可建造BIM深度赋能钢结构+项目 本文授权转载自公众号铁建地产营造社 导 读 跟随国家经济提质增效的调整，传统的混凝土建筑逐步向 绿色钢结构+建筑转换 。钢结构在钢结构装配式地产项目，大型TOD、超高层、体育场馆、交通枢纽项目中大量使用，可建造BIM在钢结构+建筑的成本控制，在建造周期、质量控制方面发挥了切实的作用，深度赋能钢结构+工程。本期将着重以设计咨询公司已落地PCS深化项目—北京城市副中心办公楼二期钢结构的BIM应用展开为例，展开可建造BIM的深度赋能钢结构工程的应用推广。
可建造BIM深度赋能钢结构+项目
本文授权转载自公众号铁建地产营造社
跟随国家经济提质增效的调整，传统的混凝土建筑逐步向 绿色钢结构+建筑转换 。钢结构在钢结构装配式地产项目，大型TOD、超高层、体育场馆、交通枢纽项目中大量使用，可建造BIM在钢结构+建筑的成本控制，在建造周期、质量控制方面发挥了切实的作用，深度赋能钢结构+工程。本期将着重以设计咨询公司已落地PCS深化项目—北京城市副中心办公楼二期钢结构的BIM应用展开为例，展开可建造BIM的深度赋能钢结构工程的应用推广。
北京城市副中心办公区二期166地块和170地块，是设计咨询公司承接的
钢结构装配式 BIM业务
，经过两个月的连续奋战已顺利告捷
。该项目建筑面积约16万平，地下3层地上9层，地下为 「钢骨梁柱+混凝土」 的劲性钢混结构，地下结构与钢结构连接的钢筋数量巨大，连接部位多样，构造极其复杂，是项目实施难点所在。
在这个项目中，通过与设计院配合出具合节点设计合理化建议，与钢结构制作单位协同解决制作的难点痛点，与项目部对接，在方便施工同时满足设计要求，优化安装顺序和节点优化，形成可建造的BIM模型和加工安装图纸，优化了设计，疏通了制作，方便了安装，降低了建造成本，提高了项目的进度和质量。
通常我们说的
BIM
即
建筑信息模
型（Building Information Modeling），它包含了不同颗粒度的信息模型，在建造阶段不同专业和不同阶段的BIM颗粒度要求是不同的，这里将 能满足建造要求的不同颗粒度的BIM，并充分考虑和赋予了采购加工安装信息的模型，称之为可建造模型。
可建造BIM
即可达到建造要求的BIM模型，它的深度和相关信息模型是完全可以实施程度。这样的模型充分考虑了工程项目的造价、工程项目的可实施性、工程项目的施工进度，以及工程项目的质量。理论上所有项目都可以采用建模方式达到可建造BIM的程度，但并不是所有的项目都需要做达到可建造的BIM，由于钢结构+项目中的钢结构部分基本都采用标准型材，节点连接相对统一，很适合可建造BIM的创建条件，下面就可建造BIM模型节点进行展示。
▲ 钢骨梁的可建造模型
▲ 柱纵筋贯穿搭接板模型
▲ 柱箍筋贯穿梁腹板模型
▲ 柱间支撑位置钢梁梁柱模型
▲ 钢结构柱间支撑模型
▲ 双排钢柱钢骨及钢筋模型
▲ 钢骨梁钢筋连接钢柱模型
一个项目成本的整体控制，是 在项目初期成本概算阶段 形成的，北京城市副中心项目的BIM业务处在施工图和建造阶段，所以这里主要从施工图优化、构件制造与安装角度
展开，介绍项目实施阶段的成本控制。
项目初期，首先利用 TEKLA 软件对施工图进行初步建模，统计出主材的整体用钢情况， 着重从 型钢的规格、批量、板幅规格、特殊材质方面进行优化 。
对于型钢规格中的焊接型钢 ，建议采用近似截面的 热轧型钢或者高频焊型钢 替换，这样可以降低型钢的总体成本，缩短焊接型钢的焊接周期。
对于型钢批量 ，主要是对 次要部位批量较小的规格进行合并，用截面接近批量大的型钢替代 ，少批量的型材采购成本高，批次多了会因为某些批次材料进场时间不好控制而影响整个项目的加工周期。
对于特殊材质部分 ，主要建议采用 常规材质，或者能替代的常规材质 ，特殊材料造价较高，采购周期长，降低特殊材质材料的使用有利于降低建造成本，保障施工整体工期。
在板幅规格方面 ，主要是 控制板的长宽厚 ，对于特殊板幅，要尽可能优化为常规板幅， 尽量减少特殊板幅的使用，从而降低板材的轧制周期，降低因超长超宽板造成的材料价格提高。
主材优化 ，主要是 通过软件快速建模 ，利用TEKLA软件快速出具材料清单、报表、模型过滤统计的优势，对主材的情况进行统计分析，出具合理化建议，从而降低主材的成本，缩短主材轧制，订货周期，控制钢结构项目的综合成本。
对于钢结构工程来说，影响构件加工成本的重要因素之一就是 整个项目的 焊接量 ，优化项目的整体焊缝量，是控制加工周期和加工成本的重要之处。大多结构设计的钢结构总说明中都会注明钢结构主材的主焊缝均为 全熔透焊缝 ，笼统的描述很大程度上增加了无效的焊接量和焊接成本。焊接量多对母材热影响严重，对整个项目的质量并没有好处。针对这种情况，可以 通过TEKLA的 焊缝建模和焊缝统计 ，配合有关焊缝的力学分析 ，在相关规范允许的范围内，对柱、梁等构件主要焊缝的坡口形式、全熔透范围，进行合理优化，减少必要的全熔透范围和焊脚高度，从而降低整个项目的焊缝填充量，降低加工周期和成本。
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，施焊空间以及现场的施工工序，分析复杂节点的合理性，对复杂节点的焊接顺序、隔板设置进行合理优化，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制安周期，从而降低项目的建造周期。
钢结构构件上开螺栓孔、穿筋孔是普遍的情况。如果构件主体穿筋孔密集时，对主体的受力不利，由于构件主体体积大、重量大，主体开孔周期占整个构件加工的1/3，往往会因为开孔设备和开孔的工序影响整个构件的加工周期。这时需要将大量主体的穿筋孔进行优化，通过钢筋的构造，减少主体的开孔数量，加快构件的加工速度，提高构件的加工周期，降低构件的加工成本。
通过tekla 对构件整体进行三维建模 ，精确提取每根构件的重量，与现场塔吊的吊重覆盖范围，确定构件卸车、转场、安装的合理重量，确保到现场的构件都能通过塔吊顺利安装。
通过三维模型模拟比选构件在运输车辆上的不同摆放和组合方式， 形成最优的运输摆放和组合方案，从而减少运输次数，缩短运输周期，降低运输成本。
以上的成本控制内容只是可建造BIM其中的部分应用， 可建造BIM的成本控制在设计方案比选、结构选型比选、施工管理优化、施工过程分析、施工技术创效方面都具有价值创造的优势 ，这些都需要结合项目的特点，选择合理的价值点通过可建造BIM辅助落实。
钢结构+工程影响进度主要环节，包括 钢结构制作、现场钢结构安装、钢筋下料、钢筋与钢结构的现场交叉施工 。主要难点在于项目地下为钢骨梁柱与混凝土交叉施工，钢筋与钢结构连接构造复杂，给设计、制作、施工带来较大的挑战，如何合理的 处理好钢结构与钢筋交叉作业 ，是控制钢结构工程的重要环节。
钢骨柱的柱纵筋与一般混凝土的柱纵筋排布有差异，钢骨柱周边的柱纵筋需要考虑钢骨边沿纵筋箍筋的通过问题，故其纵筋不能四周等间距均布，需要根据钢骨的尺寸进行调整，如下图钢骨翼缘之间的纵筋可以均布，但钢骨翼缘范围外的纵筋间距较小。
钢骨柱纵筋在通过梁搭接板时，如果搭接板为多层时，现场钢筋穿过难度大，一般需要将搭接板的开孔加大，或者开豁口，方便现场钢筋通过。
在节点核心区的柱箍筋，是为了保证箍筋的有效性，一般设计要求 箍筋是整肢箍 ，由于钢骨梁的腹板阻挡了箍筋的连续，一般采用在箍筋位置设置焊接搭接板，将箍筋焊接在夹紧板上。当为多肢箍筋时一般也会将部分箍筋通过梁腹板开孔通过，但箍筋一般会断开后搭接或焊接，这时开箍筋孔时宜采用竖向长孔，以方便两根箍筋同时能穿过腹板。
梁上下铁与钢骨连接一般采用搭接板或者套筒，受梁保护层厚度的限制当搭接板需要深入梁内时，下铁的搭接板的下表面到梁底的距离要大于保护层厚度，这样根部的下铁就需要上抬一定距离，进行现场焊接。或者下铁采用仰焊，这样搭接板的位置就按照保护层厚度+箍筋+下铁的尺寸来确定。
一般梁扭筋需要承担梁腹板的扭矩，设计对其连接和锚固要求较高，一般当扭筋的锚固长度不够，或者不方便锚固时，会根据扭筋的直径和位置，采用搭接板的形式采用现场焊接。
墙的水平分布筋和竖向分布筋，当锚固长度不够时，一般采用钢筋搭接板进行现场焊接处理，如果下图。
这些小的施工控制点只是在技术层面进行控制，其实在施工过程中，通过可建造BIM技术实现各方的协同，协调好各方的实时沟通渠道，让BIM的数字信息能流转到各个专业，各个施工团体所需要的关注点上，进而产生价值，这才是可建造BIM的终极方向。
当钢骨柱牛腿位置的柱纵筋采用套筒连接在梁翼缘，同时梁翼缘的上下铁也采用套筒连接在钢柱柱的翼缘时，容易产生柱纵筋与梁纵筋正好对齐的情况，如果单独检查柱子，或者梁的钢筋连接都没问题，当加工完到现场会后结果两个方向的套筒位置在一个平面无法躲避，导致现场需要重新焊接套筒替换。
钢骨上的套筒一般都是焊接在构件上，安装完构件后套筒是不能动的， 现场钢筋安装时，需要通过沿着套筒轴线转动钢筋将 钢筋丝扣与套筒拧紧，弯折的钢筋由于施工空间有限，钢筋无法转动，导致无法与套筒连接，遇到这样的情况时，需要将套筒更换为搭接板连接弯折钢筋。
梁端整体采用套筒需要根据箍筋肢数确定上下排钢筋的排布
梁筋采用搭接板时可以不考虑上下铁的排布，只要保证搭接板的标高就可以，但当梁端钢筋均采用套筒时，梁上下铁根数不同时，往往会犯上下铁均采用按根数均布的错误，导致箍筋四角存在不与上下铁接触的问题。在这种情况下需要根据箍筋的肢数确定上下铁的对正关系，确定好对应关系后，再进一步确定套筒的位置。如果允许最好采用搭接板板，可以避免这个隐患。
通过可建造BIM技术的应用，提升了项目科学管理的技能，解决了复杂钢混结构项目现场钢结构与钢筋交叉作业的突出问题，缩短了施工工期，展示了设计咨询公司在建筑产业化及钢结构装配式可建造BIM技术的应用实力。
BIM技术可以按照设计师的要求表达，却替代不了思考，它可以替代手工计算，却替代不了专业能力，它能预测项目的工期，却不能自动反馈问题，我们还处在BIM尚未与AI深度协同的时期，做好BIM不仅仅要会使用BIM软件，更重要的是需要提高自我的专业能力。
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可建造BIM深度赋能钢结构+项目
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跟随国家经济提质增效的调整，传统的混凝土建筑逐步向 绿色钢结构+建筑转换 。钢结构在钢结构装配式地产项目，大型TOD、超高层、体育场馆、交通枢纽项目中大量使用，可建造BIM在钢结构+建筑的成本控制，在建造周期、质量控制方面发挥了切实的作用，深度赋能钢结构+工程。本期将着重以设计咨询公司已落地PCS深化项目—北京城市副中心办公楼二期钢结构的BIM应用展开为例，展开可建造BIM的深度赋能钢结构工程的应用推广。
北京城市副中心办公区二期166地块和170地块，是设计咨询公司承接的
钢结构装配式 BIM业务
，经过两个月的连续奋战已顺利告捷
。该项目建筑面积约16万平，地下3层地上9层，地下为 「钢骨梁柱+混凝土」 的劲性钢混结构，地下结构与钢结构连接的钢筋数量巨大，连接部位多样，构造极其复杂，是项目实施难点所在。
在这个项目中，通过与设计院配合出具合节点设计合理化建议，与钢结构制作单位协同解决制作的难点痛点，与项目部对接，在方便施工同时满足设计要求，优化安装顺序和节点优化，形成可建造的BIM模型和加工安装图纸，优化了设计，疏通了制作，方便了安装，降低了建造成本，提高了项目的进度和质量。
通常我们说的
BIM
即
建筑信息模
型（Building Information Modeling），它包含了不同颗粒度的信息模型，在建造阶段不同专业和不同阶段的BIM颗粒度要求是不同的，这里将 能满足建造要求的不同颗粒度的BIM，并充分考虑和赋予了采购加工安装信息的模型，称之为可建造模型。
可建造BIM
即可达到建造要求的BIM模型，它的深度和相关信息模型是完全可以实施程度。这样的模型充分考虑了工程项目的造价、工程项目的可实施性、工程项目的施工进度，以及工程项目的质量。理论上所有项目都可以采用建模方式达到可建造BIM的程度，但并不是所有的项目都需要做达到可建造的BIM，由于钢结构+项目中的钢结构部分基本都采用标准型材，节点连接相对统一，很适合可建造BIM的创建条件，下面就可建造BIM模型节点进行展示。
▲ 钢骨梁的可建造模型
▲ 柱纵筋贯穿搭接板模型
▲ 柱箍筋贯穿梁腹板模型
▲ 柱间支撑位置钢梁梁柱模型
▲ 钢结构柱间支撑模型
▲ 双排钢柱钢骨及钢筋模型
▲ 钢骨梁钢筋连接钢柱模型
一个项目成本的整体控制，是 在项目初期成本概算阶段 形成的，北京城市副中心项目的BIM业务处在施工图和建造阶段，所以这里主要从施工图优化、构件制造与安装角度
展开，介绍项目实施阶段的成本控制。
项目初期，首先利用 TEKLA 软件对施工图进行初步建模，统计出主材的整体用钢情况， 着重从 型钢的规格、批量、板幅规格、特殊材质方面进行优化 。
对于型钢规格中的焊接型钢 ，建议采用近似截面的 热轧型钢或者高频焊型钢 替换，这样可以降低型钢的总体成本，缩短焊接型钢的焊接周期。
对于型钢批量 ，主要是对 次要部位批量较小的规格进行合并，用截面接近批量大的型钢替代 ，少批量的型材采购成本高，批次多了会因为某些批次材料进场时间不好控制而影响整个项目的加工周期。
对于特殊材质部分 ，主要建议采用 常规材质，或者能替代的常规材质 ，特殊材料造价较高，采购周期长，降低特殊材质材料的使用有利于降低建造成本，保障施工整体工期。
在板幅规格方面 ，主要是 控制板的长宽厚 ，对于特殊板幅，要尽可能优化为常规板幅， 尽量减少特殊板幅的使用，从而降低板材的轧制周期，降低因超长超宽板造成的材料价格提高。
主材优化 ，主要是 通过软件快速建模 ，利用TEKLA软件快速出具材料清单、报表、模型过滤统计的优势，对主材的情况进行统计分析，出具合理化建议，从而降低主材的成本，缩短主材轧制，订货周期，控制钢结构项目的综合成本。
对于钢结构工程来说，影响构件加工成本的重要因素之一就是 整个项目的 焊接量 ，优化项目的整体焊缝量，是控制加工周期和加工成本的重要之处。大多结构设计的钢结构总说明中都会注明钢结构主材的主焊缝均为 全熔透焊缝 ，笼统的描述很大程度上增加了无效的焊接量和焊接成本。焊接量多对母材热影响严重，对整个项目的质量并没有好处。针对这种情况，可以 通过TEKLA的 焊缝建模和焊缝统计 ，配合有关焊缝的力学分析 ，在相关规范允许的范围内，对柱、梁等构件主要焊缝的坡口形式、全熔透范围，进行合理优化，减少必要的全熔透范围和焊脚高度，从而降低整个项目的焊缝填充量，降低加工周期和成本。
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，施焊空间以及现场的施工工序，分析复杂节点的合理性，对复杂节点的焊接顺序、隔板设置进行合理优化，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制安周期，从而降低项目的建造周期。
钢结构构件上开螺栓孔、穿筋孔是普遍的情况。如果构件主体穿筋孔密集时，对主体的受力不利，由于构件主体体积大、重量大，主体开孔周期占整个构件加工的1/3，往往会因为开孔设备和开孔的工序影响整个构件的加工周期。这时需要将大量主体的穿筋孔进行优化，通过钢筋的构造，减少主体的开孔数量，加快构件的加工速度，提高构件的加工周期，降低构件的加工成本。
通过tekla 对构件整体进行三维建模 ，精确提取每根构件的重量，与现场塔吊的吊重覆盖范围，确定构件卸车、转场、安装的合理重量，确保到现场的构件都能通过塔吊顺利安装。
通过三维模型模拟比选构件在运输车辆上的不同摆放和组合方式， 形成最优的运输摆放和组合方案，从而减少运输次数，缩短运输周期，降低运输成本。
以上的成本控制内容只是可建造BIM其中的部分应用， 可建造BIM的成本控制在设计方案比选、结构选型比选、施工管理优化、施工过程分析、施工技术创效方面都具有价值创造的优势 ，这些都需要结合项目的特点，选择合理的价值点通过可建造BIM辅助落实。
钢结构+工程影响进度主要环节，包括 钢结构制作、现场钢结构安装、钢筋下料、钢筋与钢结构的现场交叉施工 。主要难点在于项目地下为钢骨梁柱与混凝土交叉施工，钢筋与钢结构连接构造复杂，给设计、制作、施工带来较大的挑战，如何合理的 处理好钢结构与钢筋交叉作业 ，是控制钢结构工程的重要环节。
钢骨柱的柱纵筋与一般混凝土的柱纵筋排布有差异，钢骨柱周边的柱纵筋需要考虑钢骨边沿纵筋箍筋的通过问题，故其纵筋不能四周等间距均布，需要根据钢骨的尺寸进行调整，如下图钢骨翼缘之间的纵筋可以均布，但钢骨翼缘范围外的纵筋间距较小。
钢骨柱纵筋在通过梁搭接板时，如果搭接板为多层时，现场钢筋穿过难度大，一般需要将搭接板的开孔加大，或者开豁口，方便现场钢筋通过。
在节点核心区的柱箍筋，是为了保证箍筋的有效性，一般设计要求 箍筋是整肢箍 ，由于钢骨梁的腹板阻挡了箍筋的连续，一般采用在箍筋位置设置焊接搭接板，将箍筋焊接在夹紧板上。当为多肢箍筋时一般也会将部分箍筋通过梁腹板开孔通过，但箍筋一般会断开后搭接或焊接，这时开箍筋孔时宜采用竖向长孔，以方便两根箍筋同时能穿过腹板。
梁上下铁与钢骨连接一般采用搭接板或者套筒，受梁保护层厚度的限制当搭接板需要深入梁内时，下铁的搭接板的下表面到梁底的距离要大于保护层厚度，这样根部的下铁就需要上抬一定距离，进行现场焊接。或者下铁采用仰焊，这样搭接板的位置就按照保护层厚度+箍筋+下铁的尺寸来确定。
一般梁扭筋需要承担梁腹板的扭矩，设计对其连接和锚固要求较高，一般当扭筋的锚固长度不够，或者不方便锚固时，会根据扭筋的直径和位置，采用搭接板的形式采用现场焊接。
墙的水平分布筋和竖向分布筋，当锚固长度不够时，一般采用钢筋搭接板进行现场焊接处理，如果下图。
这些小的施工控制点只是在技术层面进行控制，其实在施工过程中，通过可建造BIM技术实现各方的协同，协调好各方的实时沟通渠道，让BIM的数字信息能流转到各个专业，各个施工团体所需要的关注点上，进而产生价值，这才是可建造BIM的终极方向。
当钢骨柱牛腿位置的柱纵筋采用套筒连接在梁翼缘，同时梁翼缘的上下铁也采用套筒连接在钢柱柱的翼缘时，容易产生柱纵筋与梁纵筋正好对齐的情况，如果单独检查柱子，或者梁的钢筋连接都没问题，当加工完到现场会后结果两个方向的套筒位置在一个平面无法躲避，导致现场需要重新焊接套筒替换。
钢骨上的套筒一般都是焊接在构件上，安装完构件后套筒是不能动的， 现场钢筋安装时，需要通过沿着套筒轴线转动钢筋将 钢筋丝扣与套筒拧紧，弯折的钢筋由于施工空间有限，钢筋无法转动，导致无法与套筒连接，遇到这样的情况时，需要将套筒更换为搭接板连接弯折钢筋。
梁端整体采用套筒需要根据箍筋肢数确定上下排钢筋的排布
梁筋采用搭接板时可以不考虑上下铁的排布，只要保证搭接板的标高就可以，但当梁端钢筋均采用套筒时，梁上下铁根数不同时，往往会犯上下铁均采用按根数均布的错误，导致箍筋四角存在不与上下铁接触的问题。在这种情况下需要根据箍筋的肢数确定上下铁的对正关系，确定好对应关系后，再进一步确定套筒的位置。如果允许最好采用搭接板板，可以避免这个隐患。
通过可建造BIM技术的应用，提升了项目科学管理的技能，解决了复杂钢混结构项目现场钢结构与钢筋交叉作业的突出问题，缩短了施工工期，展示了设计咨询公司在建筑产业化及钢结构装配式可建造BIM技术的应用实力。
BIM技术可以按照设计师的要求表达，却替代不了思考，它可以替代手工计算，却替代不了专业能力，它能预测项目的工期，却不能自动反馈问题，我们还处在BIM尚未与AI深度协同的时期，做好BIM不仅仅要会使用BIM软件，更重要的是需要提高自我的专业能力。
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