浅谈BIM技术在正交井字梁弧形结构梁板标高二次优化中的
应用
摘要：成都广汇雪莲堂美术馆项目属于博物馆类项目。为体现其模拟“蜀山”连绵起伏的设计理念，美术馆一层及附属用房采用钢筋混凝土正交井字梁弧形种植屋面结构，该类型屋面在平面和立面上均为不规则的曲形。如此大面积的不规则弧形种植屋面，在国内尚不多见，具有一定施工难度。本文简单介绍了在本工程屋面主体结构施工过程中，应用BIM技术，以BIM模型为载体，进行标高优化及控制的一种方法，并总结了一些做法及经验，可供类似工程借鉴学习。 关键词：弧形屋面；BIM技术；标高优化及控制
1、工程概况
成都广汇雪莲堂美术馆主体结构为钢筋混凝土-钢桁架组合结构，上部展厅采用两个核心筒支撑钢桁架承载方案。其中美术馆一层及附属用房屋面为钢筋混凝土结构不规则弧形屋面。弧形屋面板厚150mm，最大坡度约13.65°，分为6栋单体，总投影面积13084㎡，底模板面积14505㎡。 2、设计方案概述
曲形屋面面积大且标高过渡不大，最大坡度约13.65°，一般坡度约6.78°。因此设计单位利用曲线是无数段直线构成的原理，采用“以直代曲”的方式，在X和Y两个方向上以4.2m(二分之一轴网跨度）为边长，形成网格来进行标高控制。 3、设计方案优化必要性分析
设计图纸给出的给出的网格标高控制点在轴线相交处，且标高非常复杂。必须由总包深化设计部综合各方意见，提前深化优化设计。 3.1 梁模板标高优化必要性分析
3.1.1 模板标高控制难度大，因图纸给出的标高在轴线相交处，而在现场标高传递的过程中，这种部位是无法得到的，往往需要将标高定位到节点相交处梁模板底模板上，因此需要进行一定的理论计算，这种理论在很难现场班组长完成。 3.1.2 当相交梁高相同时，底模板相交线形成一个倒多边形棱锥，棱锥的底边数取决于节点处相交梁的数量。既给施工带来极大的难度，又使得主次梁节点处支模架立杆无法支撑。
3.1.3 本工程采用圆木模板，对于圆柱与梁相交节点位置，不同方向的梁底模标高不同，会给节点位置模板拼装带来相当大的难度影响工效，同时带来大量的圆木模板和节点处普通模板的切割，既不经济又不环保。方柱与多条梁相交节点也存在类似情况。
3.1.4 屋面结构的其他节点，如不规则多梁相交处节点、轴网转换处梁相交节点、弧形边梁及周边梁节点等，标高不易计算，且模板切割量大。 3.2 板模板标高优化必要性分析
板模板控制点标高优化是以梁模板标高为基础的。正交框架梁分割而成的矩形模板，需选取其四个角点作为控制标高，此标高需依据图纸进行偏移计算。当屋面梁分部不规则时，尤其是存在弧形梁的时候，分割而成的板模板控制标高不好确定，需分别确定控制点进行优化。 4、施工方案概述
根据设计院下发的工程图纸，运用BIM技术建立模型，通过查看模型，并结
合现场施工经验，确定需要深化的标高控制点。标注出标高控制点之后，在不影响结构质量安全且便于施工的前提下，对梁板标高控制点进行标注及二次优化，根据优化后的模型，形成施工图纸，经设计院审批后交劳务实施。 5、施工方案实施 5.1 结构优化流程
5.1.1 梁模板标高优化流程
原施工图纸审核→屋面结构BIM模型建立→依据经验及模型确定梁标高控制点类型→在模型上确定梁模板标高控制节点→梁模板标高控制节点标高标注→梁节点标高优化→导出优化后的施工图→报设计院审核通过→下发作业班组及现场交底
5.1.2 板模板标高优化流程
板模板标高控制点选取与计算→模板折向布置→控制点标注，形成图纸 →导出优化后的施工图→报设计院审核通过→下发作业班组及现场交底 5.2 原施工图纸审核
对原施工图纸审核，重点关注图纸中可能出现的问题，如明显与建筑总体坡度不符的节点标高、梁宽大于圆柱截面直径、同一根圆柱上方有六根及六根以上的梁相交的情况，并形成图纸会审记录，向设计院提出，将一些比较基本的问题提前解决。
5.3 屋面结构BIM模型建立
使用revit 2016软件进行建模，依据图纸给出的标高，依次生成楼板以及梁、柱结构。下图为建立的美术馆结构模型。在建模量比较大时可以采用建立工作集并云协同的方式。
图5-1 等高梁相交节点标高控制点
图5-3 方柱梁柱节点标高控制点 5.4 梁模板标高优化
5.4.1 确定标高控制点类型
依据现场施工经验及可视化模型，将可深化的标高控制点归纳为以下三种类型：
5.4.1.1 等高梁相交节点
考虑安全及施工方便，将梁相交节点相交位置梁模板优化成平板，拾取梁相交节点、梁柱节点边线与四周梁中线的交点为高程控制点。 5.4.1.2 柱梁相交节点
原图纸在轴线相交处的标高，通过计算传导到柱四边，尤其是在发生柱梁相交不规则情况下，理论数值往往很难推导。因此在保证结构安全的前提下，有必要对此类节点提前进行深化。 5.4.1.3 其他不规则节点
其他三类不规则梁节点，如图5-3、图5-4所示：
图5-3 不规则多梁相交处节点标高控制点
图5-4 轴网转换处梁相交节点标高控制点
5.4.2 模型中确定具体的标高控制点，并进行标注
将控制点绘制在CAD图纸上后，导入revit软件中，即可进行标高标注。标注时需注意将注释参数设置为对构件底标高。
图5-5 生成标高控制点高程（局部） 5.4.3 节点控制标高优化
经与设计院确定后，标高优化的标准如下：
所有框架梁截面均不存在扭转，因此可用梁中线底标高代替梁两端标高；优化点的选取要便于拉线和铅锤悬吊，以便于标高传递和定位、垂直度等的复核； 梁与梁相交处节点标高不同时，依据原图纸计算出的标高相差不超过30mm时，需统一，尽量不减小梁截面高度，增大梁高度不宜超过30mm，保持保护层厚度不变，钢筋位置随之发生改变；
柱与梁相交节点，尤其是采用单价较高的圆木模板的圆柱，需尽量对与柱相交的梁中线底标高进行优化，在依据原图纸计算出的标高相差不超过50mm时，需统一,尽量不减小梁截面高度，增大梁高度不宜超过30mm，保持保护层厚度不变，钢筋位置随之发生改变；
标高深化超过2)、3）中约定的范围时，需报设计院进行复核，采取适当进行处理；
图5-6 节点标高控制点进一步优化示意 5.4.4 导出优化后施工图，审核修改
根据深化设计结果，导出图纸，报设计院审批，并对其中有异议的地方，综合施工及设计的因素协商修改，最终定稿。 5.4.5 下发图纸，技术交底
采用下发二维图纸、现场二维码、轻量化模型移动端及现场专项施工、安全技术交底等方式，保证现场领会深化设计意图，确保实施。 5.5 板模板标高优化
5.5.1 板模板标高控制点选取与计算
板模板标高控制点应位于梁侧模顶。依据本文5.4.3中述及的原则，梁截面不发生扭转，因此在控制点同一截面各处底模板标高相同。因此梁顶标高（h）的计算公式为：
h=梁侧模底标高+梁高-板厚=标高控制点标高+梁高-板厚 5.5.2 模板折向布置
发现屋面中间框架梁分割而成的板模板四个角点标高互不相同，四点不共面，将形成空间凸四边形，而不是平面四边形。实际施工时，需在空间凸四边形对角线位置形成两块平面三角形折板。依据空间凸四边形性质，以两根不同的对角线为界，折板有两种形成方式。经过与设计院的沟通，设计院已经考虑过一定的余量，因此折向的改变并不影响结构安全。
通过模型对不同的折向观感进行比较，确定了折线方向垂直于屋面流水坡度的布置原则。
5.5.3 控制点标注，形成图纸
对控制点进行标注，形成施工图纸。 5.5.4 导出优化后施工图，审核修改
根据深化设计结果，导出图纸，报设计院审批，并对其中有异议的地方，综合施工及设计的因素协商修改，最终定稿。 5.5.5 下发图纸，技术交底
浅谈BIM技术在正交井字梁弧形结构梁板标高二次优化中的应用
