架屋面弧度较大处局部大样图；

图7为本发明的双面模板剖面大样图；

图8为本发明的厚度控制焊接钢筋布置大样图。

具体实施方式

请结合参阅图1-图8，其中，图1为本发明的曲线屋面区域划分图；图2为本发明的曲线屋面各区段剖面图；图3为本发明的屋面支撑架预排验算图；图4为本发明的曲线屋面各区段剖面图；图5为本发明的曲线屋面定位放线水平投影图；图6为本发明的钢管支撑架屋面弧度较大处局部大样图；图7为本发明的双面模板剖面大样图；图8为本发明的厚度控制焊接钢筋布置大样图。基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法包括以下步骤：

S1、流程：

(1).流程分为：屋面弧形区段划分→对模板支撑进行预排→BIM建模精确定位放线→钢管支撑架搭设→模板、钢筋安装→混凝土浇筑→屋面板拆模；

S2、屋面弧形区段划分：

(2).根据设计图纸显示要求，异形曲面现浇屋面在长度方向曲面的改变，是以屋面变形缝为分界线变化曲面线形式，针对此种设计，为便于放线定位、模板施工、提升曲面结构精确度和按沿屋檐高度以变形缝为分界线分为4个区进行支模，如图1所示；

S3、对模板支撑进行预排：

(1).施工前，以屋面变形缝为分界线分别划设弧形区段，对模板支撑架采用预先排布虚拟布置，利用BIM技术，对整个异形曲面屋面进行虚拟可视化建模，然后针对每个区段画出剖面大样图，以确定每一区段曲面的准确弧度，并结合模板支撑施工方案，对模板支撑架进行平面布置，然后根据弧形屋面立体模型及各剖面图弧度，计算每个区段内各个钢管的定位、长度，然后根据结果计算所需扣件等材料的数量，提供材料进场需用计划；

(2).在施工过程中，按照事先做好的预排布置，使用不同长度的钢管阶梯排布，使模板表面标高做到平滑渐变，以此来控制屋面弧度，如图2-图4所示；

S4、BIM建模精确定位放线：

(1).异形曲面屋面板轴线精确定位：在定位放线和施工时利用立体投影法和BIM建模进行水平投影，投影出曲面屋面在下一结构层上的水平方向投影图，再依据该投影图并结合现场实际施工情况，再按照屋面分区图将各区段分界线投影至下层结构层上，并以此作为施工分区控制轴线，进行定位，如图5所示。

还包括S5、钢管支撑架搭设：

(1).根据曲面混凝土屋面板模板支撑体系的立杆布置预排图，按照定位放线中所标明将支撑架定位、安装，搭设中严格按图布设，在钢管架顶部设置顶托，便于高度微调、精细化控制模板支撑体系的弧度。

所述由于曲面屋面板沿长度方向弧度变化大，因此在支撑架搭设时，注意长度方向在增加短向斜撑，以保证架体稳定性，钢管支撑架屋面弧度较大处局部大样如图6所示。

还包括S6、模板、钢筋安装：

(1).梁模板安装：控制好梁底的起拱高度，在底模上绑扎钢筋后，清除杂物，安装梁侧模板，梁侧模板上口要拉通线找直，用梁内撑条固定；

(2).屋面板模板安装：为保证屋面曲面精确度，均使用完整模板拼接，因长度方向屋面曲面变化较大，故将模板的短边作为屋面的长度方向，长边为屋面的宽度方向，减小曲面弧度误差，且曲面弧度较大的位置混凝土浇筑采用双面模板，在采用双面模板区域提前安装止水螺栓间距@400，所述双面模板剖面大样如图7所示；

所述曲面屋面板模板支撑架监测点布置应根据支架平面大小设置各不少于2个立杆顶水平位移、支架水平位移及立杆基础沉降监测点，并提前设置变形报警值，根据现场监测要求，选择合适精度的监测仪器；

所述安装模板时操作人员应有可靠的落脚点，并应站在安全地点进行操作，避免上下在同一垂直面工作，操作人员要主动避让吊物；

(3).钢筋安装：屋面板钢筋直径小，安装时只需按图纸的使用定位钢筋固定即可；对于屋面梁筋，由于钢筋规格较大，在加工时根据屋面曲面弧度进行弯曲，弯曲完成后使用按照屋面弧度制作的模型对比；

(4).屋面厚度控制：为保证屋面曲面上表面弧度及屋面板混凝土厚度，在钢筋施工完成后在板筋上焊接钢筋，按2000mm×2000mm的间距对称布置，所述厚度控制焊接钢筋布置大样如图8所示。

还包括S7、混凝土浇筑：

(1).曲面屋面板混凝土采用泵送浇筑，由于曲面屋面起始端弧度很大，需对倾斜度超过45°的屋面采用双面支模，浇筑混凝土时对屋面进行分区浇筑，优先浇捣南北方向的主框架梁浇筑，浇捣顺序南北向主框架梁浇筑，采用双层模板技术，螺栓必须采用止水螺栓进行施工，浇筑方法应由一端开始向另一端推进，即先浇筑东西方向框架梁，按阶梯形不断延伸，梁、板混凝土浇筑连续滚动向前进行；

(2).在浇筑时，先采用泵送及布料机将混凝土运至工作面后，使用铁锹人工将混凝土运至所需的位置，用刮铲抹平并进行拍打成型，待形成一个平整面后再采用大平板随捣随抹平，待混凝土初凝前，采用手提平板式振动器从下向上进行抹面收光，以此类推循环施工，直至一个区域完成，移至下一区域继续施工。

所述临边作业要有足够的操作平台和安全防护,在屋面纵向搭设单排防护架，坡度大的位置安装横向阶梯式操作防护架；

所述曲面屋面板属高空复杂结构模板，安装与拆除事先应有切实的安全措施；

所述曲面屋面板混凝土浇筑时其下一楼层的支撑体系不得拆除；

所述实时监测浇筑混凝土过程中曲面模板支撑体系的变形，监测频率为25min/次，监测时间可控制在混凝土浇注前直至混凝土终凝，发现问题应立即停止浇捣，疏散人员，上报项目经理，并进行加固处理；

所述混凝土施工过程中，应采取隔音降噪等措施，合理安排施工进度，尽量避免夜间施工扰民；

所述施工过程中，现场专人定时洒水、使用雾炮机、设置环围挡喷淋系统等洒水降尘措施；除雨天外，施工期间每小时开动喷雾(淋)系统不少于15min；

还包括S8、屋面板拆模：

(1).当混凝土强度等级满足设计要求时，方可拆除模板；

(2).其中双面模板的上面层模板在混凝土终凝后可先行拆除；

(3).拆模板时应小心，不能用力撬除模板造成混凝土表面缺陷，需按方案规定的步骤进行，应特别注意对混凝土表面的保护。

通过异形曲面屋面板的施工应用实践，解决了曲面屋面的测量定位、模板支撑体系设计、混凝土浇筑等几个主要难题，极大提高了屋面弧形精确度、混凝土观感，同时缩短了施工工期，保证了屋面施工的质量与安全，具有很好的经济效益和社会效益的优点。

Claims (5)

1.一种基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、流程：

(1).流程分为：屋面弧形区段划分→对模板支撑进行预排→BIM建模精确定位放线→钢管支撑架搭设→模板、钢筋安装→混凝土浇筑→屋面板拆模；

S2、屋面弧形区段划分：

(2).根据设计图纸显示要求，异形曲面现浇屋面在长度方向曲面的改变，是以屋面变形缝为分界线变化曲面线形式，针对此种设计，为便于放线定位、模板施工、提升曲面结构精确度和按沿屋檐高度以变形缝为分界线分为4个区进行支模；

S3、对模板支撑进行预排：

(1).施工前，以屋面变形缝为分界线分别划设弧形区段，对模板支撑架采用预先排布虚拟布置，利用BIM技术，对整个异形曲面屋面进行虚拟可视化建模，然后针对每个区段画出剖面大样图，以确定每一区段曲面的准确弧度，并结合模板支撑施工方案，对模板支撑架进行平面布置，然后根据弧形屋面立体模型及各剖面图弧度，计算每个区段内各个钢管的定位、长度，然后根据结果计算所需扣件等材料的数量，提供材料进场需用计划；

(2).在施工过程中，按照事先做好的预排布置，使用不同长度的钢管阶梯排布，使模板表面标高做到平滑渐变，以此来控制屋面弧度；

S4、BIM建模精确定位放线：

(1).异形曲面屋面板轴线精确定位：在定位放线和施工时利用立体投影法和BIM建模进行水平投影，投影出曲面屋面在下一结构层上的水平方向投影图，再依据该投影图并结合现场实际施工情况，再按照屋面分区图将各区段分界线投影至下层结构层上，并以此作为施工分区控制轴线，进行定位。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法，其特征在于：还包括S5、钢管支撑架搭设：

(1).根据曲面混凝土屋面板模板支撑体系的立杆布置预排图，按照定位放线中所标明将支撑架定位、安装，搭设中严格按图布设，在钢管架顶部设置顶托，便于高度微调、精细化控制模板支撑体系的弧度。

3.根据权利要求2所述的基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法，其特征在于：还包括S6、模板、钢筋安装：

(1).梁模板安装：控制好梁底的起拱高度，在底模上绑扎钢筋后，清除杂物，安装梁侧模板，梁侧模板上口要拉通线找直，用梁内撑条固定；

(2).屋面板模板安装：为保证屋面曲面精确度，均使用完整模板拼接，因长度方向屋面曲面变化较大，故将模板的短边作为屋面的长度方向，长边为屋面的宽度方向，减小曲面弧度误差，且曲面弧度较大的位置混凝土浇筑采用双面模板，在采用双面模板区域提前安装止水螺栓间距@400；

(3).钢筋安装：屋面板钢筋直径小，安装时只需按图纸的使用定位钢筋固定即可；对于屋面梁筋，由于钢筋规格较大，在加工时根据屋面曲面弧度进行弯曲，弯曲完成后使用按照屋面弧度制作的模型对比；

(4).屋面厚度控制：为保证屋面曲面上表面弧度及屋面板混凝土厚度，在钢筋施工完成后在板筋上焊接钢筋，按2000mm×2000mm的间距对称布置。

4.根据权利要求3所述的基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法，其特征在于：还包括S7、混凝土浇筑：

(1).曲面屋面板混凝土采用泵送浇筑，由于曲面屋面起始端弧度很大，需对倾斜度超过45°的屋面采用双面支模，浇筑混凝土时对屋面进行分区浇筑，优先浇捣南北方向的主框架梁浇筑，浇捣顺序南北向主框架梁浇筑，采用双层模板技术，螺栓必须采用止水螺栓进行施工，浇筑方法应由一端开始向另一端推进，即先浇筑东西方向框架梁，按阶梯形不断延伸，梁、板混凝土浇筑连续滚动向前进行；

(2).在浇筑时，先采用泵送及布料机将混凝土运至工作面后，使用铁锹人工将混凝土运至所需的位置，用刮铲抹平并进行拍打成型，待形成一个平整面后再采用大平板随捣随抹平，待混凝土初凝前，采用手提平板式振动器从下向上进行抹面收光，以此类推循环施工，直至一个区域完成，移至下一区域继续施工。

5.根据权利要求4所述的基于BIM的异型屋面现浇混凝土施工方法，其特征在于：还包括S8、屋面板拆模：

(1).当混凝土强度等级满足设计要求时，方可拆除模板；

(2).其中双面模板的上面层模板在混凝土终凝后可先行拆除；

(3).拆模板时应小心，不能用力撬除模板造成混凝土表面缺陷，需按方案规定的步骤进行，应特别注意对混凝土表面的保护。

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