介绍
随着国民经济提质增效调整，传统混凝土建筑正逐步向绿色钢结构+建筑转型。钢结构广泛应用于钢结构装配式房地产项目、大型TOD、超高层、体育场馆、交通枢纽项目等。可施工BIM在钢结构+建筑的成本控制、施工周期和质量控制方面发挥了实际作用。 ，深度赋能钢结构+工程。本期重点以设计咨询公司已实施的PCS深化工程北京城市副中心办公楼二期钢结构BIM应用为例，推动BIM技术的应用和推广。可构建 BIM 的深度支持钢结构项目。
项目概况
北京副中心办公区二期166、170地块是设计咨询公司承接的钢结构装配式BIM业务。经过两个月的不断努力，他们成功获胜。该项目建筑面积约16万平方米，地下3层，地上9层。地下结构为“钢梁柱+混凝土”的强钢混凝土结构。连接地下结构与钢结构的钢筋数量巨大，连接点多样，结构极其复杂。 ，这就是项目实施的难点。
在该项目中，通过配合设计院出具合理化联合设计建议，配合钢结构生产单位解决生产的难点和痛点，并与项目部对接，在满足设计要求的同时方便施工，优化安装顺序和节点优化，形成可搭建的BIM模型和加工安装图纸，优化设计，简化生产，方便安装，降低施工成本，提高工程进度和质量。
可构建的 BIM 模型
我们通常所说的BIM就是建筑信息模型（Building Information Modeling），它包含了不同粒度的信息模型。在施工阶段，不同专业、不同阶段有不同的BIM粒度要求。这样就能满足不同的施工要求。使用细粒度BIM并充分考虑并赋予采购、加工和安装信息的模型称为可建造模型。
可施工BIM是一种满足施工要求的BIM模型。其深度和相关信息模型是完全可实现的。这样的模型充分考虑了项目的成本、项目的可行性、项目的建设进度、项目的质量。理论上，所有项目都可以使用建模方法达到可施工BIM的水平，但并不是所有项目都需要实现可施工BIM。由于钢结构+项目中的钢结构件基本采用标准型材和节点连接，比较统一，非常适合可施工BIM的创建条件。可构建的BIM模型节点如下所示。
▲支撑下方钢梁、柱和钢筋的可施工模型
▲钢梁、柱与钢筋连接的可施工模型
▲钢结构楼板钢梁、钢柱的可搭建模型
▲钢框架梁的可搭建模型
▲ 柱纵筋贯通搭接板模型
▲柱箍筋贯通梁腹板模型
▲梁筋与柱顶连接模型
▲柱间支撑位置钢梁柱模型
▲钢结构柱支撑模型
▲双排钢柱钢架及钢筋模型
▲钢梁与钢筋连接钢柱模型
在建设项目成本控制管理中的应用优势
项目的总体成本控制是在项目初始成本估算阶段形成的。北京城市副中心项目的BIM业务处于施工图和施工阶段，因此这里主要从施工图优化、构件制造和安装的角度介绍该项目。实施阶段的成本控制。
主要材料合理化建议
项目前期，首先利用TEKLA软件对施工图进行初步建模，计算主要材料整体用钢量，重点在钢材规格、批量、板宽规格等方面进行优化，和特殊材料。
对于型钢规范中的焊接型钢，建议采用热轧型钢或类似截面的高频焊接型钢。这样可以降低型钢的整体成本，缩短焊接型钢的焊接周期。
对于型钢批次，主要目的是合并较小批次次要件的规格，代之以截面接近大批次的型钢。小批量型材采购成本较高。如果批次过多，会导致部分批次物料到货时间不够。良好的控制影响整个项目的加工周期。
对于特殊材料部分，主要建议使用常规材料或替代常规材料。特殊材料价格较高，采购周期较长。减少特殊材料的使用，有利于降低施工成本，保证整体工期。
在板材宽度规格方面，主要是控制板材的长度、宽度和厚度。对于特殊板宽，需要尽可能优化至常规板宽，尽量减少特殊板宽的使用，从而减少板材的轧制周期，降低超长、超宽的风险。板材引起的材料价格上涨。
主要材料的优化主要涉及通过软件快速建模，利用TEKLA软件快速出具材料清单、报告、模型过滤统计等。对主材情况进行统计分析，提出合理化建议，从而降低主材成本，缩短主材时间。钢材轧制、订货周期钢结构牛腿，控制钢结构工程综合成本。
关键焊缝合理化建议
对于钢结构工程来说，影响构件加工成本的重要因素之一是整个工程的焊接量。优化项目整体焊接量对于控制加工周期和加工成本具有重要意义。大多数结构设计中对钢结构的一般描述都会表明钢结构主要材料的主要焊缝是全熔透焊缝。这种笼统的描述大大增加了无效焊接的数量和焊接成本。过度的焊接对母材有严重的热影响，对整个工程的质量不利。针对这种情况，我们可以利用TEKLA的焊缝建模和焊缝统计，配合相关焊缝的力学分析，在允许的范围内确定柱、梁等构件主要焊缝的坡口形式和充分熔化。相关规格。应合理优化熔深范围钢结构牛腿，减少必要的全熔深范围和焊腿高度，从而减少整个工程的焊缝填充量，降低加工周期和成本。
关键复杂节点的理性建议
通过tekla建模对复杂节点进行三维模拟，结合钢结构的加工工艺、焊接空间和现场施工流程分析复杂节点的合理性，合理优化复杂节点的焊接顺序和分区设置，并预留焊接操作空间，方便构件加工和现场安装，缩短复杂节点的制造成本和生产安全周期，从而缩短工程建设周期。
部件主体开孔的合理建议
钢结构构件上常见有螺栓孔和钢筋孔。如果构件主体上有密集的加固孔，则会对主体上的应力产生不利影响。由于构件主体体积和重量较大，主体钻孔周期占整个构件加工的1/3，往往受到钻孔设备和钻孔工艺的影响。整个零件的加工周期。这时就需要对大量主体的加固孔进行优化。通过钢筋的结构，减少了主体上的开孔数量，加快了构件的加工速度，增加了构件的加工周期，降低了构件的加工成本。
关于钢构件加工相关问题的建议
使用Tekla对整个构件进行三维建模，准确提取各个构件的重量，并匹配现场塔吊的起重量覆盖范围，确定构件卸载、转场、安装的合理重量，确保现场构件能够通过塔吊顺利安装。 。
利用三维模型模拟比较运输车辆上部件的不同放置和组合方式，形成最佳的运输放置和组合方案，从而减少运输次数，缩短运输周期，降低运输成本。
以上成本控制内容只是可施工BIM的部分应用。可施工BIM的成本控制可以在设计方案比选、结构选型比对、施工管理优化、施工过程分析、施工技术效率创造等方面创造价值。优势，这些需要结合项目的特点，选择合理的价值点，通过可施工的BIM来辅助实施。
复杂施工节点中的控制点
钢结构+工程影响进度的主要环节包括钢结构制作、现场钢结构安装、钢筋切割、钢筋与钢结构现场交叉施工等。主要难点在于钢梁柱与地下混凝土的交叉施工。钢筋与钢结构的连接结构复杂，给设计、生产和施工带来了巨大的挑战。如何合理处理钢结构与钢筋的交叉工作是控制的关键。钢结构工程的重要环节。
柱纵筋箍筋布置
钢框架柱的纵筋布置与一般混凝土柱不同。钢框架柱周围柱的纵向钢筋需考虑纵向箍筋沿钢框架边缘的通道。因此，纵向钢筋不可能四周均匀分布。 ，需要根据钢架的尺寸进行调整。如下图所示，钢框架翼缘之间的纵筋可均匀分布，但钢框架翼缘范围外的纵筋间距较小。
柱纵筋通过梁连接板
钢柱纵向钢筋穿过梁搭接板时，如果搭接板为多层，现场钢筋将难以通过。一般需要加大搭接板的开口或留出间隙，以利于现场钢筋的通过。
柱箍筋及钢梁连接板
节点核心区的柱箍筋是为了保证箍筋的有效性。通常，设计要求马镫为全肢马镫。由于钢梁腹板阻碍了箍筋的连续性，因此箍筋位置一般采用焊接。要搭接板，请将箍筋焊接到夹板上。当使用多肢箍筋时，部分箍筋通常穿过梁腹板中的开口。然而，箍筋通常是断开的，然后重叠或焊接。这种情况下，开箍筋孔时应采用垂直长孔，以方便。两个箍筋可以同时穿过腹板。
梁纵筋箍筋连接
梁的上、下铁一般通过搭接板或套筒与钢架连接。这受到梁保护层厚度的限制。当搭接板需要深入梁时，下铁搭接板下表面到梁底部的距离必须大于保护层。层厚，因此需要将根部下铁提升一定距离进行现场焊接。或者，下铁采用仰焊，根据保护层厚度+箍筋+下铁尺寸确定搭接板的位置。
梁扭转连接
一般梁扭杆需要承受梁腹板的扭矩，设计上对连接和锚固要求较高。一般当扭杆锚固长度不够，或不方便锚固时，会根据扭杆直径和位置使用搭接板。形式采用现场焊接。
墙体加固连接
当墙体水平分布筋和垂直分布筋的锚固长度不够时，一般采用钢筋搭接板进行现场焊接处理，如下图所示。
这些小型施工控制点仅在技术层面进行控制。事实上，在施工过程中，利用可建BIM技术实现各方协作，协调各方实时沟通渠道，让BIM数字化信息流向各专业。关注每个施工群体的需求，进而产生价值，是可施工BIM的最终方向。
钢结构与钢筋连接中出现的常见问题
柱纵筋与梁筋的冲突
当钢柱牛腿处的柱纵筋采用套筒与梁翼缘连接，且梁翼缘上下铁也采用套筒与钢柱翼缘连接时，容易造成柱纵筋应与梁纵筋精确对齐。 ，如果柱子或梁的钢筋连接单独没有问题，当加工完成并现场会完后，无法避免两个方向的套筒位置在同一平面上，导致需要现场重新焊接套筒才能更换。
现场吊挂处的弯曲钢筋不能用套筒连接
钢架上的套筒一般与构件焊接在一起。组件安装后，套筒不能移动。现场安装钢筋时，需要通过将钢筋沿套筒轴线旋转并弯曲来紧固钢筋螺纹和套筒。由于施工空间有限，钢筋无法旋转，无法与套筒连接。遇到这种情况，就需要将套筒更换为搭接板，将弯曲的钢筋连接起来。
梁端套筒的整体使用需要根据箍筋腿的数量确定上下排钢筋的布置。
当梁筋采用搭接板时，无需考虑上下铁的布置，只要保证搭接板的标高即可。但当梁端钢筋全部套接，且梁的上下铁杆根数不同时，往往会采用上下铁杆。由于箍筋按数量均匀分布的错误，导致箍筋的四个角与上、下铁杆不接触的问题。在这种情况下，需要根据箍筋腿的数量来确定上铁和下铁之间的对准关系。确定对应关系后，即可进一步确定套筒的位置。如果允许的话，最好使用搭接板，以避免这种隐患。
通过可施工BIM技术的应用，提高了科学的项目管理技能，解决了复杂钢混结构项目现场钢结构和钢筋横切的突出问题，缩短了施工周期，设计咨询公司展示了其在建筑工业化和钢结构方面的专业知识。结构装配式可施工BIM技术的应用强度。
BIM技术可以按照设计师的要求进行表达，但它不能取代思维。它可以代替手工计算，但不能代替专业能力。它可以预测项目的工期，但不能自动反馈问题。我们还处于BIM与AI尚未充分协同的阶段。在这个时代，做好BIM不仅需要会使用BIM软件，更重要的是提升自己的专业能力。
