96%大跨度桁架结构优化设计BIM应用

1、大跨度桁架结构优化设计BIM应用大跨度桁架结构的钢筋节点复杂、预应力张拉难度大，运用 BIM 技术能解决建筑，公路、地铁、桥梁等工程施工中的技术问题，但是现阶段运用 BIM 技术解决复杂预应力结构的实例较少，尤其是在大跨度预应力结构探索 BIM 技术与数值模拟相结合的研究偏少见。小编以渝黔铁路新线遵义东站项目为工程背景，为大家整理了这篇运用BIM技术对车站屋面桁架结构复杂节点进行深化设计的图文。通过模型设计、钢筋碰撞检查优化实现桁架结构高效、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，通过对比分析确定最佳张拉方案，以确保构件的安全，希望对类似工程有参考意义。工程背景

2、1工程概况况遵义东站项项目位于于遵义市市南侧红红花岗区区阎村镇镇，该站站房类型型为线侧侧平式车车站，主主体结构构采用钢钢筋混凝凝土框架架结构，屋屋面局部部采用预预应力混混凝土桁桁架结构构，桁架架预应力力杆件布布置见图图1。注：粗虚线线为预应应力杆件件图1 屋面面桁架预预应力杆杆件布置置图2工程技术术难点（1）桁架架节点联联接样式式多，节节点处钢钢筋复杂杂，CAAD 图图纸可视视化程度度低，造造成施工工人员正正确理解解设计意意图有难难度；（2）车站站大量预预应力构构件和普普通混凝凝土构件件交错布布置，节节点处大大量普通通钢筋与与预应力力波纹管管、梁柱柱钢筋在在节点锚锚固之间间有干扰扰，给施施工带

3、来来了很大大困难；（3）施工工中进行行各桁架架杆件预预应力张张拉时，不不同的张张拉顺序序会引起起桁架杆杆件中混混凝土压压应力、拉拉应力不不同，有有可能造造成混凝凝土开裂裂。BIM应用用1建模软件件目前用于 BIMM 建模模的软件件有Revvit，BBenttleyy，Xssteeel以及CCATIIA系列列软件。结结合本工工程特点点，项目目组采用用Reevitt20116进进行桁架架结构复复杂节点点模型建建立及分分析应用用。2钢筋碰撞撞检查及及优化桁架预应力力下弦YKLL，腹杆杆XZZ4-22，预应应力腹杆杆YXXZ4-1相相交于节节点44-122。其各各个构件件的平法法配筋、节节点模型型见图

4、22。(a) 下下弦节点点配筋构构造(b) 节节点4-12模模型图2 节点点各构件件配筋及及模型图图按照平法施施工图，节节点44-122的YKLL纵筋筋与YYXZ44-3、XXZ4-3的的纵筋发发生碰撞撞，见图图3(bb)。 优化时时将将WKLL上部纵纵筋由原原来的8/22，调整整为66/4，见见图3(c)。XZ4-4，YXZ4-3内侧纵筋进入节点，向下伸入节点底部进行锚固时，会在预应力束波纹管附近空间狭小处形成堵塞，可通过空间平滑微弯。(a) WWKL 调整前前断面(b) WWKL 与 YYXZ44-3、XXZ4-3 碰碰撞(c) WWKL 调整后后断面图3 WKKL 纵纵筋与腹腹杆纵筋筋碰

5、撞检检查3施工过程程仿真分分析预应力筋张张拉施工工是预应应力混凝凝土结构构施工的的关键工工序，本本项目采采用有限限元分析析软件ABAAQUSS对该该项目桁桁架四的的各种张张拉方案案进行仿仿真模拟拟，以确确定最佳佳张拉方方案，确确保施工工的安全全可靠。方案：YYKLYXZZ4-55YXXZ4-3YYXZ44-8YXZZ4-11；方案：YYKLYXZZ4-55YXXZ4-3YYXZ44-1YXZZ4-88；方案：YYKLYXZZ4-33YXXZ4-5YYXZ44-1YXZZ4-88；方案：YYKLYXZZ4-33YXXZ4-5YYXZ44-8YXZZ4-11。图4 最大大主应力力分布图图（单位位：

6、MPPa）（1）张拉拉方案仿仿真模拟拟在不同施工工阶段，桁桁架四张张拉方案案的应应力分布布见图44、图55，其中中应力图图中正值值为拉，负负值为压压。从图图4、图图5 的的应力图图可以看看出，在在张拉端端和锚固固端应力力过大，出出现应力力集中现现象。这这是由于于建模时时未考虑虑张拉和和锚固端端部的加加固，按按实际情情况对锚锚具下混混凝土的的局部承承压强度度进行验验算，锚锚头下间间接钢筋筋的配置置均满足足端部锚锚固区的的混凝土土局部承承压要求求，此外外，桁架架其它部部位的应应力均满满足最大大主应力力要小于于2.39MMPa及及最小主应应力的绝绝对值要要大于226.88MPaa的要要求。图5 最小

7、小主应力力分布图图（单位位：MPPa）（2）张拉拉方案比比较除去张拉端端和锚固固端部的的应力集集中区域域及柱子子的应力力情况，在在不同工工况下各各构 件件承受的的最大主主应力的的最大值值和最小小主应力力绝对值值的最大大值见图图6。由由图6可可知，方方案在在最大主主应力值值（混凝凝土拉应应力）和和最小主主应力值值（混凝凝土压应应力）的的比较中中优于其其它方案案。对竖竖向位移移值进行行比较分分析，可可发现四四种方案案在不同同工况的的竖向位位移都很很小，差差异不大大。综上上所述桁桁架四张张拉顺序序选择方方案。图6 各张张拉方案案在不同同工况下下混凝土土应力与与位移应用 BIIM 技技术有效效地解决决了遵义义东站预预应力屋屋面桁架架结构施施工的难难题。通通过模型型设计、 钢筋碰碰撞检查查优化实实现了桁桁架结构构高效、精精准加工工与安装装，预应应力钢筋筋张拉仿仿真模拟拟预测了了各种张张拉方案案下构件件力学性性能，以以便于对对比分析