徐州奥体中心体育场施工深化设计—BIM族库开发

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0 引言

预应力钢结构作为空间结构的一种，集美学与力学特征于一身。BIM技术的引入，参数化思想的融合使得结构设计如虎添翼，工程师可以更快速地设计、计算，更准确地建模、制图，更轻易地表达、协同。

徐州奥体中心项目是北京市建筑工程研究院BIM中心在BIM技术方面应用最全面，也是最成熟的实践项目之一。该结构可以说是目前国内外同类结构中跨度最大的复杂索承网格结构，其跨度是263x243m，其施工难度也很大。接触该项目之初，我们就想，BIM作为新兴的技术，能否给这类复杂空间结构带来好处。

因此，针对工程需求，基于北京市博士后基金项目 “基于BIM的预应力钢结构全过程施工控制及监测技术研究”的科研成果，把BIM技术、结构分析、施工控制与监测技术相结合，在徐州奥体中心体育场工程中进行了全方位的BIM技术应用。

1 工程概况

徐州奥体中心体育场为超大规模复杂索承网格结构，平面外形接近类椭圆形，结构尺寸约为263x243m，中间有类椭圆形大开口，开口尺寸约为200x129m。体育场结构最大标高约为45.2m，共42榀带拉索的悬挑钢架，最大悬挑长度约为39.9m，下弦采用了1圈环索和42根径向拉索。其效果图和结构剖面图如图1和图2所示。

图1徐州奥体中心体育场效果图  

图2 体育场钢结构剖面图

2 预应力钢结构族库开发

2.1族库标准

对于预应力钢结构来说，施工中构件的准确下料、各构件的施工顺序、索的张拉顺序严重影响着结构最后的成形及受力， 决定着结构最后是否符合建筑设计与结构设计的要求。预应力钢结构的施工难度大，施工要求高，因此基于BIM软件技术进行项目模型的建立时族包含的信息就更多更大。

徐州奥体中心体育场的预应力钢结构相关族建立时主要考虑了施工深化图出图的需要，模型的参数驱动需求以及体现公司特色的目标，因此在建立预应力钢结构族库的时候，运用企业自定义的族样板，在Revit Structure的原有族样板的基础上结合公司深化的经验与习惯，创建了适应公司预应力结构施工及日后维护的族样板作为族库建立的标准样板，在此标准样板中包含了尺寸、应力、价格、材质、施工顺序等在施工中必需的参数。

2.2族库建立

徐州体育场结构复杂，预应力钢结构族库建立是直观重要的步骤。根据项目的需求主要建立了耳板族，索夹族，索头族，索体族，及徐州体育场特有的复杂节点族，所建立的族如图3~图9所示。图中的所建立的族具有高度的参数化性质，可以根据不同的工程项目来改变族在项目中的参数，通用性和拓展性强。

图3 耳板族

图4 复杂节点族          

图5环索索夹节点族

图6径索索夹节点上半部分   

图7径索索夹下半部分           

图8索张拉工装族

图9 徐州体育场预应力钢结构族库

3 结语

工程实践证明，所创建的预应力钢结构构件族由于参数化的性质而具有很大的拓展空间。基于BIM的参数化预应力钢结构施工深化设计方法可行性较强，不但能提高效率，还能降低出错率。

作者将会把徐州奥体中心结构参数化分析、动态模拟、施工控制与三维可视化监测技术等BIM方面的应用与大家一一分享。