CN115306146A - 一种基于bim技术的大截面独立斜柱施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，具体包括以下步骤：S1，根据施工蓝图建立斜柱的BIM模型，设立基准点；S2，建立斜柱拉结结构的BIM模型，对预埋拉结钢筋和拉结框进行定位；S3，建立斜柱外架的BIM模型，对斜柱外架的落点进行定位；S4、通过各BIM模型对技术员和施工人员进行三维可视化交底；S5、在施工现场进行测量放线和施工；S6、通过BIM模型结合所使用的混凝土振捣棒的作业半径确定混凝土振捣棒的位置；S7、在斜柱钢筋结构的外侧搭建模板；S8、进行斜柱混凝土的浇筑、振捣；S9、施工完成后，依据BIM模型进行验收；本发明可精确定位关键节点的三维坐标，使得斜柱施工质量高、施工更加安全，有效节约了施工成本，缩短了施工周期。
Description
技术领域
本发明涉及斜柱施工技术领域，具体为一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法。
背景技术
传统的大截面斜柱施工时，由设计院提供施工蓝图，再将施工蓝图向技术员进行图纸交底和沟通，技术员根据施工蓝图进行现场施工指导。由于这些施工蓝图都是平面、剖面图纸，要求技术员要具备一定的空间想象力，能够将平面、剖面图进行综合分析和整理结合并用于现场施工指导，对技术员要求很高，再加上大截面斜柱的结构非常复杂，现场施工时很容易出错，尤其是当对于重大节点处和关键节点处预见性不足时，现场施工更是频频出错，造成大量返工，造成大量人力物力的浪费。
大截面斜柱在测量定位时，因为斜柱上部为独立斜柱，没有参照物，在放线之前，需要技术员根据斜柱提升高度进行计算，经常出现因计算失误而造成测量定位发生偏差，导致斜柱的斜度、平整度达不到施工标准的问题。
进行大截面斜柱的架体搭设、模板加固时，施工人员往往根据自己的施工经验进行施工。大截面倾斜独立柱施工时，施工步骤复杂，有些施工工序可以同步进行，而有些施工工序具有先后顺序，这就很容易造成无序施工，无序施工存在极大的安全隐患，无法有效保证施工安全。
由于大截面斜柱的钢筋密、截面大，在进行大截面斜柱的混凝土浇筑时，频频出现因钢筋过密，截面过大，而造成混凝土振捣不到位，导致混凝土出现麻面、空洞等质量问题。有时还会发生振捣棒被钢筋卡住而无法顺利拔出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，旨在改善传统的根据平面施工蓝图进行大斜面斜柱的指导施工时，不够直观，容易因计算失误而造成测量定位发生偏差，导致斜柱的斜度、平整度达不到施工标准，当图纸出现问题时也难以发现，造成大量返工，造成大量人力物力浪费的问题。
本发明是这样实现的：一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，具体包括以下步骤：
S1，根据施工蓝图建立斜柱的BIM模型，并设立基准点，通过斜柱的BIM模型定位出斜柱的三维坐标；
S2，建立斜柱拉结结构的BIM模型，对预埋拉结钢筋和拉结框进行定位，定位出预埋拉结钢筋和拉结框的三维坐标；
S3，建立斜柱外架的BIM模型，对斜柱外架的落点进行定位，定位出斜柱外架落点的三维坐标；
S4、通过各BIM模型对技术员和施工人员进行三维可视化交底，并汇总BIM交底文件；进行三维可视化交底时，根据斜柱本身结构、拉结结构、支撑结构以及施工工艺规划出施工顺序，施工时严格按照所规划的施工顺序进行施工；
S5、在施工现场进行测量放线，确定出斜柱、斜柱拉结结构和斜柱外架的位置，进行斜柱、斜柱拉结结构和斜柱外架的施工，施工完成后依据BIM交底文件进行校核和检验；
S6、通过BIM模型结合所使用的混凝土振捣棒的作业半径确定混凝土振捣棒的位置并予以定位，由施工人员提前将混凝土振捣棒下放到位；
S7、在斜柱钢筋结构的外侧搭建模板；
S8、进行斜柱混凝土的浇筑、振捣；
S9、施工完成后，依据BIM模型进行验收。
对斜柱按照一定长度由下向上进行分段，通过斜柱的BIM模型定位出斜柱各段上下口四角处的三维坐标，斜柱由下向上一段一段进行施工；每段斜柱施工时，若此段斜柱与斜柱外架有相接的落点时，通过BIM模型对落点处进行优化和精确定位，施工人员根据定位结果在斜柱上提前预埋支点钢筋。
通过BIM模型及CAD图纸计算出斜柱根部和每段斜柱混凝土完成面在地面上的平面定位差，形成斜柱高度及投影长度数据，以此数据作为现场模板测设和校核的依据。
通过BIM模型及CAD图纸计算出斜柱根部及3米标高处的平面位置，并通过全站仪、线锤复合斜柱角筋位置，斜柱角筋定位准确无误后，将斜柱角筋底部焊接在承载钢筋上，在3米标高处及斜柱根部200mm高处采用直径14mm的定位箍筋固定，并且在四周采用8根定位钢筋固定后方可进行其它钢筋的绑扎。
斜柱外架使用扣件式钢管脚手架，其立杆纵横间距均为900mm，步距1500mm，斜柱投影外侧设置3排立杆，纵距900mm，横距600mm，架体搭设宽度超过斜柱施工完成面4米。
斜柱外架上设置垂直剪刀撑和水平剪刀撑，垂直剪刀撑由底至顶每隔4～6m设置一个，水平剪刀撑上下各一道，中间每隔三步设置一道；在斜柱投影下至少设置三排斜杆，斜杆的倾斜角度为60°，三排斜杆与斜柱外架的三排立杆通过扣件连接。
斜柱周边设置900～1200mm宽操作平台，操作平台水平杆间距不大于300mm，操作平台距离斜柱柱边不大于200mm，满铺50mm厚脚手板，脚手板与脚手架之间采用镀锌铁丝绑扎牢固，绑扎点满布；操作平台周围水平杆间距不大于600mm，底部设置200mm高踢脚板，2米高范围内设置密目网。
设置拉结钢丝绳，拉结钢丝绳的上拉结点为距离斜柱每次浇筑混凝土完成面下方的800mm处，上拉结点处设置拉结框，拉结框为封闭矩形双钢管框架结构，钢管之间采用双扣件连接；拉结钢丝绳的下拉结点为预埋的拉结钢筋，下拉结点处设置花蓝螺栓，用于调节拉结钢丝绳的长度，确保拉结钢丝绳处于绷紧状态。
所述步骤S6中，通过BIM模型确定混凝土振捣棒的位置并予以定位后，进行混凝土振捣棒的模拟施工以保证混凝土施工时，混凝土可以振捣到位、混凝土振捣棒可以顺利拔出。
斜柱模板加固采用方木加方圆扣的加固方法，在模板的外侧竖向设置40mm*80mm的方木，相邻两根方木之间的间距不大于150mm，模板和方木的外侧设置有方圆扣，方圆扣箍紧模板和方木，最下端的方圆扣离地面或者离其下侧的一段斜柱的上端面之间的距离不大于150mm，相邻的两个方圆扣之间的间距不大于200mm。
积极有益效果：1、本发明通过建立斜柱、拉结结构和斜柱外架的BIM模型，可精确定位关键节点的三维坐标，使得斜柱施工质量高、施工更加安全，还不易发生返工问题，有效节约了施工成本，缩短了施工周期。2、通过BIM模型结合所使用的混凝土振捣棒的作业半径可确定各混凝土振捣棒的位置并进行模拟施工，可在混凝土浇筑前提前将混凝土振捣棒下放到位，避免在混凝土浇筑时因钢筋密度大，而造成混凝土振捣棒无法下棒、混凝土振捣棒无法抽出以及漏振、过振问题，从而避免了混凝土出现麻面、空洞等质量问题，有效保证了混凝土的浇筑施工质量。3、通过各BIM模型对技术员和施工人员进行三维可视化交底，并根据斜柱的本身结构、拉结结构、斜柱外架等支撑结构以及施工工艺规划出更加合理的施工顺序，在施工时，严格按照所规划的施工顺序进行施工，使得施工有序，避免了因无序施工带来的安全隐患，有效保证了施工安全。4、本发明采用方木+方圆扣的模板加固体系，能够满足大截面斜柱的模板加固要求。
附图说明
图1为本发明的施工流程图；
图2为本发明的斜柱的坐标定位示意图；
图3为本发明的斜柱投影示意图；
图4为本发明的斜柱高度及投影长度的对比表；
图5为本发明的斜柱1拉结时的剖面结构示意图；
图6为本发明的斜柱1的斜柱角筋的定位结构示意图；
图7为本发明的斜柱外架的支撑平面图；
图8为本发明的斜柱模板的加固结构的示意图；
图9为本发明的混凝土振捣棒的布置示意图。
图中为：斜柱1、为拉结钢筋2、为拉结框3、为斜柱外架4、为混凝土振捣棒5、为斜柱角筋6、为定位箍筋7、为承载钢筋8、为定位钢筋9、为垂直剪刀撑10、为水平剪刀撑11、为斜杆12、为操作平台13、为拉结钢丝绳14、为方木15、为方圆扣16、为模板17。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，做进一步的说明：
如图1所示，一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，具体包括以下九个步骤。
第一步：如图2所示，根据施工蓝图建立斜柱1的BIM模型，并设立基准点，通过斜柱1的BIM模型定位出斜柱1的三维坐标。因斜柱1的高度过高，使得斜柱1无法一次施工到位，对斜柱1按照一定长度由下向上进行分段，通过斜柱的BIM模型定位出斜柱各段上下口四角处的三维坐标。如图3和图4所示，斜柱定位是保证斜柱位置和尺寸的关键，不同标高对应平面位置不同。通过斜柱1的BIM模型及CAD图纸计算出斜柱1根部和每段斜柱混凝土完成面在地面上的平面定位差，形成斜柱高度及投影长度数据，以此数据作为现场模板测设和校核的依据。
第二步：根据施工蓝图建立斜柱拉结结构的BIM模型，对拉结钢筋2和拉结框3进行定位，定位出拉结钢筋2和拉结框3的三维坐标。拉结钢筋2为U型钢筋结构，提前预埋。
第三步：根据施工蓝图建立斜柱外架4的BIM模型，对斜柱外架4的落点进行定位，定位出斜柱外架4落点的三维坐标。
第四步：通过各BIM模型对技术员和施工人员进行三维可视化交底，并汇总BIM交底文件。进行三维可视化交底时，根据斜柱1的本身结构、拉结结构、斜柱外架4等支撑结构以及施工工艺规划出施工顺序，在施工时，要严格按照所规划的施工顺序进行施工。
第五步：在施工现场进行测量放线，确定出斜柱1、斜柱拉结结构和斜柱外架4的位置，进行斜柱1、斜柱拉结结构和斜柱外架4的施工，施工完成后依据BIM交底文件进行校核和检验。
为确保斜柱1的倾角，斜柱1生根时，斜柱1的钢筋绑扎需严格按照设计倾角绑扎，如此方可保证斜柱1后续施工时的倾角。如图6所示，通过BIM模型及CAD图纸计算出斜柱1根部及3米标高处的平面位置，并通过全站仪、线锤复合斜柱角筋6的位置，斜柱角筋6定位准确无误后，将斜柱角筋6的底部焊接在承载钢筋8上，在3米标高处及斜柱1根部200mm高处采用直径14mm的定位箍筋7固定，并且在四周采用8根直径18mm的定位钢筋8固定后方可进行斜柱1其它钢筋的绑扎。
如图7所示，斜柱外架4使用扣件式钢管脚手架，其立杆纵横间距均为900mm，步距1500mm，斜柱投影外侧设置3排立杆，纵距900mm，横距600mm，架体搭设宽度超过斜柱施工完成面4米，即斜柱施工至柱顶时保证外架至少4排立杆。斜柱外架4上设置垂直剪刀撑10和水平剪刀撑11，垂直剪刀撑10由底至顶每隔4～6m设置一个，水平剪刀撑11上下各一道，中间每隔三步设置一道。在斜柱1投影下至少设置三排长6米的斜杆12，斜杆12倾斜设置，与地面之间的夹角为60°，三排斜杆12与斜柱外架4的三排立杆通过扣件连接。斜柱1施工过程中，斜柱外架4除受水平风荷载外还承受来自斜柱1自重带来的水平荷载，相对于传统架体，斜柱外架4需要更大的水平刚度以抵抗水平荷载。本发明通过设置垂直剪刀撑10、水平剪刀撑11和斜杆12对斜柱外架4进行加固，使得斜柱外架4具有足够的水平刚度以抵抗水平荷载。为保证作业人员的安全，在斜柱1周边设置900～1200mm宽的操作平台13，操作平台13水平杆间距不大于300mm，操作平台13距离斜柱1柱边不大于200mm，满铺50mm厚脚手板，脚手板与脚手架之间采用直径4mm镀锌铁丝绑扎牢固，绑扎点满布。操作平台13周围水平杆间距不大于600mm，底部设置200mm高踢脚板，2米高范围内设置密目网。
如图5所示，在斜柱1四周设置18mm的拉结钢丝绳14，拉结钢丝绳14的上拉结点为距离斜柱1每次浇筑混凝土完成面下方的800mm处，上拉结点处设置拉结框3，拉结框3为封闭矩形双钢管框架结构，钢管之间采用双扣件连接。拉结钢丝绳14的下拉结点为预埋的拉结钢筋2，下拉结点处设置M18的花蓝螺栓，用于调节拉结钢丝绳14的长度，确保拉结钢丝绳14处于绷紧状态。通过拉结结构的设置，可有效保证斜柱1的斜率。
第六步：斜柱1的箍筋较密，混凝土在向下输送过程中，拌和物中的砂浆易被箍筋挂住，造成斜柱1底部混凝土缺少砂浆，且混凝土振捣棒5很难达到斜柱1底部，在提升过程中，混凝土振捣棒5还容易被箍筋卡住，而且没有重新插棒的机会，因此需要根据混凝土振捣棒5的作业半径，提前将振捣棒均匀分布插入柱中至底。如图9所示，通过BIM模型结合所使用的混凝土振捣棒5的作业半径确定各混凝土振捣棒5的位置并予以定位，相邻的两个混凝土振捣棒5之间的距离不得大于两倍的作业半径。各混凝土振捣棒5定位后，进行各混凝土振捣棒5的模拟施工以保证混凝土施工时，混凝土可以振捣到位、混凝土振捣棒可以顺利拔出。模拟施工完成且合格后，由施工人员提前将混凝土振捣棒5下放到位。
第七步：在斜柱1钢筋结构的外侧搭建模板17。由于斜柱1的截面较大，钢筋分布密集，在进行混凝土浇筑及振捣过程中，对模板17产生的侧压力较大，对模板17的加固刚度要求较高。同时斜柱1高度大，高空作业多，传统的钢管+方木+对拉螺栓的加固体系刚度小，材料用量大，垂直运输难度大，这些因素使得传统的钢管+方木+对拉螺栓的加固体系不适用于大截面斜柱模板的加固。如图8所示，本发明的斜柱模板加固采用加固刚度更高的方木15+方圆扣16的加固体系，在模板17的外侧竖向设置40mm*80mm的方木15，相邻两根方木15之间的间距不大于150mm，模板17和方木15的外侧设置有方圆扣16，方圆扣16箍紧模板17和方木15，最下端的方圆扣16离地面或者离其下侧的一段斜柱1的上端面之间的距离不大于150mm，相邻的两个方圆扣16之间的间距不大于200mm。
第八步：进行斜柱混凝土的浇筑、振捣。因斜柱1的高度过高，使得斜柱1无法一次施工到位，斜柱1由下向上一段一段进行施工，也分多次进行混凝土的浇筑。每段浇筑高度≤4m，施工缝进行凿毛处理。为保证混凝土浇筑过程中钢筋不发生位移，在斜柱1的周围垫块，且间距400mm满布。使用混凝土振捣棒5进行振捣时，混凝土振捣棒5随混凝土浇筑高度慢慢提升，确保混凝土浇筑密实。
每段斜柱1施工时，若此段斜柱1与斜柱外架4有相接的落点时，通过BIM模型对落点处进行优化和精确定位，施工人员根据定位结果在斜柱1上提前预埋支点钢筋。预埋的支点钢筋使用直径25mm的钢筋，埋深200mm，露出100mm。
S9、施工完成后，依据BIM模型进行验收。
本发明的工作原理：本发明通过建立斜柱1、拉结结构和斜柱外架4的BIM模型，可精确定位关键节点的三维坐标。准确的定位出斜柱1的位置，可以避免因计算失误，而导致斜柱1偏位、斜度无法满足设计要求的问题。准确的定位出拉结结构的位置，可以更加有效地进行拉结结构的施工，从而有效保证了斜柱1的斜率。准确的定位出斜柱外架4的位置，可以提前对斜柱外架4的落点位置进行优化，使得斜柱外架4能够安装在坚实的支撑基础上。有效保证了斜柱外架4的稳固性，从而使得斜柱外架4对斜柱1的支撑更加稳固，有效保证了斜柱1施工的安全性。通过BIM模型结合所使用的混凝土振捣棒5的作业半径可确定各混凝土振捣棒5的位置，并进行各混凝土振捣棒5的模拟施工，以保证混凝土施工时，混凝土可以振捣到位、混凝土振捣棒可以顺利拔出。如此可在混凝土浇筑前提前将混凝土振捣棒5下放到位，避免在混凝土浇筑时因钢筋密度大，而造成混凝土振捣棒5无法下棒、混凝土振捣棒5无法抽出以及漏振、过振问题，从而避免了混凝土出现麻面、空洞等质量问题，有效保证了混凝土的浇筑施工质量。此外，通过各BIM模型对技术员和施工人员进行三维可视化交底，并汇总BIM交底文件。进行三维可视化交底时，可根据斜柱1的本身结构、拉结结构、斜柱外架4等支撑结构以及施工工艺规划出更加合理的施工顺序，在施工时，严格按照所规划的施工顺序进行施工，使得施工有序，避免了因无序施工带来的安全隐患，有效保证了施工安全。
以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1，根据施工蓝图建立斜柱的BIM模型，并设立基准点，通过斜柱的BIM模型定位出斜柱的三维坐标；
S2，建立斜柱拉结结构的BIM模型，对预埋拉结钢筋和拉结框进行定位，定位出预埋拉结钢筋和拉结框的三维坐标；
S3，建立斜柱外架的BIM模型，对斜柱外架的落点进行定位，定位出斜柱外架落点的三维坐标；
S4、通过各BIM模型对技术员和施工人员进行三维可视化交底，并汇总BIM交底文件；进行三维可视化交底时，根据斜柱本身结构、拉结结构、支撑结构以及施工工艺规划出施工顺序，施工时严格按照所规划的施工顺序进行施工；
S5、在施工现场进行测量放线，确定出斜柱、斜柱拉结结构和斜柱外架的位置，进行斜柱、斜柱拉结结构和斜柱外架的施工，施工完成后依据BIM交底文件进行校核和检验；
S6、通过BIM模型结合所使用的混凝土振捣棒的作业半径确定混凝土振捣棒的位置并予以定位，由施工人员提前将混凝土振捣棒下放到位；
S7、在斜柱钢筋结构的外侧搭建模板；
S8、进行斜柱混凝土的浇筑、振捣；
S9、施工完成后，依据BIM模型进行验收。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，其特征在于，对斜柱按照一定长度由下向上进行分段，通过斜柱的BIM模型定位出斜柱各段上下口四角处的三维坐标，斜柱由下向上一段一段进行施工；每段斜柱施工时，若此段斜柱与斜柱外架有相接的落点时，通过BIM模型对落点处进行优化和精确定位，施工人员根据定位结果在斜柱上提前预埋支点钢筋。
3.根据权利要求2所述的一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，其特征在于，通过BIM模型及CAD图纸计算出斜柱根部和每段斜柱混凝土完成面在地面上的平面定位差，形成斜柱高度及投影长度数据，以此数据作为现场模板测设和校核的依据。
4.根据权利要求3所述的一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，其特征在于，通过BIM模型及CAD图纸计算出斜柱根部及3米标高处的平面位置，并通过全站仪、线锤复合斜柱角筋位置，斜柱角筋定位准确无误后，将斜柱角筋底部焊接在承载钢筋上，在3米标高处及斜柱根部200mm高处采用定位箍筋固定，并且在四周采用8根定位钢筋固定后方可进行其它钢筋的绑扎。
5.根据权利要求2所述的一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，其特征在于，斜柱外架使用扣件式钢管脚手架，其立杆纵横间距均为900mm，步距1500mm，斜柱投影外侧设置3排立杆，纵距900mm，横距600mm，架体搭设宽度超过斜柱施工完成面4米。
6.根据权利要求5所述的一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，其特征在于，斜柱外架上设置垂直剪刀撑和水平剪刀撑，垂直剪刀撑由底至顶每隔4～6m设置一个，水平剪刀撑上下各一道，中间每隔三步设置一道；在斜柱投影下至少设置三排斜杆，斜杆的倾斜角度为60°，三排斜杆与斜柱外架的三排立杆通过扣件连接。
7.根据权利要求5所述的一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，其特征在于，斜柱周边设置900～1200mm宽操作平台，操作平台水平杆间距不大于300mm，操作平台距离斜柱柱边不大于200mm，满铺50mm厚脚手板，脚手板与脚手架之间采用镀锌铁丝绑扎牢固，绑扎点满布；操作平台周围水平杆间距不大于600mm，底部设置200mm高踢脚板，2米高范围内设置密目网。
8.根据权利要求2所述的一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，其特征在于，设置拉结钢丝绳，拉结钢丝绳的上拉结点为距离斜柱每次浇筑混凝土完成面下方的800mm处，上拉结点处设置拉结框，拉结框为封闭矩形双钢管框架结构，钢管之间采用双扣件连接；拉结钢丝绳的下拉结点为预埋的拉结钢筋，下拉结点处设置花蓝螺栓，用于调节拉结钢丝绳的长度，确保拉结钢丝绳处于绷紧状态。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，其特征在于，所述步骤S6中，通过BIM模型确定混凝土振捣棒的位置并予以定位后，进行混凝土振捣棒的模拟施工以保证混凝土施工时，混凝土可以振捣到位、混凝土振捣棒可以顺利拔出。
10.根据权利要求9所述的一种基于BIM技术的大截面独立斜柱施工方法，其特征在于，斜柱模板加固采用方木加方圆扣的加固方法，在模板的外侧竖向设置40mm*80mm的方木，相邻两根方木之间的间距不大于150mm，模板和方木的外侧设置有方圆扣，方圆扣箍紧模板和方木，最下端的方圆扣离地面或者离其下侧的一段斜柱的上端面之间的距离不大于150mm，相邻的两个方圆扣之间的间距不大于200mm。
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