大跨度桁架结构优化设计BIM应用
大型商业综合体超大跨度钢桁架吊装方法分析和应用
大型商业综合体超大跨度钢桁架吊装方法分析和应用摘要：上海在21世纪后城市不断地发展，高楼拔起，城市地标不断突破高度、深度、难度，随着进一步发展，城市副中心也逐步确认壮大发展，在这一趋势下，大型商业综合体不断出现。
本文对应月星环球港商业综合体为背景，在无法使用大型设备吊装的情况下，如何施工超大跨度的钢桁架体系做了分析和研究。
关键词：商业综合体；大跨度；钢桁架；胎架1、工程概况本项目位于本工程位于上海普陀130地块，建设用地面积66,527m2，该地块西临中山北路，东接凯旋路、轨道交通3、4号线及金沙江路站，北至白兰路绿洲大厦，南侧为宁夏路，规划中的地铁13号线与3、4号线在此零转换交汇；其西侧是中山北路和内环高架，是上海的城市主干道。
钢结构工程为宴会厅桁架结构，位于群房顶。
桁架跨度37.2米，桁架间的跨距2.7~2.8米，宴会厅宽33.6米。
本工程材料的材质为Q345B。
钢结构总重在340吨左右。
（图1）图1 月星环球港2 钢结构介绍及难点分析本工程钢结构工程为宴会厅（图2），为于群房顶其结构形式为桁架结构{1}在340吨左右。
其位置在5-7~5-11，J~D。
相对顶标高为33.257米，相对柱底标高为29.845米。
桁架上下翼缘采用型钢HM400×400×18×28，桁架腹杆采用型钢HW250×250×14×14。
桁架总重约25，桁架分为二段，重15t、13吨。
桁架间设置上下弦支撑，上下弦支撑采用型钢HM300×200×8×12。
根据施工蓝图及现场实际情况，该宴会厅钢结构的吊装有以下几个难点：1.桁架单件重量较重，约29吨，现场现有塔吊无法整榀吊装；2.桁架长度较长，最长达37.2m，对厂内制作的精度要求较高并造成运输困难；3.吊装时，构件离地约7m，且下方无脚手架等防护措施，危险性高。
4.现场搭设高空台架组装焊接，现场焊接量大。
大跨度钢结构施工技术及BIM应用研究
大跨度钢结构施工技术及BIM应用研究大跨度钢结构是指横跨较大空间的钢结构工程，具有重量轻、施工速度快、经济性好等优点，在现代建筑中得到广泛应用。
随着信息技术的不断发展，建筑信息模型（BIM）已成为设计与施工的重要工具。
本文将结合大跨度钢结构施工技术和BIM应用，进行深入研究。
一、大跨度钢结构施工技术大跨度钢结构施工技术是指在横跨较大空间时，采用钢材作为主要结构材料进行施工的技术。
其主要特点包括：1. 材料选用：大跨度钢结构施工时，一般选用轻量级高强度钢材，如钢管、钢板等。
这些材料具有重量轻、强度高的特点，适合用于大跨度结构的建设。
2. 施工工艺：大跨度钢结构施工需要采用先进的施工工艺，如建筑机械化施工、模块化施工等。
这些工艺可以提高施工效率、降低施工成本。
3. 安全措施：大跨度钢结构施工时，需要加强安全措施，如严格遵守操作规程、设立临时防护措施等。
这些措施有助于确保施工过程中的安全。
二、BIM应用于大跨度钢结构施工BIM是一种能够将建筑信息模拟成为三维数字模型的技术。
它将建筑设计、施工以及维护等各个环节进行整合，使得设计师、施工人员等多方参与者能够在同一个平台上共同协作。
1. 设计阶段：在设计阶段，BIM可以模拟钢结构的三维数字模型，设计师可以通过BIM软件进行结构的分析和设计。
这可以加速设计流程，提高设计质量。
2. 施工阶段：在施工阶段，BIM可以通过施工模拟，预测施工过程中可能出现的冲突和问题，从而提前解决。
施工人员可以通过BIM模型获取详细的施工信息，如构件尺寸、施工顺序、材料用量等，从而提高施工效率。
3. 维护阶段：在维护阶段，BIM可以通过模型共享，将施工过程中产生的数据整合到维护过程中，提供更好的运维管理。
BIM还可以进行设备监测，及时发现并修复可能存在的问题。
三、结合大跨度钢结构施工技术及BIM应用的建议1. 加强施工工艺研究，推广先进的施工工艺，提高施工效率。
2. 建立大跨度钢结构施工技术的标准化规范，确保施工质量和安全。
浅谈大跨度钢结构的BIM技术应用
浅谈大跨度钢结构的BIM技术应用摘要：BIM（Buiding Information Modeling）即建筑信息模型，核心是在计算机中建立虚拟的建筑工程三维模型，同时利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。
BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点。
随着BIM技术应用的发展，利用BIM平台贯穿钢结构施工各个环节的探索越来越广泛，在平面规划、钢结构深化设计、钢结构制作、加工、运输、安装、施工模拟分析与相关验算、质量安全管理等多方面的应用取得了显著的成效。
关键词：大跨度；钢结构；BIM技术；应用；分析引言：在国民经济中，建筑业在较长的时期内都将是支柱性产业之一。
当前我国经济发展速度放缓，使得建筑业的发展速度也随之减慢。
特别是粗放式管理模式中的建筑业，由于缺乏新的技术、新工艺的不断更新，建筑信息化程度又不高，加之缺少精准的管控平台，较之国外材料科学以及建筑工程新技术地不断深入，使得我国建筑业发展开始呈现明显下降的态势。
建筑信息模型（BIM）作为一类具备创新生成方式与生成工具的建筑生成要素，已逐步为越来越多的发达国家建筑行业带来全新的业界革命，并能够同步创造出巨大的经济价值。
利用信息化能够对建筑进行全生命周期信息管理，先进的施工技术方案又能够优化资源配置，提高施工效率，降低施工成本，保证施工质量。
1.大跨度钢结构施工难点当前，大跨度钢结构工程，在施工过程中其难点有很多，主要表现在以下几个方面：一是施工技术较为复杂，在大跨度钢结构施工时，不单单有很多专业性很强、难度很大的工序，比如深基坑拼接吊装，高空焊接工程，同时还有许多的交叉作业，例如施工安装、焊接、拼装、校正工作之间需要多个专业同时进行。
二是缺少新技术、新材料的广泛应用。
尽管大跨度钢结构的施工是结合设计进行严格的模拟实验，通过科学、逼真的模拟方法来实施检验，然而在施工中有很多不可控的外界因素，使得实施过程受到不同程度的影响。
BIM技术在大跨度钢结构施工管理中的应用分析
BIM技术在大跨度钢结构施工管理中的应用分析摘要：随着我国社会经济的发展和科技的进步，我国建筑行业的发展而日益发展与完善，且在建筑结构中，钢结构工程的需求量也在逐渐增加，基于以上综合因素的融入与构建，将BIM技术应用于大跨度钢结构施工管理中，也成为时代发展趋势下的必然结果。
尤其在大跨度钢结构的建筑施工中，所遇到的影响因素众多，不仅严重影响到钢结构工程的施工安全与施工质量，更会促使施工难度的显著提升，这也使得对于BIM技术的应用，成为势在必行的技术形式。
本文简要阐述了BIM技术的概念与特点，提出了大跨度钢结构工程施工中存在的问题，并通过BIM技术，对大跨度钢结构施工管理措施作出探讨。
以期通过本文的分析与研究，能够为BIM技术在建筑工程行业中的应用趋于完善，做出自己应有的贡献。
关键词:BIM技术；大跨度钢结构；施工管理引言BIM因其协调性、优化性、出图方便等有助于建筑施工设计的特性，很适合辅助设计建筑。
随着BIM技术应用范围的扩大和其自身的发展，使用BIM平台协助设计和施工的探索越来越深入，BIM技术在大跨度钢结构施工中必定会被开发出更多应用。
1BIM技术的基本概念与特点1.1BIM技术的概念BIM，即是BuildingInformationModeling（建筑信息模型）的英文缩写，通过在计算机中构建出虚拟的建筑工程立体模型，并应用数字化技术，构建出针对该建筑工程立体模型的实际数据信息库，此类技术，便称之为BIM技术。
但究其根本，BIM技术所展现出的既不是某类特定的建筑信息模型软件，又并非是应用于建筑工程施工中的特定工艺，而是随时代发展而逐步形成的新型建筑概念。
1.2BIM技术的特点①可视化特点。
建筑信息模型中，既涉及到几何模型内容，又涵盖物理知识构成，且通过多元化的知识融合，能够使建筑实体通过模型，展示在人们面前。
同时，此种可视化特点还隐含施工进度与成本投入等方面的内容，依照进度效果图与材料报表的生成，便可为工程项目的各时期决策，做出具有依据性的决策。
大跨度方管钢桁架结构施工技术研究
大跨度方管钢桁架结构施工技术研究摘要：当下，随着经济文化的飞速发展以及建筑空间结构的形式多样化趋势，大跨度钢结构的发展非常迅猛，本文主要讲述大跨度钢桁架制作中运用的BIM技术与多机抬吊技术，从而达到提高产品质量、保证安全生产、缩短工期的目标，值得推广和借鉴。
关键词：大跨度钢桁架结构；BIM技术；多机抬吊技术桁架结构是网架结构基础上发展起来的，与网架比，有用钢量经济的特点，网架属于空间结构体系，计算时应考虑整体受力和空间变形；桁架类似于平面钢桁架属于单向受力结构，只要计算平面内的强度和稳定，平面外的稳定主要依靠撑杆和系杆来承担与网架比，桁架结构省去下弦纵向杆件和网架的球节点。
大跨度结构系跨度等于或大于60m的结构，由于大跨度钢结构造型越来越新颖，跨度也越来越大，结构体系越来越复杂，施工也越来越难，大跨度钢结构的发展状况与施工技术水平已成为代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
目前，大跨度钢结构常用的安装方法有高空散装法、分段吊装安装法，滑移安装法、双机或多机抬吊吊装法、整体提升法、整体顶升法等，各种安装方法都有其优缺点和一定的针对性，但是为了体现建筑美学和设计师理念，大跨度钢结构往往是一个个性化的变异设计，无统一标准可言，不同的结构形式场地条件及工程实际情况，所采用的施工技术也会有所差异。
随着BIM技术的兴起，在结合上述的安装方法，给大跨度钢桁架安装的节能降耗又带来新的契机。
1、工程概况本工程为燕山钢铁有限公司新区二、三期料场网棚改造工程，位于燕山钢铁厂区内，建筑面积约8.7万平方米，采用桁架及膜结构，厂棚跨度为240米，长度280米，最高有43.263米。
单片桁架重60t，两片组对的单元体重130t。
2、工程难点2.1、工程难点场地条件差，交叉施工多本工程施工期间钢厂需要正常进行生产所以现场往往有大型车辆进行装货卸货，施工现场的布置、构件运输及吊机行走路线受阻钢结构吊装受场地因素较多，需要不断的协调现场车辆和堆料场地造成交叉施工多。
基于BIM技术的大跨度网架结构液压整体提升施工工法
基于BIM技术的大跨度网架结构液压整体提升施工工法基于BIM技术的大跨度网架结构液压整体提升施工工法一、前言随着城市化进程加速，大跨度网架结构的需求逐渐增加，而传统的施工方法往往面临着效率低下和安全隐患大的问题。
为了解决这些问题，基于BIM技术的大跨度网架结构液压整体提升施工工法应运而生。
该工法通过将BIM技术与液压整体提升技术相结合，实现了整体施工、快速高效、安全可靠的目标。
二、工法特点1. 效率高：由于采用了整体提升的方式，避免了传统拼装的繁琐过程，大大提高了施工效率。
2. 安全可靠：通过采用BIM技术，可以在施工前进行全面的虚拟仿真，减少了施工中的安全风险。
3. 适用范围广：该工法可适用于各种大跨度网架结构，如体育场馆、大型展览馆等。
三、适应范围该工法适用于大跨度网架结构施工领域，可广泛应用于建筑、公共基础设施等各个领域，满足大型工程的需求。
四、工艺原理该工法通过BIM技术对施工工法与实际工程进行联系，确保施工过程的准确性和可行性。
技术措施包括：1. 基于BIM技术进行工程模型的建立和优化，确保整体提升过程的准确性和稳定性。
2. 采用液压整体提升技术，通过液压系统控制整体提升过程，确保施工的平稳进行。
3. 结合项目实际情况进行施工方案的制定和调整，确保工法的实际可行性。
五、施工工艺1. 施工准备阶段：制定详细的工程施工方案，组织好所需的施工人员和资源。
2. BIM建模阶段：利用BIM技术建立工程模型，包括整体提升的路径和参数设定。
3. 预制阶段：根据工程模型进行网架结构的预制制作，包括拼装和检查。
4. 液压提升阶段：利用液压系统控制网架结构整体提升，确保施工平稳进行。
5. 安装与调试阶段：将整体提升后的网架结构安装到设计位置，并进行调试和检查。
6. 施工结束阶段：进行施工质量验收，并进行相关的文件归档和整理。
六、劳动组织在施工过程中，需要组织包括项目经理、技术员、施工人员等的劳动力，确保施工的顺利进行。
BIM技术在大跨度空间钢结构中的应用研究
*
三、BIM工程实例介绍
施工质量控制
将关键部位的族文件与工厂加工构件进行对比，检查加工构件的外形、尺寸 等是否符合加工要求。
固定端索头族
固定端索头实际构件
BIM技术中心
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三、BIM工程实例介绍
施工信息提示
BIM技术中心
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三、BIM工程实例介绍
基于BIM的三维可视化动态监测系统
建筑结构安全监控可视化系统
BIM技术在大跨度空间钢结构中的应用研究
汇报提纲
一、BIM技术简介及优势 二、BIM技术研发及实施 三、BIM工程实例介绍
BIM技术中心
一、 BIM技术简介及优势 什么是BIM Building Information Modeling
利用数字模型对建筑进行规划、设计、建造和运营的全过程；
BIM技术中心
中国图形学会第三届龙图杯大赛 二等奖 北京建工集团科技进步奖 二等奖
2013工程结构前沿研究与创新全 优秀论文奖（第1） 2013.11 国博士后学术论坛 2013年度中国建筑业绿色施工分 会BIM邀请赛 中国建筑业协会首届工程建设 BIM应用大赛 全国博士后土木工程学论坛 优秀项目奖 2013.10
BIM技术中心
二、BIM技术研发及实施
动态监测平台
基于BIM技术开发三维可视化动态监测系统，改变传统二维模式；
BIM技术中心
二、BIM技术研发及实施
科研成果
发表BIM相关论文30余篇，专利3项，科研奖励5项。
序 号 1 2 3 4 获奖时 间 2014.03 2014.1
获奖项目名称
奖励名称
奖励等级
BIM在大型公用建筑结构中的应用研究 BIM在结构全过程施工控制中的应用研究 基于BIM 的参数化辅助节点设计深化设计研究 基于BIM技术的大跨度预应力钢结构全寿命周 期一体化服务 徐州奥体中心工程——基于BIM技术的大跨度 预应力钢结构全寿命周期一体化服务 基于可靠性能的马鞍形悬索结构力学分析研究
大跨度钢结构施工技术及BIM应用研究
大跨度钢结构施工技术及BIM应用研究大跨度钢结构是工业和民用建筑中常见的一种结构形式，其施工技术和BIM应用研究对于提高建筑工程质量和效率具有重要意义。
本文将探讨大跨度钢结构施工技术及BIM应用的研究现状和发展趋势。
1.大跨度钢结构施工方法大跨度钢结构施工方法通常包括预制构件装配和现场拼装两种。
预制构件装配是将构件在工厂中制作完成后，通过运输和起重设备安装到施工现场，这种方法可以减少施工现场的施工周期和人力需求。
现场拼装是将构件直接在施工现场进行组装，需要更多的现场施工人员和设备，但可以适应更复杂的施工环境和要求。
大跨度钢结构施工工艺包括了安装工艺、焊接工艺、防腐工艺等。
在钢结构安装工艺中，需要考虑起重设备的选择、安装顺序、安全措施等问题。
在焊接工艺中，需要控制焊接质量，保证焊接接头的牢固和密封。
在防腐工艺中，需要选择合适的防腐涂料和防腐方法，保护钢结构不受腐蚀。
3.大跨度钢结构质量控制大跨度钢结构施工质量直接关系到工程的安全性和使用寿命，因此质量控制是施工过程中的重要环节。
质量控制包括了原材料质量控制、构件制作质量控制、焊接质量控制、安装质量控制等。
通过严格控制每个环节的质量，可以确保大跨度钢结构的施工质量。
1.BIM技术概述BIM（Building Information Modeling）是一种利用数字建模技术来实现建筑工程全生命周期管理的方法。
BIM技术可以在设计、施工、运营等阶段为建筑工程提供全方位的信息支持，促进设计与施工之间的协同，提高建筑工程的质量和效率。
2.BIM在大跨度钢结构设计中的应用BIM技术可以帮助设计人员对大跨度钢结构进行三维建模，快速生成结构图、工程量清单和构件图等设计文件，并实现多专业协同设计。
通过BIM技术，可以模拟大跨度钢结构在不同载荷情况下的受力状态，分析结构的稳定性和安全性，为优化设计提供依据。
BIM技术可以帮助施工单位对大跨度钢结构进行施工工艺仿真，模拟施工过程中的起重、安装、焊接等环节，预测施工过程中的冲突和风险，优化施工方案，提前解决施工中的问题。
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工程背景
1
工程概况
工程技术难点
（1）桁架节点联接样式多，节点处钢筋复杂，CAD 图纸可视化程度低，造成施工人员正确理解设计意图有难度；
（2）车站大量预应力构件和普通混凝土构件交错布置，节点处大量普通钢筋与预应力波纹管、梁柱钢筋在节点锚固之间有干扰，给施工带来了很大困难；（3）施工中进行各桁架杆件预应力张拉时，不同的张拉顺序会引起桁架杆件中混凝土压应力、拉应力不同，有可能造成混凝土开裂。
BIM应用
1
建模软件
钢筋碰撞检查及优化
(a) 下弦节点配筋构造
(b) 节点4-12模型
图2 节点各构件配筋及模型图
(a) WKL 调整前断面
(b) WKL 与 YXZ4-3、XZ4-3 碰撞
(c) WKL 调整后断面
图3 WKL 纵筋与腹杆纵筋碰撞检查
3
施工过程仿真分析
预应力筋张拉施工是预应力混凝土结构施工的关键工序，本项目采用有限元分析软件ABAQUS 对该项目桁架四的各种张拉方案进行仿真模拟，以确定最佳张拉方案，确保施工的安全可靠。
方案①：YKL—YXZ4-5—YXZ4-3—YXZ4-8—YXZ4-1；
方案②：YKL—YXZ4-5—YXZ4-3—YXZ4-1—YXZ4-8；
方案③：YKL—YXZ4-3—YXZ4-5—YXZ4-1—YXZ4-8；
方案④：YKL—YXZ4-3—YXZ4-5—YXZ4-8—YXZ4-1。
图4 最大主应力分布图（单位：MPa）
（1）张拉方案仿真模拟
在不同施工阶段，桁架四张拉方案①的应力分布见图4、图5，其中应力图中正值为拉，负值为压。
从图4、图5 的应力图可以看出，在张拉端和锚固端应力过大，出现应力集中现象。
这是由于建模时未考虑张拉和锚固端部的加
固，按实际情况对锚具下混凝土的局部承压强度进行验算，锚头下间接钢筋的配置均满足端部锚固区的混凝土局部承压要求，此外，桁架其它部位的应力均满足最大主应力要小于 2.39MPa及最小主应力的绝对值要大于26.8MPa 的要求。
图5 最小主应力分布图（单位：MPa）
（2）张拉方案比较
除去张拉端和锚固端部的应力集中区域及柱子的应力情况，在不同工况下各构件承受的最大主应力的最大值和最小主应力绝对值的最大值见图6。
由图6可知，方案③在最大主应力值（混凝土拉应力）和最小主应力值（混凝土压应力）的比较中优于其它方案。
对竖向位移值进行比较分析，可发现四种方案在不同工况的竖向位移都很小，差异不大。
综上所述桁架四张拉顺序选择方案③。
图6 各张拉方案在不同工况下混凝土应力与位移
应用BIM 技术有效地解决了遵义东站预应力屋面桁架结构施工的难题。
通过模型设计、钢筋碰撞检查优化实现了桁架结构高效、精准
加工与安装，预应力钢筋张拉仿真模拟预测了各种张拉方案下构件力学
性能，以便于对比分析确定最佳张拉方案，确保构件的安全。
基于
BIM 与数值分析相结合，可较大程度地降低成本，提高施工效率，提
高工程技术人员者对施工过程的可控能力，实现建筑项目施工的安全
可靠性。