BIM案例：BIM在树兰国际医院项目复杂钢筋节点深化中的应用

本文首先对钢筋工程的施工难点和钢筋工程施工中BIM应用现状进行分析。然后结合树兰（济南）国际医院项目中复杂钢筋节点使用BIM深化进行探讨其应用的价值。

1工程简介

1.1项目简介

树兰（济南）国际医院项目为设计、施工、采购为一体的EPC医疗康养项目。项目位于济南市槐荫区国际医学中心片区，总建筑面积34.1万平米，建筑高度99.6米。项目规划建设6个单体。项目建设完成后将填补济南西部无三甲医院的问题，大大提高济南西部的地区医疗水平。

图1项目效果图

1.2BIM应用概况

本项目BIM应用贯穿整个周期，从设计阶段到现场施工都将BIM技术与现场施工紧密结合。设计阶段利用BIM技术完成部分复杂结构的正向设计，完成建筑三维展示和动画漫游以及部分施工图纸。在施工阶段利用BIM技术辅助图纸会审、进行三维场布设计、群塔施工模拟、深化设计、施工模拟、虚拟样板展示、管综优化、装配式施工、BIM辅助算量及装饰和幕墙工程应用等。施工管理过程中采用智慧管理云平台进行项目管理。后期结合VR、AR技术辅助展示项目成果。

2钢筋工程BIM应用现状

随着建筑施工技术的不断进步，梁柱墙板等结构构件也在发生着显著变化，向着大梁大柱、壳体楼板、异型梁柱、钢骨梁柱、混凝土异型桁架、预应力构件等方向发展。现在的钢筋工程施工主要依靠平法施工图纸和相关的图集以及钢筋翻样软件来指导施工。但是对于较为复杂的节点无法直观清楚的显示其钢筋排布、钢筋与其他专业的冲突问题。因此在施工过程中带来了各种问题，影响了施工工期和质量。

该项目钢骨柱位置和预应力梁位置梁柱钢筋根数较多且钢筋与型钢、预应力筋等发生交叉，单纯的依靠CAD图纸和翻样软件无法清楚的表现。

目前有很多项目在复杂构件的钢筋工程施工前运用BIM技术建立钢筋节点的三维模型。例如：钢骨混凝土构件中的钢筋与型钢的深化、预应力构件中的钢筋排布、异型梁柱节点处钢筋排布等问题。利用BIM技术对钢筋排布和钢筋冲突等问题进行优化，形成交底性文件直接用于施工过程中。通过此种方式提高了施工效率，降低了因施工不合格而造成的返工次数。利用BIM技术对钢骨混凝土梁柱节点和预应力梁柱节点进行建模，及时发现其中的问题，提前做出优化方案指导后续施工。

3BIM技术在复杂钢筋节点处的应用

3.1钢骨混凝土柱与混凝土梁节点优化

（1）钢骨混凝土柱与混凝土梁节点施工难点

钢骨柱与混凝土梁节点施工难点主要在于钢筋穿孔位置和钢筋与型钢连接位置。钢筋穿孔主要出现在钢筋与型钢腹板冲突时。由于型钢是工厂加工因此穿孔位置会与实际现场施工发生冲突，给施工带来很大的麻烦。在翼缘部分无法采用穿孔因此会采用连接器和钢牛腿加劲肋的形式，同时梁钢筋根数较多且存在二排筋的情况，钢牛腿的定位直接影响钢筋的排布。因此在本项目钢骨柱节点中钢筋与型钢的碰撞和钢筋与型钢的连接为主要难点。

（2）结合BIM技术进行节点优化

钢骨混凝土柱主要分布在综合楼的大报告厅位置，通过图纸分析，与腹板垂直的梁多数为梁边齐柱边的形式，与翼缘垂直的梁为居中布置。结合其特点利用REVIT结合施工图纸与相关规范对钢骨混凝土柱节点建立三维模型，根据模型中的冲突部分进行调整，获得优化后的三维模型（见图2），依据12SG904图集、16G101图集、18G901图集等相关规范要求对腹板位置钢筋穿孔位置进行优化，对翼缘部位增设钢牛腿搭筋板的位置进行深化，对钢筋根数、排数较多的屋面梁位置改用连接器来进行连接。形成型钢深化图纸（见图3）。

图2节点三维模型

=

图3节点深化图纸

（3）节点深化意义

利用BIM对钢骨柱节点进行深化，结合施工图纸和相关规范图集。可以准确的指导现场施工。在型钢工厂加工阶段可以对材料准确下料，减少安装后钢筋工程无法施工的问题的发生，同时对于钢筋排布进行优化提高绑扎效率。

3.2预应力构件中的钢筋优化

本项目预应力构件主要分布在医技楼机房层屋面的大跨度梁上，单跨净长度32.1m，采用4-8?15.2的有粘结预应力筋上下两排，采用后张法两端张拉的形式。

（1）预应力筋与普通钢筋施工中的难点

该预应力结构相对简单，预应力筋根数较少，优化位置主要在于预应力筋穿过KZ16位置的柱钢筋优化和张拉端锚具在KZ25位置处锚具与柱钢筋排布优化。由于预应力筋为预应力结构中的重要部分，尽量保证其位置不发生变化。

（2）BIM建模分析

对预应力梁及其作为支座的框架柱建立钢筋模型（见图4）。根据设计图纸和规范要求绘制内部预应力筋，明确其反弯点位置、最低点位置。对梁柱节点位置进行建模检查分析发现预应力筋穿过位置和柱钢筋冲突，本着避让预应力筋和节约钢筋的原则对柱本层和相关层钢筋的位置进行排布优化箍筋的尺寸。通过建模发现图纸中上下两层预应力筋间距200，根据06SG429规范，直径80的波纹管，内部钢绞线宜选用8根，锚具选择M15-8型。根据图纸中的尺寸上下两锚具发生冲突（见图5）。同时在KZ16和KZ25位置处预应力筋与柱纵向钢筋冲突，需要优化排布。

图4预应力梁模型图

图5锚具间冲突示意

（3）节点优化设计

经过对模型的分析发现柱钢筋与预应力筋冲突，张拉端锚具与柱钢筋存在冲突。根据16G101-1图集和06SG429图集的相关规定对有影响的钢筋排布进行优化获得优化后的钢筋排布图纸。同时对于上下层锚具冲突的问题提出优化建议交由设计单位复核。（见图6）

图6 预应力梁节点深化图纸

文：闫磊 王重 刁伟 种浩然 张红显 中建八局第二建设有限公司