BIM 技术在武汉绿地中心劲性柱施工中的应用

董立涛 徐汉涛 曹 乐 方理刚 唐新原

(1.建研科技股份有限公司，北京 100013;2.中建三局集团有限公司，武汉 430023)

1 引言

劲性混凝土柱在高层建筑中被广泛使用，它充分发挥了型钢与混凝土二者的优点，与传统钢筋混凝土柱相比，具有截面尺寸小、承载能力高、整体刚度好、能够显著地改善结构的抗震性能等优点。但由于钢筋的加入，增加了钢筋绑扎、模板安装等施工难度，直接影响了工期和施工成本。

按照常规做法，劲性柱一般采用钢结构预拼装工序完成钢结构构件的校核，采用CAD 等完成复杂节点钢筋的排布。其缺点是预拼装工序耗费时间，CAD 等软件无法完全模拟空间状态下的钢筋排布，造成工期的延长及材料的浪费。通过BIM 技术预先在立体空间上对钢结构进行模拟拼装、对钢筋进行排布模拟，解决了施工上的问题。

2 工程概况

武汉绿地中心大厦系以办公为主，集宾馆、商贸及其他公共设施为一体的大型超高层建筑，是城市标志性建筑物之一，主楼地下5 层，地上125 层总高度636m，建筑面积约70 万m2，结构体型为核心筒+巨型柱(劲性柱)+伸臂桁架+环带桁架结构。核心筒剪力墙外围的12 根巨型柱，通过钢梁、伸臂桁架与核心筒刚性连接。巨柱的钢材等级为Q345GJ-C，混凝土强度高达C70，从其截面可以看出其尺寸巨大，钢筋排布密集等特点见图1 所示。

3 劲性混凝土柱施工难点

(1)武汉绿地中心外围12 根巨柱均为竖向倾斜一定角度，巨柱的定位是控制的重点。

(2)巨柱结构钢筋绑扎难度大，主筋型号大，间距密，与对拉螺杆位置易发生冲突，增加模板拉结难道图2 。

(3)劲性柱在持续施工过程中，钢筋绑扎时需注意的事项较多，主筋与节点板、钢梁发生碰撞，主筋被截断，且箍筋类型多，部分箍筋分节多段焊接封闭。

图1 劲性柱配筋图

图2 对拉螺栓布置图

4 BIM 在劲性混凝土柱的应用

对劲性柱搭建BIM 模型时，本文把劲性柱分为钢结构部分和混凝土部分，钢结构为Tekla 搭建，混凝土为Revit 搭建。外围劲性柱随高度的改变存在一定的倾斜角度，为此定制参数化的柱族。

4.1 混凝土柱族

武汉绿地中心大厦，围绕核心筒周围总共12 根巨柱，巨柱随高度是倾斜变化的，为提高模型的精度，通过公制结构柱样板族，创建参数化的巨柱族，这样搭建模型时根据参数可以快速进行平面定位和竖向倾斜角度的定位，大大提升了建模速度。武汉绿地中心所用的参数化巨柱族如图3、图4。

图3 巨柱SC2

图4 巨柱SC1

4.2 劲性柱钢筋BIM 深化

劲性柱钢筋形式复杂，在绑扎前根据设计图纸将钢结构与钢筋的排布位置进行放样，搭建BIM 模型，在BIM 模型的基础上进行施工模拟，确定钢筋绑扎步骤，下面是根据BIM 模型优化后的钢筋绑扎施工顺序。

步骤一:钢筋套筒接驳器焊接，劲性钢骨、钢梁、节点板处套筒钢筋接驳器间距根据主筋、箍筋间距确定位置图5;

步骤二:纵向主筋被钢梁及钢桁架截断时，钢筋分层与套筒接驳器连接，并在套筒接驳器附近焊接挡浆板图6;

步骤三:钢梁处箍筋安装，先将箍筋与钢筋接驳器连接后，再进行定位焊接，没有被钢构件阻挡的位置可以直接绑扎图7;

步骤四:钢桁架连接节点板处箍筋绑扎，施工步骤同箍筋与钢梁图8。

图5 接驳器布置图

图6 纵向钢筋布置图

图7 钢梁处箍筋处理

图8 节点板处箍筋处理

图9 斜向箍筋连接示意

对于斜向箍筋，箍筋多段分节，先加工制作一段短弯头带丝钢筋，将其连接于接驳器，然后搭接焊成封闭箍筋图9。

5 结语

武汉绿地中心工程劲性混凝土柱施工过程中，钢骨与钢筋交叉点较多，钢骨与纵向主筋、箍筋，水平钢梁与主筋、箍筋关系复杂，二维图很难表达出钢筋与钢骨柱之间的空间关系，本文运用BIM 技术直观的反映出钢骨与钢筋之间的复杂空间关系，事先模拟钢筋施工顺序，提前解决施工过程中可能遇到的各种矛盾，使劲性混凝土柱钢筋施工得到简化，为类似工程施工提供借鉴。

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