CN114197757B - 一种基于bim的树状柱节点钢筋排布结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及树状柱设计施工的技术领域，尤其是涉及一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布结构及施工方法。本发明主要包括以下施工步骤：钢筋结构初排、钢筋结构优化、钢筋现场搭接、浇筑模板安装、分层浇筑作业和浇筑模板拆除。本发明钢筋排布结构包括外纵筋和内纵筋，所述内纵筋所在圈层在外纵筋所在圈层内部，所述外纵筋和内纵筋通过内箍筋分隔，在所述树状柱的节点处，外纵筋和内纵筋交叉并汇集成束。本发明解决了树状柱节点柱钢筋与柱钢筋和柱钢筋与梁钢筋碰撞以及柱钢筋与型钢锚固定位精度问题，有效避免钢筋碰撞和下料困难，提高钢筋长度和标高定位的精度，现浇混凝土受力均匀，施工质量高，造型连续光滑，简单美观。

Description

一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布结构及施工方法

技术领域

本发明涉及树状柱设计施工的技术领域，尤其是涉及一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布结构及施工方法。

背景技术

建筑结构不仅要满足安全可靠，还要满足美观，具有一定的标志性。在建筑结构中树状柱的应用越来越多，树状柱节点钢筋排布复杂，两根或多根柱子交于一点，节点混凝土中钢筋数量较多，难免发生避让不开，碰撞等现象；加上节点处受力复杂，常常在树状柱转换处梁中加型钢提高节点抗冲切的能力，这将导致部分柱钢筋和与梁内型钢发生穿插，且套筒排布定位不准，下料困难的现象。同时柱内钢筋锚固形式较多，钢筋下料长度难以确定。

相关技术中，为避免钢筋交叉节点处钢筋的相互干涉和碰撞，因此多采用交叉十字形或者整体预制树状柱节点处的结构，交叉十字形排布对节点形状有严格要求，不适用于复杂造型的建造，整体预制树状柱节点处的结构由于有接口，安装方式相比于整体施工不牢固，因此不适用于大型树状柱的建造施工。

发明内容

为了提供一种采用整体施工建造方法的且适用于多种复杂造型的树状柱建造的方法，提高树状柱节点处的稳定性，减少树状柱节点施工时的钢筋碰撞，本发明提供一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布结构及施工方法。

本发明提供的一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布结构及施工方法采用如下的技术方案：

一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布施工方法，包括以下施工步骤：

步骤一：对树状柱节点处钢筋结构进行初步排布，并通过二维图纸进行初步设计记录，然后参照二维图纸利用BIM软件绘制三维模型绘制，建立初步钢筋排布模型；

步骤二：根据BIM软件建立的钢筋排布结构的三维模型计算钢筋之间的碰撞参数，所述碰撞参数包括碰撞次数和碰撞深度，根据碰撞参数优化钢筋排布结构，包括通过调整钢筋所处圈数和间距降低碰撞参数；

步骤三：根据优化后的钢筋排布结构进行现场架设安装，并将钢筋与建筑结构相互连接固定；

步骤四：在架设完成的钢筋排布结构周围搭建模板，并在模板底部安装模板支撑；

步骤五：搭建好模板后向模板内浇筑混凝土，采用分层浇筑，在浇筑下一层时使用振捣棒进行振动搅拌；

步骤六：待浇筑混凝土凝固后，拆除模板并在混凝土外侧包裹混凝土养护层，完成预定养护时间后拆除混凝土养护层和模板支撑。

通过采用上述技术方案，将钢筋排布的碰撞进行系统性得优化，避免现场施工出现偏差，方便现场施工，BIM软件辅助设计能够模拟真实情况的排布受力，防止受力强度不足影响建筑寿命，浇筑时整体进行浇筑，避免安装引起的不牢固和增加的复杂安装工序，整体浇筑强度更强且更美观。

优选的，步骤一所述初步钢筋排布模型包括外纵筋排布、内纵筋排布、外箍筋排布和内箍筋排布，通过受力计算确定所需钢筋最少数量，按照最少数量的钢筋进行排布。

通过采用上述技术方案，先按照最少数量钢筋排布，减少出现钢筋密集导致的钢筋之间的碰撞，优化完成后增加钢筋来提高钢筋排布的抗拉强度。

优选的，步骤二所述优化钢筋排布结构采用人机交互的方式进行调整，利用人手动进行调整钢筋位置使钢筋最大程度避开其他钢筋，在调整过程中计算机实时显示碰撞参数并自动计算钢筋受力情况。

通过采用上述技术方案，人手动调节钢筋位置模拟现场施工的调节方式来减少钢筋之间的碰撞，同时计算机软件辅助计算碰撞系数和拉压强度，最终通过计算机软件进行数据导出和图纸导出。

优选的，所述调整钢筋位置包括钢筋之间的间距调整和钢筋圈层调整，所述钢筋之间的间距调整包括纵筋与纵筋之间的间距调整和箍筋与箍筋之间的间距调整，对钢筋密集且碰撞严重的地方扩大钢筋之间的间距，对稀疏且无碰撞的地方缩小钢筋之间的间距，所述钢筋圈层调整包括拓展钢筋圈层和钢筋圈层位置变换。

通过采用上述技术方案，调节钢筋之间的间距来调节钢筋的疏密程度，对钢筋过于密集的地方不仅采取调节间距，还采取改变钢筋所在圈层的方式，两个维度进行调节提高钢筋排布的灵活性，有效减少钢筋的碰撞和干涉，减小现场施工的偏差。

优选的，步骤三所述现场架设安装优化后的钢筋前，首先根据优化后的钢筋排布图纸进行现场放线标记，并柑根据图纸钢筋的尺寸和形状数据进行预制钢筋并标号，将现场放线标记和预制钢筋标号进行对应。

通过采用上述技术方案，根据优化的钢筋排布计算机最总导出钢筋的长度和角度数据，根据导出数据提前预制钢筋，现场能够直接安装，方便施工且提高施工精度。

优选的，步骤四所述搭建模板包括放线测量、模板制作和模板安装三个步骤，所述放线测量利用经纬仪测量标记轴线，通过水准仪定位水平标高，所述模板制作采用分块预制的方式，所述模板安装包括预制模板分块安装和模板支撑安装。

通过采用上述技术方案，分块预制模板在准确确定树状柱的外形同时方便现场安装，多种仪器运用挑高模板安装精度，安装模板支撑，防止浇筑时模板倾斜。

优选的，步骤五所述分层浇筑时每浇筑一层检查模板支撑受力情况，浇筑完成后在混凝土结构外包裹塑料薄膜和草袋进行养护处理。

通过采用上述技术方案，分层浇筑能够及时发现浇筑时产生的偏差并及时调整。

一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布结构，包括外纵筋和内纵筋，所述内纵筋所在圈层在外纵筋所在圈层内部，所述外纵筋和内纵筋通过内箍筋分隔，所述外纵筋外套有外箍筋，多组所述外纵筋和内纵筋交叉组成树状柱的钢筋结构，在所述树状柱的节点处，外纵筋和内纵筋交叉并汇集成束。

通过采用上述技术方案，外纵筋和内纵筋通过外箍筋和内箍筋进行套箍固定，树状柱的外纵筋和内纵筋能够交叉安装，相互融合，有效增加树状柱的强度，同时增强树状柱的灵活性拓展。

优选的，所述外纵筋和内纵筋固定在型钢上，所述型钢上开有供外纵筋和内纵筋穿过的孔，所述外纵筋和内纵筋穿插在型钢上的孔内。

优选的，所述外纵筋和内纵筋通过套筒穿插并固定在型钢上的孔内。

通过采用上述技术方案，钢筋通过穿过型钢固定，提高树状柱和建筑结构的紧固连接，同时安装更方便

综上所述，本发明具有如下的有益技术效果：

1、将钢筋排布的碰撞进行系统性得优化，避免现场施工出现偏差，方便现场施工，BIM软件辅助设计能够模拟真实情况的排布受力，防止受力强度不足影响建筑寿命，浇筑时整体进行浇筑，避免安装引起的不牢固和增加的复杂安装工序，整体浇筑强度更强且更美观。

2、外纵筋和内纵筋通过外箍筋和内箍筋进行套箍固定，树状柱的外纵筋和内纵筋能够交叉安装，相互融合，有效增加树状柱的强度，同时增强树状柱的灵活性拓展。

3、本发明解决了树状柱节点柱钢筋与柱钢筋和柱钢筋与梁钢筋碰撞以及柱钢筋与型钢锚固定位精度问题，有效避免钢筋碰撞和下料困难，提高钢筋长度和标高定位的精度，现浇混凝土受力均匀，施工质量高，造型连续光滑，简单美观。

附图说明

图1为本发明施工步骤流程图；

图2为本发明优化前钢筋排布结构横截面示意图；

图3为本发明优化后钢筋排布结构横截面示意图；

图4为本发明钢筋结构安装示意图；

图5为图4的A处结构放大图。

附图标记说明：

1、外纵筋，2、内纵筋，3、外箍筋，4、内箍筋，5、型钢，6、套筒。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

本发明实施例公开一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布施工方法，参照图1，包括以下施工步骤：

步骤一：对树状柱节点处钢筋结构进行初步排布，并通过二维图纸进行初步设计记录，然后参照二维图纸利用BIM软件绘制三维模型绘制，建立初步钢筋排布模型；

步骤二：根据BIM软件建立的钢筋排布结构的三维模型计算钢筋之间的碰撞参数，所述碰撞参数包括碰撞次数和碰撞深度，根据碰撞参数优化钢筋排布结构，包括通过调整钢筋所处圈数和间距降低碰撞参数；

步骤三：根据优化后的钢筋排布结构进行现场架设安装，并将钢筋与建筑结构相互连接固定；

步骤四：在架设完成的钢筋排布结构周围搭建模板，并在模板底部安装模板支撑；

步骤五：搭建好模板后向模板内浇筑混凝土，采用分层浇筑，在浇筑下一层时使用振捣棒进行振动搅拌；

步骤六：待浇筑混凝土凝固后，拆除模板并在混凝土外侧包裹混凝土养护层，完成预定养护时间后拆除混凝土养护层和模板支撑。

一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布结构，参照图4，包括外纵筋1和内纵筋2，所述内纵筋2所在圈层在外纵筋1所在圈层内部，所述外纵筋1和内纵筋2通过内箍筋4分隔，所述外纵筋1外套有外箍筋3，多组所述外纵筋1和内纵筋2交叉组成树状柱的钢筋结构，在所述树状柱的节点处，外纵筋1和内纵筋2交叉并汇集成束。

实施例2：

步骤一所述初步钢筋排布模型包括外纵筋1排布、内纵筋2排布、外箍筋3排布和内箍筋4排布，通过受力计算确定所需钢筋最少数量，按照最少数量的钢筋进行排布。

步骤二所述优化钢筋排布结构采用人机交互的方式进行调整，利用人手动进行调整钢筋位置使钢筋最大程度避开其他钢筋，在调整过程中计算机实时显示碰撞参数并自动计算钢筋受力情况。

参照图2和3，所述调整钢筋位置包括钢筋之间的间距调整和钢筋圈层调整，所述钢筋之间的间距调整包括纵筋与纵筋之间的间距调整和箍筋与箍筋之间的间距调整，对钢筋密集且碰撞严重的地方扩大钢筋之间的间距，对稀疏且无碰撞的地方缩小钢筋之间的间距，所述钢筋圈层调整包括拓展钢筋圈层和钢筋圈层位置变换。

步骤三所述现场架设安装优化后的钢筋前，首先根据优化后的钢筋排布图纸进行现场放线标记，并柑根据图纸钢筋的尺寸和形状数据进行预制钢筋并标号，将现场放线标记和预制钢筋标号进行对应。

步骤四所述搭建模板包括放线测量、模板制作和模板安装三个步骤，所述放线测量利用经纬仪测量标记轴线，通过水准仪定位水平标高，所述模板制作采用分块预制的方式，所述模板安装包括预制模板分块安装和模板支撑安装。

步骤五所述分层浇筑时每浇筑一层检查模板支撑受力情况，及时排查受力不均导致的隐患，浇筑完成后在混凝土结构外包裹塑料薄膜和草袋进行养护处理。

参照图4和5，所述外纵筋1和内纵筋2固定在型钢5上，所述型钢5上开有供外纵筋1和内纵筋2穿过的孔，所述外纵筋1和内纵筋2穿插在型钢5上的孔内。

所述外纵筋1和内纵筋2通过套筒6穿插并固定在型钢5上的孔内。

实施例3：

所述BIM软件包括Revit Structure、Navisworks和Lumion，碰撞参数和受力情况为实时显示，包括数值显示和色谱显示。

所述模板采用如下方案：

保证结构的完整性以及安全性的前提下，采用本树状柱节点钢筋排布方法钢筋的碰撞率从优化前40.0％降低到5.0％，在现场监督检查过程中实际碰撞率为3.0％，施工速度显著提高，由原10天一层减少至8天，在保证净高不变的情况下，标准层高度由3.9m降低为3.6m，每平米土建造价可减少5％。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布施工方法，其特征在于：包括以下施工步骤：

步骤一：对树状柱节点处钢筋结构进行初步排布，并通过二维图纸进行初步设计记录，然后参照二维图纸利用BIM软件绘制三维模型绘制，建立初步钢筋排布模型，所述初步钢筋排布模型包括外纵筋（1）排布、内纵筋（2）排布、外箍筋（3）排布和内箍筋（4）排布，通过受力计算确定所需钢筋最少数量，按照最少数量的钢筋进行排布；

步骤二：根据BIM软件建立的钢筋排布结构的三维模型计算钢筋之间的碰撞参数，所述碰撞参数包括碰撞次数和碰撞深度，根据碰撞参数优化钢筋排布结构，包括通过调整钢筋所处圈数和间距降低碰撞参数，所述优化钢筋排布结构采用人机交互的方式进行调整，利用人手动进行调整钢筋位置使钢筋最大程度避开其他钢筋，在调整过程中计算机实时显示碰撞参数并自动计算钢筋受力情况，所述调整钢筋位置包括钢筋之间的间距调整和钢筋圈层调整，所述钢筋之间的间距调整包括纵筋与纵筋之间的间距调整和箍筋与箍筋之间的间距调整，对钢筋密集且碰撞严重的地方扩大钢筋之间的间距，对稀疏且无碰撞的地方缩小钢筋之间的间距，所述钢筋圈层调整包括拓展钢筋圈层和钢筋圈层位置变换；

步骤三：根据优化后的钢筋排布结构进行现场架设安装，并将钢筋与建筑结构相互连接固定；

步骤四：在架设完成的钢筋排布结构周围搭建模板，并在模板底部安装模板支撑；

步骤五：搭建好模板后向模板内浇筑混凝土，采用分层浇筑，在浇筑下一层时使用振捣棒进行振动搅拌；

步骤六：待浇筑混凝土凝固后，拆除模板并在混凝土外侧包裹混凝土养护层，完成预定养护时间后拆除混凝土养护层和模板支撑；

所述树状柱节点处钢筋结构包括外纵筋（1）和内纵筋（2），所述内纵筋（2）所在圈层在外纵筋（1）所在圈层内部，所述外纵筋（1）和内纵筋（2）通过内箍筋（4）分隔，所述外纵筋（1）外套有外箍筋（3），多组所述外纵筋（1）和内纵筋（2）交叉组成树状柱的钢筋结构，在所述树状柱的节点处，外纵筋（1）和内纵筋（2）交叉并汇集成束，所述外纵筋（1）和内纵筋（2）固定在型钢（5）上，所述型钢（5）上开有供外纵筋（1）和内纵筋（2）穿过的孔，所述外纵筋（1）和内纵筋（2）穿插在型钢（5）上的孔内，所述外纵筋（1）和内纵筋（2）通过套筒（6）穿插并固定在型钢（5）上的孔内。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布施工方法，其特征在于：步骤三所述现场架设安装优化后的钢筋前，首先根据优化后的钢筋排布图纸进行现场放线标记，并根据图纸钢筋的尺寸和形状数据进行预制钢筋并标号，将现场放线标记和预制钢筋标号进行对应。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布施工方法，其特征在于：步骤四所述搭建模板包括放线测量、模板制作和模板安装三个步骤，所述放线测量利用经纬仪测量标记轴线，通过水准仪定位水平标高，所述模板制作采用分块预制的方式，所述模板安装包括预制模板分块安装和模板支撑安装。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的树状柱节点钢筋排布施工方法，其特征在于：步骤五所述分层浇筑时每浇筑一层检查模板支撑受力情况，浇筑完成后在混凝土结构外包裹塑料薄膜和草袋进行养护处理。

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