一种基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法与流程

本发明涉及钢筋深化设计领域，尤其涉及一种基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法。

背景技术：

随着城市建设的迅速发展，市区内建筑密度日益增大，城市对超高层建筑的需求也越来越多。采用型钢混凝土柱可以减小柱截面的尺寸，节省混凝土和钢筋用量的同时可以加大建筑的使用面积，美化造型，因此在高层建筑中钢骨柱的应用越来越广泛。作为型钢混凝土组合结构中的一种，十字钢骨劲性柱虽然在国内工程中有所应用，但由于施工工艺的不成熟，难免会造成工期延误、施工质量控制难以保证、浪费钢筋等现象出现。解决和完善十字钢骨柱的深化设计、制作、安装，以及十字钢骨柱处梁柱钢筋的绑扎等一系列施工工艺，形成一套较成熟的施工方法对于此类结构设计有一定的借鉴意义。

BIM系统是一种全新的信息化管理系统，目前正越来越多应用于建筑行业中，它的全称为BuildingInformation Managemet，即建造信息模型，要求工程的各参建方在设计、施工、项目管理等各个过程中将所有信息整合在统一的数据库中，通过数字信息仿真模拟的所有真实信息。同时也在建筑的全声明周期管理中为业主、设计、监理、总包、分包、供应方提供平台，进行多渠道和多方位的协调。

常规十字钢骨柱与梁钢筋的连接方法常规有两种：一种是劲性柱翼缘处焊接机械连接的套筒，这种由于套筒为单向连接，两侧套筒需提前焊于翼缘，中部的钢筋就需要断开，浪费的钢筋量比较大；另一种方法为在翼缘处焊接矩形托板，梁钢筋直接焊接于托板处，这样可以减少钢筋的使用量。但第二种方法也有一定的缺点，具体缺点如下：

(1)托板为矩形钢板，宽度一般与翼缘同宽，为保证梁钢筋焊接于托板的尺寸满足5d双面焊的要求，长度一般至少为5d；这就需要提前规划每根梁不同直径纵向钢筋的排布，保证托板长度不碰柱外侧钢筋的同时满足梁纵向钢筋焊缝长度的要求，以免对现场柱钢筋绑扎产生影响，影响施工进度。

(2)若与柱相交的梁较多，部分梁钢筋需要焊接于腹板间的连接板处，部分直接穿腹板处的预留洞，洞口与连接板的位置稍有偏差，钢筋便无法穿越洞口或者与连接板进行焊接，只能在腹板处二次开洞，影响工程的质量。

(3)于梁高度较小，且梁下排筋无法穿腹板或焊于连接板时，梁钢筋只能采用弯锚，若上下排都提前设置了连接板，弯锚的直锚段长度有可能超过连接板的间距，梁钢筋无法伸入到劲性柱钢骨内。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法，通过BIM技术提前对各个十字钢骨柱梁处柱和梁的钢筋进行模拟放样，提前在翼缘恰当位置处设置托板，在腹板之间恰当位置设置连接板，根据托板和连接板长度设置梁不同直径主筋的排布，可以在减少钢筋用量的同时，优化梁和柱钢筋的布置，保证梁主筋在托板上方的焊缝长度满足要求。

为实现上述技术效果，本发明公开了一种基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法，包括步骤：

对十字钢骨翼缘处的托板、十字钢骨腹板间的连接板及十字钢骨腹板上的腹板预留洞口的尺寸和位置进行初步设计，制作十字钢骨的初步设计图纸；

利用BIM根据所述十字钢骨的初步设计图纸和梁柱施工图纸建立十字钢骨与梁钢筋及柱钢筋的BIM模型；

根据建立的BIM模型计算得到十字钢骨翼缘处的托板与梁钢筋及柱钢筋的碰撞参数；检验梁钢筋与托板、连接板及腹板预留洞口的相对位置，分析出无法正常操作的问题源；

根据所述BIM模型、所述碰撞参数及所述问题源，对托板的尺寸及连接板与腹板预留洞口的定位，重新进行优化调整，对梁钢筋重新进行排布，对所述BIM模型进行更新；

利用更新后的所述BIM模型生成梁钢筋放样图纸，根据所述梁钢筋放样图纸加工十字钢骨和梁钢筋；以及

根据更新后的所述BIM模型进行十字钢骨柱梁节点钢筋施工。

所述基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法进一步的改进在于，通过以下步骤根据建立的BIM模型计算得到十字钢骨翼缘处的托板与梁钢筋及柱钢筋的碰撞参数，包括：

根据建立的BIM模型计算得到十字钢骨翼缘处托板的最大允许尺寸；

推断出焊接于十字钢骨翼缘处托板的梁钢筋及柱钢筋的最大允许直径，得到十字钢骨翼缘处的托板与梁钢筋及柱钢筋的碰撞参数。

所述基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法进一步的改进在于，通过以下步骤对梁钢筋重新进行排布，对BIM模型进行更新，包括：

根据推断出的焊接于十字钢骨翼缘处托板的梁钢筋及柱钢筋的最大允许直径，将直径小于所述最大允许直径的梁钢筋焊接于托板上方；

将直径达到所述最大允许直径的梁钢筋焊接于连接板处或穿设于腹板预留洞口。

所述基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法进一步的改进在于，将直径达到并超出所述最大允许直径一定范围的梁钢筋穿设于腹板预留洞口。

所述基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法进一步的改进在于，所述的超出所述最大允许直径一定范围为超出托板长度的1/5。

所述基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法进一步的改进在于，根据更新后的所述BIM模型进行十字钢骨柱梁节点钢筋施工的步骤，包括：根据更新后的BIM模型进行十字钢骨吊运安装及梁钢筋与柱钢筋的绑扎施工。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

1.利用BIM提前对十字钢骨柱托板长度进行限制，对托板进行精确定位，避免出现主筋碰托板的情况。

2.利用BIM对柱与梁相交处的梁纵向钢筋进行放样模拟，确定了每根梁钢筋的处理方法，焊缝长度满足要求的梁焊接于托板和连接板，直径较大钢筋从腹板的洞口穿出，现场人员可根据模型直接进行梁钢筋的放样。

3.利用BIM对梁柱和钢骨提前进行模拟，并对班组进行交底，现场施工时直接根据模型进行钢筋的摆放和焊接，提高了工作效率，减少了钢筋的浪费，加快现场的施工进度，提高了钢骨柱的质量。

附图说明

图1为本发明基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法的工艺流程图。

图2为本发明基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法中的十字钢骨的初步设计图纸的俯视图。

图3为本发明基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法中的BIM模型的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

传统十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法是由比较有经验的钢筋师傅根据十字钢骨的位置大致对梁钢筋进行放样，钢结构深化设计单位单独进行钢结构深化，实际安装过程中易造成梁钢筋焊接于十字钢骨翼缘处的托板或十字钢骨腹板间的连接板时焊缝长度达不到要求的情况，因此需提前对梁钢筋进行模拟放样。

本发明基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法，通过BIM技术提前对各个十字钢骨柱梁处柱和梁的钢筋进行模拟放样，提前在翼缘恰当位置处设置托板，在腹板之间恰当位置设置连接板，根据托板和连接板的长度设置不同直径梁钢筋的排布，可以在减少钢筋用量的同时，优化梁钢筋和柱钢筋的布置，保证梁钢筋在托板上方的焊缝长度满足要求。

下面以内部设有十字钢骨的圆柱形型钢柱为例，来具体说明本发明基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法的实现方式。

参阅图1～3所示，本发明基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法，主要包括以下步骤：

S001：对十字钢骨的翼缘101处的托板11、十字钢骨的腹板102间的连接板12及十字钢骨的腹板102上的腹板预留洞口13的尺寸和位置进行初步设计，制作十字钢骨的初步设计图纸，如图2所示。

S002：利用BIM根据十字钢骨的初步设计图纸和梁柱施工图纸建立十字钢骨与梁钢筋14及柱钢筋15的BIM模型，如图3所示。

具体地，可以根据CAD梁柱结构详图，在Revit Structure软件中用预置的三维钢筋节点布置模块，形成三维梁柱钢筋并进行布置；具体包括以下内容：

1)根据CAD图元创建与所述CAD图元的信息、形状一致的三维梁柱钢筋；

2)根据预置的锚固计算规则，控制生成三维柱梁钢筋的主筋锚固长度；

3)通过人机交互方式判定三维柱梁钢筋的主筋定位，控制弯钩类型和弯钩方向；

4)倾斜混凝土矩形结构柱三维柱梁钢筋布置；

5)高低混凝土矩形框架梁三维柱梁钢筋布置；

6)根据用户选择的包含混凝土等级、建筑物使用年限、钢筋环境的参数信息，生成三维柱梁钢筋中结构主体的混凝土保护层数值，应用到三维柱梁钢筋的创建计算中；

7)按照规则对所述三维柱梁钢筋中节点处结构构件的三维主筋是否应当避让钢骨柱进行处理；

8)在三维柱梁钢筋中，依据建筑规范检测钢筋与钢筋的碰撞、钢筋与节点处钢骨柱的碰撞问题，根据碰撞检测的结果，调整、修改钢筋间距和位置。

S003：根据建立的BIM模型计算得到十字钢骨翼缘处的托板与梁钢筋及柱钢筋的碰撞参数；检验梁钢筋与托板、连接板及腹板预留洞口的相对位置，分析出无法正常操作的问题源。

其中，通过以下步骤根据建立的BIM模型计算得到十字钢骨翼缘处的托板与梁钢筋及柱钢筋的碰撞参数，包括：

根据建立的BIM模型计算得到十字钢骨翼缘处托板的最大允许尺寸；

推断出焊接于十字钢骨翼缘处托板的梁钢筋及柱钢筋的最大允许直径，得到十字钢骨翼缘处的托板与梁钢筋及柱钢筋的碰撞参数。

S004：根据BIM模型、碰撞参数及所述问题源，对托板的尺寸及连接板与腹板预留洞口的定位，重新进行优化调整，对梁钢筋重新进行排布，对BIM模型进行更新。

其中，通过以下步骤对梁钢筋重新进行排布，对BIM模型进行更新，包括：

根据推断出的焊接于十字钢骨翼缘处托板的梁钢筋及柱钢筋的最大允许直径，将直径小于所述最大允许直径的梁钢筋焊接于托板上方(此时，托板上方钢筋的焊缝长度必须满足5倍钢筋直径的要求)；

将直径达到上述最大允许直径的梁钢筋焊接于连接板处，

将直径达到上述最大允许直径并且超过该最大允许直径达1/5托板长度的梁钢筋直接穿过附近预留的腹板预留洞口，并更新模型。

S005：利用更新后的BIM模型生成梁钢筋放样图纸，并安排加工单位按图纸进行加工，根据梁钢筋放样图纸加工十字钢骨和梁钢筋。

S006：现场根据更新后的BIM模型进行十字钢骨柱梁节点钢筋施工，具体包括：

根据更新后的BIM模型进行十字钢骨吊运安装及梁钢筋与柱钢筋的绑扎施工。

本发明基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法通过建立参数化BIM模型，利用BIM提前对十字钢骨柱托板长度进行限制，对托板进行精确定位，避免出现主筋碰托板的情况。利用BIM对柱与梁相交处的梁纵向钢筋进行放样模拟，确定了每根梁钢筋的处理方法，焊缝长度满足要求的梁焊接于托板和连接板，直径较大钢筋从腹板的洞口穿出，现场人员可根据模型直接进行梁钢筋的放样。利用BIM对梁柱和钢骨提前进行模拟，并对班组进行交底，现场施工时直接根据模型进行钢筋的摆放和焊接，提高了工作效率，减少了钢筋的浪费，加快现场的施工进度，提高了钢骨柱的质量。

本发明基于BIM的十字钢骨柱梁节点处钢筋处理方法同时具有以下优点：

1、对十字钢骨深化设计中托板、连接板、腹板穿钢筋洞口的位置和尺寸做了精确的范围控制，在保证不碰柱主筋的情况下，利用模型提前对每根梁主筋的连接方式进行模拟放样，确保BIM模型调整后钢骨安装和钢筋绑扎方案可行。

2、钢骨深化一般由钢结构单位完成，钢筋绑扎方式由劳务单位钢筋班组完成，不同专业协调较困难，易产生冲突，本发明方法可用于不部分钢结构工程与主体结构间的协同设计、施工和管理。

3、通过BIM技术的应用，可以实现大型建设工程中复杂十字钢骨柱处梁钢筋的深化设计与施工，降低项目的技术风险，提高钢筋深化设计和施工管理水平。

以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。