CN110258803A - 一种基于bim技术的穹顶钢结构安装施工方法 - Google Patents

一种基于bim技术的穹顶钢结构安装施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，包括以下步骤：熟悉穹顶钢结构设计图纸，通过计算机对钢结构参数进行计算和深化设计，形成BIM三维大样图；根据深化设计的BIM三维大样图，进行钢结构杆件的生产和加工；根据合理的结构位置安装支撑格构柱，根据三维放样图在临时支撑格构柱顶端安装穹顶顶部结构，再安装经向钢梁杆件，再安装纬向钢梁杆件，安装过程中持续对三维坐标进行测量与调整，最后进行焊接固定；卸载临时支撑格构柱，再卸载胎架上的千斤顶，卸载过程中进行各控制点的情况监测。本发明使得拼装的穹顶钢结构精准度较高，稳定性好，并缩短工程所消耗的时间，降低施工成本。

Description

一种基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体为一种基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法。
背景技术
钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。而穹顶钢结构由于可以获得大跨度的空间、优越的采光以及气魄大气的建筑效果，得到了设计师的青睐，使大跨度穹顶钢结构在现代建筑中得到了广泛的应用。随着建筑规模的日趋增大，穹顶钢结构的跨度也越来越大，高度越来越高，在大型商业中心等建筑中，跨度达数十米、离地高度数十米的大跨度穹顶钢结构应用甚为广泛。
目前因为穹顶钢结构建筑跨度的越大高度越大，导致穹顶钢结构的结构复杂，在安装的过程中，通过人工或者简单仪器来确认穹顶顶部和各钢梁杆件位置，安装部位的参与单位过多，相互之间信息传递不到位不及时或者是错误，导致最终施工难度大，安装不方便，造价昂贵的同时起到的支撑效果较差，安装好后的穹顶钢结构存在较大的危险性。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，通过计算机对穹顶钢结构设计图纸进行BIM三维放样，根据放样分割的尺寸生产加工钢结构杆件，根据三维放样图进行杆件的拼装，使得拼装的穹顶钢结构精准度较高，稳定性好，并缩短工程所消耗的时间，降低施工成本。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，包括以下步骤：
步骤1.熟悉穹顶钢结构设计图纸，通过计算机对钢结构参数进行计算和深化设计，形成BIM三维大样图；
步骤2.根据深化设计的BIM三维大样图，进行钢结构杆件的生产和加工；
步骤3.根据合理的结构位置安装支撑格构柱，根据三维放样图在临时支撑格构柱顶端安装穹顶顶部结构，再安装经向钢梁杆件，再安装纬向钢梁杆件，安装过程中持续对三维坐标进行测量与调整，最后进行焊接固定；
步骤4. 卸载临时支撑格构柱，再卸载胎架上的千斤顶，卸载过程中进行各控制点的情况监测。
优选的，在步骤1中，所述钢结构的参数包括受力杆件的位置、角度、标高和具体节点连接方式。
优选的，在步骤2中，所述钢结构杆件包括穹顶顶部杆件、经向钢梁杆件和纬向钢梁杆件，所述穹顶顶部杆件根据深化图毂节点的编号加工顶部结构钢毂节点，所述经向钢梁杆件根据BIM深化图设置胎架，所述纬向钢梁杆件根据BIM深化图的顶部结构钢毂节点的中心点和角度搭设胎架。
优选的，在步骤3中，所述支撑格构柱的顶标高为顶部结构钢毂节点下部设计标高加上40mm的结构预起拱值，再减去螺栓千斤顶的基本高度和100mm的用于下载后的下挠值。
优选的，在步骤3中，所述经向钢梁杆件分段对称进行安装，所述经向钢梁杆件的分段处设有支撑格构柱支架
优选的，在步骤3中，所述纬向钢梁杆件的安装先安装第一道纬向钢梁杆件组合件，然后安装第二道纬向钢梁杆件组合件，再安装纬向钢梁杆件组合件之间的纬向钢梁杆件。
优选的，在步骤3中，所述纬向钢梁杆件组合件通过横担过渡吊装，所述横担端部各设有一个倒链葫芦。
优选的，在步骤3中，所述钢梁杆件的端部采用衬管焊接，所述钢梁杆件与钢毂连接端开半径为13的长圆孔，所述衬管上焊接直径12mm的圆钢。
优选的，在步骤4中，所述支撑格构柱卸载时对称并同时卸载，通过设置在胎架或支撑格构柱顶端上的可调节支承装置，同步微量下降使荷载平稳转移。
优选的，所述支承点间的距离偏差容许值为该两点间距离的1/2000，且小于等于30mm。
与现有技术相比，采用了上述技术方案的基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，具有如下有益效果：
一、采用本发明的基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，通过BIM技术对穹顶钢结构进行三维放样和模拟拼装，提高了放样下料的精度，减少了误差和拼装时间，提高了拼装的工作效率；
二、在安装钢结构杆件前先搭设临时支撑格构柱，使得钢结构杆件散拼安装的更加精确稳定，减少了安装范围内脚手架的搭设人工和周转材料的使用；
三、在支撑格构柱上先安装穹顶顶部结构和经向钢梁杆件，再在各经向钢梁杆件之间逐一安装纬向钢梁杆件，使得整个工程工序减少，安装起来顺序叫规律，降低了施工的难度。
附图说明
图1为本发明基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法实施例的工艺流程图；
图2为本实施例中基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法的BIM三维图；
图3为本实施例中经向钢梁杆件的安装示意图。
附图标记：1、穹顶顶部杆件；2、经向钢梁杆件；3、纬向钢梁杆件；4、支撑格构柱；5、可调节支承装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示为基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法的工艺流程图，包括以下步骤：步骤1.熟悉穹顶钢结构设计图纸，通过计算机对钢结构受力杆件的位置、角度、标高和具体节点连接方式等参数进行计算和深化设计，形成如图2所示的BIM三维大样图；
步骤2.根据深化设计的BIM三维大样图，进行钢结构杆件包括穹顶顶部杆件1、经向钢梁杆件2和纬向钢梁杆件3的生产和加工。穹顶顶部杆件1根据深化图毂节点的编号加工顶部结构钢毂节点，在毂体外部在加劲板的位置做好标记和节点编号。经向钢梁杆件2根据BIM深化图设置胎架，在地面上1:1实样划定位线。纬向钢梁杆件3根据BIM深化图的顶部结构钢毂节点的中心点和角度搭设胎架，在地面上1:1实样划定位线。
步骤3.根据合理的结构位置，经过结构设计和计算来安装临时支撑格构柱4，支撑格构柱4的顶标高应为顶部结构钢毂节点下部设计标高加上40mm的结构预起拱值，再减去可调节支承装置5的基本高度和100mm的用于下载后的下挠值。在中央临时支撑格构柱4顶端设置多只可调节支承装置5，调整可调节支承装置5的顶杆顶标高，再在可调节支承装置5上安装穹顶顶部多边形结构。
再安装经向钢梁杆件2，如图3所示为经向钢梁杆件2的安装示意图，经向钢梁杆件2分2-3段出厂安装，安装时要按“分段、对称”的原则安装；根据分段处的三维坐标，在分段处设支撑格构柱4支架，格构柱支架上设置可调节支承装置5来调整节点处的标高，将分段的经向钢梁杆件2的端部架设在支撑格构柱4上，与另一分段的经向钢梁杆件2的端部进行焊接。
再安装纬向钢梁杆件3，安装时，先安装第一道纬向钢梁杆件3组合件，然后安装第二道纬向钢梁杆件3组合件，再安装纬向钢梁杆件3组合件之间的纬向钢梁杆件3。纬向钢梁杆件3拼成组合件后，为了防止吊装变形，吊装时需利用横担过渡吊装，并在横担两端各设置一个2吨倒链葫芦，用来调整被吊纬向钢梁杆件3组合件的倾斜角度，保证杆件呈水平状态。
安装过程中必须持续对经向钢梁杆件2的分段接头处的三维坐标进行复核，同全站仪或经纬仪配合水准仪进行三维坐标的测量与复核，如有偏差在焊接固定前进行调整。当经向钢梁杆件2安装完成后，对顶部结构钢毂节点的三维坐标复核后，再安装纬向钢梁杆件3。纬向钢梁杆件3安装过程中，同样需要持续采用全站仪或经纬仪配合水准仪对现场接头处的三维坐标进行测量与复核。
安装结束后对钢梁杆件各节点进行焊接，圆柱体钢毂节点的焊接，钢梁杆件端头采用衬管焊接，杆件与钢毂连接端开直径26mm的长圆孔，衬管上焊接直径12mm的圆钢，用于调整杆件与钢毂之间的间隙。焊接材料根据设计图纸要求选用，一般钢结构材料的材质为Q235B，焊接材料宜选用直径3.2mm的E4303焊条和E501T-1药芯焊丝，并且钢结构杆件与钢毂之间的所有焊接焊缝质量等级均为一级焊缝。
步骤4. 卸载临时支撑格构柱4，再卸载胎架上的可调节支承装置5，卸载过程中进行各控制点的情况监测。卸载时先卸载经向钢梁杆件2下的支撑格构柱4，卸载时应对称、同时卸载，通过设置在胎架或支撑格构柱4顶端上的可调节支承装置5，在本实施例中，使用螺旋式千斤顶作为可调节支承装置5，同步微量下降的原则，来实现荷载平稳转移。经向钢梁杆件2下的支撑卸载完成后，再卸载胎架上的可调节支承装置5。在卸载的过程中需要对支架、壳体和位移进行全过程监测。
按照穹顶钢结构的设计图纸，采用计算机进行BIM三维放样和模拟拼装，确认无误后根据放样尺寸生产和加工钢结构杆件；在安装场地搭设临时支撑格构柱4，在支撑格构柱4上先安装穹顶顶部结构，再在经向钢梁杆件2分段处的三维坐标点架设支撑格构柱4，再在支撑格构柱4顶端安装焊接经向钢梁杆件2，形成穹顶钢结构整体框架，再在各经向钢梁杆件2之间根据纬向钢梁杆件3的安装顺序逐一安装纬向钢梁杆件3，最终形成完整的穹顶钢结构体系，支承点间的距离偏差容许值为该两点间距离的两千分之一，且小于等于30毫米，验收合格后卸载并拆除临时支撑格构柱4。
以上是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1.熟悉穹顶钢结构设计图纸，通过计算机对钢结构参数进行计算和深化设计，形成BIM三维大样图；
步骤2.根据深化设计的BIM三维大样图，进行钢结构杆件的生产和加工；
步骤3.根据合理的结构位置安装支撑格构柱（4），在临时支撑格构柱（4）顶端安装穹顶顶部结构，再安装经向钢梁杆件（2），再安装纬向钢梁杆件（3），安装过程中持续对三维坐标进行测量与调整，最后进行焊接固定；
步骤4. 卸载临时支撑格构柱（4），再卸载胎架上的可调节支承装置5，卸载过程中进行各控制点的情况监测。
2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，其特征在于：在步骤1中，所述钢结构的参数包括受力杆件的位置、角度、标高和具体节点连接方式。
3.根据权利要求1所述的基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，其特征在于：在步骤2中，所述钢结构杆件包括穹顶顶部杆件（1）、经向钢梁杆件（2）和纬向钢梁杆件（3），所述穹顶顶部杆件（1）根据深化图毂节点的编号加工顶部结构钢毂节点，所述经向钢梁杆件（2）根据BIM深化图设置胎架，所述纬向钢梁杆件（3）根据BIM深化图的顶部结构钢毂节点的中心点和角度搭设胎架。
4.根据权利要求3所述的基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，其特征在于：在步骤3中，所述支撑格构柱（4）的顶标高为顶部结构钢毂节点下部设计标高加上40mm的结构预起拱值，再减去可调节支承装置5的基本高度和100mm的用于下载后的下挠值。
5.根据权利要求1所述的基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，其特征在于：在步骤3中，所述经向钢梁杆件（2）分段对称进行安装，所述经向钢梁杆件（2）的分段处设有支撑格构柱（4）支架。
6.根据权利要求1所述的基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，其特征在于：在步骤3中，所述纬向钢梁杆件（3）的安装先安装第一道纬向钢梁杆件（3）组合件，然后安装第二道纬向钢梁杆件（3）组合件，再安装纬向钢梁杆件（3）组合件之间的纬向钢梁杆件（3）。
7.根据权利要求6所述的基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，其特征在于：在步骤3中，所述纬向钢梁杆件（3）组合件通过横担过渡吊装，所述横担端部各设有一个倒链葫芦。
8.根据权利要求1所述的基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，其特征在于：在步骤3中，所述钢梁杆件的端部采用衬管焊接，所述钢梁杆件与钢毂连接端开半径为13的长圆孔，所述衬管上焊接直径12mm的圆钢。
9.根据权利要求1所述的基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，其特征在于：在步骤4中，所述支撑格构柱（4）卸载时对称并同时卸载，通过设置在胎架或支撑格构柱（4）顶端上的可调节支承装置，同步微量下降使荷载平稳转移。
10.根据权利要求1所述的基于BIM技术的穹顶钢结构安装施工方法，其特征在于：所述支承点间的距离偏差容许值为该两点间距离的两千分之一，且小于等于30毫米。
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