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空间异形钢筋混凝土塔柱结构中BIM技术的应用

发表时间：2020/11/10 来源：《基层建设》2020年第22期作者：陈荣昌

[导读] 摘要：在市政桥梁项目中，空间异形钢筋混凝土塔柱结构施工中的空间定位问题是影响工程质量、进度的重要因素。

        中铁上海工程局集团第五工程有限公司广西南宁 530000
        摘要：在市政桥梁项目中，空间异形钢筋混凝土塔柱结构施工中的空间定位问题是影响工程质量、进度的重要因素。本文主要研究的就是运用BIM技术解决空间异形钢筋混凝土塔柱结构施工中的空间定位问题。以空间异形钢筋混凝土塔柱结构的空间定位难作为切入点，详细介绍了运用BIM技术解决空间异形钢筋混凝土塔柱结构施工中的空间定位问题的具体措施。
        关键词：空间异形钢筋混凝土结构；空间定位；BIM技术
        引言
        在大多数的空间异形钢筋混凝土塔柱结构中，空间点位放样及施工过程的位置卡控较为复杂困难，再者设计单位及施工单位的衔接不上的问题-设计提供结构控制点不能满足现场塔身分节段施工、劲形骨架点位、钢筋点位，很多部位只能施工到一定工序，才发现空间点位把控不到位，进一步造成施工进度停滞、工程质量得不到保障，本篇文章以桥梁项目中的空间异形钢筋混凝土塔柱结构作为例子，研究运用BIM技术解决空间异形钢筋混凝土塔柱结构施工中的空间定位问题的具体措施。
        一、空间异形钢筋混凝土结构空间定位不准形成的问题
        在桥梁项目中，劲形骨架定位不准，直接影响钢筋保护层及主塔砼线形，受力得不到保障，最终影响桥梁使用年限，对于后期使用运维都会造成不可估计的损失，甚至影响出行群众的生命财产安全，因此空间定位准确尤为重要。
        二、空间异形钢筋混凝土结构施工中AotuCAD三维建模技术的运用
        （一）三维建模
        AutoCAD在三维基础上进行建模，塔柱线形可以通过画直线然后调整线特性的起点及终点直接建立，外倾塔拱线形需要选择好弧线所在的平面再画，外轮廓线形绘制完成后，用放样生成曲面，具体为选取在一个面上的两根轮廓线，生成直纹曲面，重复操作，直至所有外表面都是直纹曲面；通过前面生成的曲面，运用曲面造型即可获得塔身的CAD三维模型，具体操作为单击曲面造型，然后框选所有曲面，空格键后生成三维体。
        （二）AutoCAD三维体切
        在建立好的塔身CAD三维模型，运用三维体切slice（曲面切割三维实体），可以让模型体被任意曲面切割，切割完成之后，可以拾取任意切面的控制点，这一点弥补了施工方因设计单位提供的控制点数量不够或者不能满足分节段浇筑的控制点要求的缺陷，因为结构属于钢筋混凝土，需要分节段进行浇筑，所以为满足现场实际要求，每节段都需要对三维体进行切割。

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        （三）AutoCAD三维体切在空间异形结构中的运用
        桥梁塔柱部分，在XOY平面上建立曲面，再进行曲面偏移，然后切割三维体即可获取相应切面的坐标；一般桥梁塔拱部分经常带有外倾角，再加上本身是弧线，运用XOY平面建立的曲面是不能满足要求的，相当于水平面的切割，这会导致模型的切面尺寸偏大，因此要沿弧线走向建立平面，再用平面对塔拱部分进行切割。
        （四）移动已定义用户坐标系（UCS）
        在空间异形结构中，建立与弧线的切线垂直的平面是比较困难的，但如果移动坐标系，使得弧线所在的平面落在XOY平面上，弧线的圆心为坐标原点，那么XOZ平面、YOZ平面就会绕圆心对弧线进行切割，这样即可获得设计截面尺寸，这对施工时的钢筋、模板等材料下料，提供了准确的数据，也为测量人员提供方便现场施工的控制点。
        （五）塔拱施工异形钢结构支撑架尺寸及平面位置的确定
        在桥梁结构施工中，会用到异形钢结构支撑架来支撑塔拱的施工荷载，而异形钢结构支撑架尺寸及平面位置的确定，直接影响塔拱施工时的受力及施工进度，运用三维体切，在异形钢结构支撑架的位置对塔拱结构模型进行竖向切割，可以获得相应位置塔拱结构的倾角、断面形式、点位坐标，继而才可以对异形钢架进行设计，这一点的运用直接为塔拱的平行施工提供了可行性。
        三、空间异形钢筋混凝土结构施工中Revit建模技术的运用
        （一）三维建模
        三维建模运用到的软件有：Revit、AutoCAD，结合设计单位提供的钢筋混凝土控制点，Revit采用“自适应常规模型”族进行建模导入到结构项目中。
        （二）提取空间异形钢筋混凝土结构中劲形骨架线形
        劲形骨架是塔身施工时，固定钢筋的支架，起到控制钢筋线形、点位的作用，因此劲形骨架生产加工的线形尺寸是否与现场实际相匹配，这点尤为重要，利用建立好的Revit模型，通过载入轮廓族（族内建立的轮廓线应做好以原点为参照的位置选取）进行放样建模，劲形骨架的模型建立完成，应转换为线框模式导出DWG格式，再用DWG图纸给劲形骨架加工厂进行生产。
        （三）钢筋保护层控制
        运用投影点的方法将劲形骨架吊装到位，安装好劲形骨架之后，每节段设置两层钢筋保护层控制点，将反光贴放置在劲形骨架相应的标高上，收集每层反光贴的点位坐标，通过坐标换算，将反光贴的绝对坐标建立在Revit空间异形结构项目中，与模型结合，继而可以直接量取反光贴的点位到混凝土边缘的距离，实现了钢筋保护层控制，这一点的运用较传统的依赖劲形骨架好在提前控制，对混凝土表面位置做好标识，让施工人员更准确的把握钢筋安装位置。
        （四）锚块点位坐标提取
        将模型建立好后，运用注释里的高程点坐标即可获取斜拉索锚块的点位坐标。
        四、结束语
        桥梁项目中空间点位的控制，是直接影响整个结构的质量，因此对于受力最重要的塔身空间异形结构的空间定位的准确性、适用性、可控性要给予高度的重视，在空间异形钢筋混凝土塔柱结构施工中加入BIM技术，是对大桥结构质量一种保障措施，也是质量提高的一项重要措施。