BIM技术在钢结构车站施工中的应用.pdf

江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤建造业的迅速发展袁推动了技术的创新遥 BIM渊Building Information Model冤技术通过不断的应用和发展袁其优势得到彰显袁对于 BIM 的研究也逐步深入尧全面1-5遥 芜湖市轨道交通 1 号线 6 标段共含有 7 座钢结构车站袁 钢结构的特征与其它结构不同袁在施工过程中问题较多遥 同时车站均为路中高架 3 层侧式站台袁施工条件较为复杂袁用 BIM 技术来指导钢结构车站的施工6-10袁有效解决了复杂条件下钢结构车站施工中存在的诸多问题袁 加快了工程进度尧提高了工程质量尧节约了投资袁具有十分重要的现实意义遥1工程概况芜湖市轨道交通项目第四项目位于芜湖市北部的经济技术开发区袁施工内容包括 1 号线 6 标段的保顺路站尧华山路站尧泰山路站尧衡山路站尧龙山路站尧鞍山路站尧港湾路站及起点保华尧华泰尧泰衡尧衡龙尧龙鞍尧鞍港袁7 站 6 区间的土建施BIM 技术在钢结构车站施工中的应用李永敬渊中铁渊上海冤投资集团有限公司 袁上海200000冤摘要随着 BIM 技术的推广与发展袁该技术对不同类型工程的应用指导类研究也在不断深入遥 芜湖市轨道交通 1 号线 6 标段共含有 7 座钢结构车站袁 均为路中高架 3 层侧式站台遥 钢结构车站施工过程中引入 BIM 技术袁包括搭建 BIM 钢结构模型袁进行深化设计袁利用 BIM 软件模拟计算袁进行吊装方案设计遥 同时袁对处于复杂环境下的特殊车站袁采用 BIM 技术优化施工方案袁提高施工质量袁确保施工安全遥BIM 技术在钢结构车站施工中的应用袁成功解决了实际问题袁克服了复杂条件下车站钢结构施工的难题袁可为今后的钢结构车站施工提供技术参数和施工经验遥关键词钢结构车站曰BIM 技术曰模拟计算曰施工方案曰技术参数中图分类号 TU741文献标志码 B文章编号1005-6270渊20圆3冤03-0064-05Application of BIM Technology in the Construction of Steel Structure StationLI Yongjing(China Railway渊Shanghai冤Investtment Group Co.,Ltd,Shanghai 200000 China)Abstract院With the development and application of BIM technology,the research of BIM application guidancefor different types of engineering is also deepening.Section 6 of Wuhu Rail Transit Line 1 contains 7 steelstructure stations which are three layers elevated side platform in the middle of the road.BIM technology isintroduced in the construction process of steel structure station,including building steel structure model todeepen the design,BIM simulation to design hoisting scheme.At the same time,BIM technology is used tooptimize the construction scheme of the special station in the complex environment,improve the constructionquality and ensure the construction safety.The application of BIM technology in the construction of steelstructure stations solved practical problems,overcame the difficulties in the construction of steel structure ofstations in complex conditions,and provided technical parameters and construction experience for the futureconstruction of steel structure stations.Keywords院steelstructurestation曰BIMtechnology曰simulationcalculation曰constructionscheme曰technicalparameters收稿日期圆园22鄄12鄄05作者简介李永敬袁男渊1974-冤袁中铁渊上海冤投资集团有限公司袁高级工程师袁从事项目管理工作遥64江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤工袁 里程范围为 DK0+000耀DK9+360.1袁 线路全长9.360 1 km袁平面示意图如图 1 所示遥2钢结构深化设计中的应用芜湖市轨道交通 1 号线 6 标段的 7 座车站袁均为路中高架 3 层侧式站台袁在钢结构深化设计过程中袁 采用 BIM 技术建立钢结构车站模型参数信息渊图 2冤袁生成钢结构车站 BIM 模型渊图 3冤遥渊1冤 准确性遥 为确保模型构建准确性袁需严格按照施工图精准定位钢结构平面位置与高程遥渊2冤 精细化遥 为确保模型构建精细化袁需将设计详图中的所有零部构件一一清晰呈现袁 细化到每一个微小的螺栓遥渊3冤建族参数化遥 建族时设定参数变量袁减少重复建筑工作量袁 只需通过修改参数即可实现类似构件的生成遥渊4冤清晰的可视化效果遥Revit 建立的模型细节上展示清晰袁视觉效果良好遥渊5冤更新维护简易化遥 模型可以根据实际情况变化随时进行修改尧调整尧更新遥由于建族参数化程度高袁修改参数可以迅速实现模型的更新维护遥3钢结构吊装方案确定利用 BIM 软件进行钢结构吊装方案设计袁模拟计算拼装单元吊装松钩焊缝长度计算尧悬挑梁松钩焊缝长度计算及拼装马镫计算遥渊1冤拼装单元松钩焊缝长度计算在吊装过程中袁 悬挑端部梁上下翼缘为坡口焊袁左右腹板为螺栓连接袁需验算翼缘处焊缝焊接到多少长度时袁 吊钩可以松开遥 悬挑段梁长度为3.4 m袁重量为 45 t袁如图 4 所示袁计算简图如图 5所示遥通过 BIM 软件模拟计算袁 钢结构吊装的时候建议上下翼缘焊缝焊接长度各达到 1 000 mm 再松钩遥渊2冤悬挑梁松钩焊缝长度计算在吊装过程中袁 悬挑端部梁上下翼缘为坡口焊袁左右腹板为螺栓连接袁需验算翼缘处焊缝焊接到多少长度时袁 吊钩可以松开遥 悬挑段梁长度为7.8 m袁重量为 18.5 t袁如图 6 所示袁计算简图如图 7所示遥通过 BIM 软件模拟计算袁钢结构吊装的时候建议上下翼缘焊缝焊接长度各达到 800 mm 再松钩遥图 1线路平面示意图图 2钢结构车站 BIM 模型信息图 3钢结构车站 BIM 模型图 4吊装方案示意图图 5 计算简图65江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤图 6吊装方案示意图渊3冤马凳受力计算拼装单元在地面拼装过程中需要靠下部马凳支撑袁 如图 8 所示遥 马凳主构件截面为 HW300伊300伊10伊15袁侧向支撑为 C10袁材质均为 Q235遥马凳计算简图如图 9 所示遥考虑马凳自重工况袁设置为DL曰上部拼装单元按 45 t 考虑袁恒荷载组合系数取 1.2袁活荷载组合系数取 1.4袁计算结果如图 10 所示遥 构件最大应力比为 0.12袁满足强度和稳定性要求遥4特殊车站渊泰山路站冤施工方案优化中的应用4.1 泰山路站施工方案优化芜湖市轨道交通 1 号线 6 标段的 7 座车站中袁泰山路站周边施工条件复杂袁 其东侧有 110 kV 高压线尚未拆除袁车站东侧悬挑端渊C 轴冤边缘安装后距高压线仅为 1 m 左右袁 受这些因素影响计划不安装泰山路站东侧渊BC 轴冤悬挑梁渊C 段冤及其上部结构袁仅安装西侧渊AB 轴冤站厅层及管线夹层构件袁西侧站台层构件不安装袁仅灌注 B 段及西侧C 段箱体内混凝土袁其余部位不灌浆遥在西侧悬挑梁渊C 段冤下部安装支撑胎架袁以抵消不对称安装引起的偏心造成中柱侧弯袁车站 BIM 模型如图 11 所示遥经过模拟确定在西侧 A 轴悬挑段下部设置支撑架袁现场仅安装 B 轴二节柱尧三节柱及 AB 轴之间构件袁BC 轴之间构件以及西侧站台层构件暂不安装袁待东侧高压线拆除后安装遥钢结构安装时先吊装 B 段尧C 段悬挑钢梁袁在B 段尧C 段灌注混凝土前安装下部支撑架袁 以降低构件吊装碰撞支撑架导致倾覆的风险遥仅灌注 B 段尧C 段箱体内混凝土袁D 段尧E 段尧F段安装完成并安装锚箱支座袁暂不灌注箱体内混凝土遥B 段因箱体内部有贯通的灌浆孔袁需进行封堵遥4.2支撑架模拟计算支撑架总高度约 8 m袁 采用 椎299伊14 圆管制作袁底部加 BH500伊465伊16伊25 型钢垫梁底座袁长度2.5 m袁如图 12渊a冤所示曰斜支撑采用 C12 槽钢拉结袁底部设置两颗 M20 化学锚栓锚固袁平面外距支撑架 1.5 m 处设置支撑点袁底板采用 PL14 钢板袁加图 7计算简图图 8吊装单元示意图图 9马凳计算简图图 10马凳计算简图渊a冤渊b冤图 11泰山路车站钢结构模型安装示意图66江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤两颗 M20 化学锚栓锚固袁如图 12渊b冤所示曰支撑架上部焊接 PL20伊350伊350 柱顶板袁调整高度不大于200 mm 时采用 PL20伊350 支托板并加劲板曰 调整高度大于 200 mm 时应在柱顶板上部垫钢板渊需焊接固定冤后再焊接支托板遥施工过程中的荷载工况袁 仅考虑构件自重作用遥 在考虑加劲板的作用下袁自重以 1.1 的倍数放大遥 采用 Midas880 进行计算分析遥渊1冤第一步施工计算分析结果第一层安装结束后袁经计算袁支撑杆件最大轴向压缩变形为-0.70 mm袁如图 13 所示袁支撑底部最大支反力为 245 kN袁如图 14 所示袁支撑杆件应力比为 0.08袁如图 15 所示遥渊2冤第二步施工计算分析结果第二层安装结束后袁经计算袁支撑杆件最大轴向压缩变形为-1.34 mm袁如图 16 所示袁支撑底部最大支反力为 463 kN袁如图 17 所示袁支撑杆件应力比为 0.19袁如图 18 所示遥渊a冤纵向截面示意图渊b冤横向截面示意图图 12支架构造示意图图 13第一步施工支撑处最大竖向变形图 14第一步施工支撑处最大反力图 15第一步施工支撑杆件应力比图 16 第二步施工支撑处最大竖向变形图 17 第二步施工支撑处最大反力图 18 第二步施工支撑杆件应力比67江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤1.0D+0.5L+1.0 风压工况下的屈曲荷载系数最小袁最小值为 10.96袁1.0D+1.0BL 工况下的屈曲荷载系数最大袁这与特征值屈曲分析的结论一致遥通过对西看台钢屋盖结构进行特征值屈曲分析和考虑初始缺陷的非线性屈曲分析来考察该钢屋盖结构的整体稳定性袁结果表明袁结构特征值屈曲荷载系数和结构几何非线性屈曲荷载系数均大于 10袁大于网格规程5第 4.3.4 条规定的 4.2袁结构整体稳定性满足规范要求遥6结语文章通过对梅河口体育场西看台钢屋盖结构进行选型分析尧静动力分析尧整体稳定分析袁结果表明袁该屋盖结构体系在各设计工况下构件应力状态及位移均满足规范要求袁结构整体稳定性满足相关规范要求袁该结构能够满足安全适用的要求遥参考文献1 建筑结构荷载规范院GB 50009要2012S.北京院中国建筑工业出版社袁2012.2 吉林梅河口体育场风洞试验研究报告R.哈尔滨院哈尔滨工业大学风洞与浪槽联合实验室袁2017.3 建筑抗震设计规范院GB 50011要2010S.北京院中国建筑工业出版社袁2010.4 钢结构设计规范院GB 50017要2003S.北京院中国计划出版社袁2003.5 空间网格结构技术规程院JGJ 7要2010S.北京院中国建筑工业出版社袁2010.通过计算袁支撑架组合满足受力要求遥5结语文章介绍了 BIM 技术在芜湖市轨道交通 1 号线 6 标段 7 座钢结构车站施工中的应用袁主要结论如下院渊1冤用 BIM 技术建立钢结构车站模型袁通过设置模型参数变量袁 简单方便地实现模型的更新维护袁从而更好地促进钢结构车站的深化设计遥渊2冤综合考虑施工现场情况袁通过 BIM 软件模拟计算袁进行多方案对比分析袁确定钢结构吊装方案袁保证现场施工安全遥渊3冤针对周围施工环境复杂的特殊车站袁采用BIM 技术优化钢结构车站施工方案遥 通过 Mi鄄das880 验算了钢结构车站施工方案中所用支撑架的强度及刚度袁计算结果满足要求遥BIM 技术在芜湖市轨道交通 1 号线 6 标段钢结构车站施工中的成功应用袁 节约了施工成本袁具有显著的推广价值和应用前景袁可为后续钢结构车站的施工提供一定的技术参数及施工经验遥参考文献1 蒋小龙袁杨兵兵.浅析 BIM 技术在建设工程中的应用J.房地产世界袁2022(15):128-130.2 李国强.BIM 技术在装配式钢结构工程中的应用研究J.建材发展导向袁2022袁20(12):139-141.3 张科超袁王珏袁朱秀玲袁孔小勇.BIM 技术在高速公路改扩建工程建设期的应用研究J.公路袁2022袁67(04):287-291.4 孙皓袁司玉林.BIM 技术在城轨工程中的应用研究J.现代城市轨道交通袁2022(04):78-82.5 齐成龙.郑济高铁长清黄河特大桥设计及施工阶段 BIM 技术研究J/OL.铁道标准设计:1-62023-04-27.6 吴江滨袁张欢袁娄巍.BIM 技术在阿斯塔纳轻轨高架车站工程中的应用J.建筑技术开发袁2020袁47(10):87-88.7 彭轶群袁吴丽芬.基于 BIM 技术的钢结构工程项目管理实践J.价值工程袁2019袁38(27):175-177.8 颜沙沙袁钟炜.结合 BIM 技术的大跨钢结构吊装施工应用研究J.智能建筑与智慧城市袁2022(06):21-23.9 雷娟袁韩志超袁杨国威袁韩羽.BIM 技术在北京丰台站钢结构工程中的应用研究J.土木工程信息技术袁2022袁14渊03冤院116-119.10 朱伟华袁武学维袁张含.BIM 技术在超大跨钢结构管廊工程中的应用研究J.建筑袁2022(02):67-68.渊上接第 48 页冤68