一种基于BIM技术的大空间隔墙板深化排版方法与流程

本发明涉及一种基于bim技术的大空间隔墙板深化排版方法，属于建筑施工。

背景技术：

1、建筑工程中，机场航站楼、体育场馆、会展中心、大型医院等大型公共建筑日益增多。此类大型建筑具有空间尺度大、层高较高、内部功能分区复杂等特点，在二次结构施工中，由于 alc 板、陶粒板等预制轻质隔墙板具有施工速度快、自重轻、环保节能等优势，受到广泛使用。

2、然而，大空间隔墙板施工面临如下施工要求和施工问题：首先，由于层高较高，单块隔墙板无法一次到顶，需要竖向接板施工；其次，当隔墙板长度大于 6 米时，依据建筑抗震设计规范，必须在墙体中设置构造柱以增强墙体的整体稳定性和抗震性能；再者，大型公共建筑内部机电管线系统复杂，风管、桥架、水管、窗洞等管线纵横交错，大量管线需要穿越内隔墙。单根管线穿越隔墙可调整位置，而成排管线或风管穿越墙体很难重新调整位置。

3、在传统的施工方式中，上述问题往往被割裂处理：隔墙板安装由隔墙板施工作业队按照设计图纸进行排布施工，机电管线安装由机电施工作业队随后进行穿墙开洞。这种施工方式是缺乏前置性的协同设计的，所以经常出现以下问题：

4、（一）机电管线穿墙位置与隔墙板构造冲突：管线开洞位置恰好落在隔墙板的拼缝处或构造柱位置，现场不得不对已安装的墙板进行切割，甚至凿除构造柱局部混凝土，严重削弱墙体结构的整体性，造成结构安全隐患。

5、（二）现场随意开洞破坏隔墙板构造：缺乏统一的开洞定位标准，工人往往根据现场情况随意确定开洞位置，导致洞口边缘距板端距离过小、洞口位于板缝等不规范情况，引发墙板开裂、空鼓、渗漏等质量通病。

6、（三）材料浪费严重：现场切割不仅产生大量建筑垃圾，而且切割精度难以保证，造成板材损耗率居高不下。

7、（四）施工效率低下：土建与机电施工交替进行、相互等待，工序穿插复杂，严重影响施工进度。

8、针对上述问题，已有部分研究尝试将 bim 技术应用于隔墙板施工中。例如，现有技术中已有通过 revit 建立轻质隔墙板族构件并进行参数化处理的方法，以及基于 bim模型进行墙板排布和编号统计、导出配料清单的技术方案。此外，也有利用 bim 模型进行机电管线综合排布和碰撞检测的技术公开。然而，现有技术方案仍存在以下不足之处：

9、其一，管线避让与墙板排版缺乏联动。现有方案中，机电管线综合排布和隔墙板排版往往是两个独立的工作流程，管线穿墙位置的确定未充分考虑墙板的构造要求，如拼缝位置、构造柱位置等，墙板排版也未充分考虑管线的穿墙需求，二者之间缺乏系统性的协同优化。

10、其二，缺少基于洞口尺寸分级的差异化构造处理规则。现有技术中对于管线穿墙洞口，未建立系统的分级处理标准，不同尺寸洞口的构造加强措施、排板规则不够明确和细化，导致实际施工中缺乏可操作的指导依据。

11、基于此，有必要提供一种能够将 bim 技术贯穿于隔墙板深化排版、构造柱及过梁设计、机电管线综合排布、现场安装定位全过程的系统性施工方法，以解决上述现有技术中存在的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于 bim 技术的大空间隔墙板深化排版方法，旨在通过 bim 技术实现机电管线综合排布与隔墙板深化排版的一体化协同设计，建立基于洞口尺寸分级的差异化构造处理规则，并形成从三维建模到现场精准安装的全流程技术方案，以保障隔墙板的构造质量、结构安全和施工效率。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种基于bim技术的大空间隔墙板深化排版方法，包括以下步骤：

3、s1、建立 bim 综合模型：根据建筑施工图纸、结构施工图纸及机电各专业施工图纸，整合建立包含建筑结构模型、预制隔墙板模型和机电管线综合排布模型在内的 bim 综合模型，并对机电管线进行综合排布及净高优化，输出机电管线排布图；

4、s2、碰撞检测与穿墙位置标识：将机电管线综合排布模型与预制隔墙板模型及建筑结构模型进行碰撞检测，输出碰撞点；对于检测到的管线与墙体的碰撞，按照以下规则进行处理：

5、若管线可通过偏移避开墙体，则调整管线走向以避开墙体；

6、若管线无法避开墙体，则在预制隔墙板模型上标识出管线穿墙的开洞位置及开洞尺寸；

7、s3、穿墙洞口分级标注：根据步骤 s2 中标识的开洞尺寸，对每面墙体上的穿墙洞口进行分级标注；

8、s4、预制隔墙板深化排版：根据步骤 s3 的洞口标注结果及墙体长度，进行预制隔墙板的排版设计，所述排版设计包括：

9、根据洞口宽度尺寸确定洞口周边的构造加强措施及隔墙板的排布规则；

10、根据墙体长度确定构造柱的设置位置，当墙体长度大于预设长度阈值时在墙体中设置构造柱；

11、根据排版结果确定每块隔墙板的实际宽度尺寸和高度尺寸，并对每块隔墙板按顺序进行编号。

12、所述构造柱定位计算规则及植筋计算公式：

13、轻质隔墙板标准板宽b0=600mm，最小补板宽度bmin=200mm；

14、1）构造柱定位优先设置于两块标准隔墙板的竖向拼缝位置，避免构造柱实体落在单块隔墙板板身范围内，减少墙板切割，优先采用标准原宽板材；当墙体总净长度不能被标准板宽整除时，允许设置补板，补板宽度不得小于bmin=200mm，补板宜布置在墙体端部位置，补板位置不得设置构造柱；

15、2）构造柱设置约束条件：

16、①规范强制条件：构造柱间距lgz≤6000mm；

17、②排版约束条件：构造柱中心线与墙板竖向拼缝重合；构造柱边线距离穿墙洞口所在墙板端部≥600mm；构造柱不得落在补板板身内部；

18、3）构造柱定位计算逻辑：

19、当墙体净长度lwall为标准板宽整数倍：xgz=n×b0；

20、当墙体净长度lwall不为标准板宽整数倍，存在端部补板时：构造柱定位坐标xgz=n×b0，构造柱设置范围需扣除端部补板区段，构造柱仅布置在标准板拼缝区域，补板区段内不设置构造柱；

21、n为标准隔墙板块数，取整数，b0标准隔墙板宽度，取600mm；端部补板宽度bbu=lwall-n×b0，需满足bmin≤bbu

22、4）构造柱、吊柱、压顶、过梁的通常钢筋植筋深度计算（依据《混凝土结构后锚固技术规程》jgj145），构造柱钢筋按受压钢筋取值：ls=max（0.6lb，10d，100mm)；砼吊柱（受拉悬挑构件）：吊柱钢筋必须采用通长整根钢筋，钢筋不得分段接长、不得设置搭接接头，防止受拉工况接头拉力不足；吊柱植筋深度：ls'=max（1.5×0.3lb，10d，100mm)；式中：ls受压钢筋植筋深度(mm)；ls'吊柱受拉钢筋植筋深度(mm)；lb后锚固基本锚固深度(mm)；d钢筋公称直径 (mm)；植筋完成后必须做现场拉拔试验，满足锚固承载力要求方可进行下道工序。

23、优选的，所述步骤 s2 中，所述碰撞检测采用双维度碰撞检测规则，分别检测机电管线与构造柱的碰撞、以及机电管线与预制隔墙板竖向拼缝的重叠冲突。

24、优选的，所述步骤 s3 中，标注内容包括洞口编号、洞口宽度尺寸、洞口高度尺寸、洞口中心标高或底标高、洞口距墙端水平距离；相同规格且相同标高的成排管线穿墙洞口合并为一个矩形洞口进行标注。

25、优选的，所述步骤 s4 中，根据洞口宽度尺寸确定洞口周边的构造加强措施及隔墙板的排布规则，具体包括：

26、当洞口宽度小于或等于第一预设宽度阈值时，将标准隔墙板的中心线对准洞口中心线进行排布，确保洞口边缘距隔墙板端部的距离不小于预设最小距离；

27、当洞口宽度大于第一预设宽度阈值且小于或等于第二预设宽度阈值时，将洞口中心线对准相邻两块隔墙板之间的拼缝进行排布；

28、当洞口宽度大于第二预设宽度阈值时，在洞口两侧设置构造柱，在洞口上方设置钢筋混凝土过梁，然后从洞口两侧的构造柱边缘向两端进行隔墙板排布。

29、优选的，所述步骤 s4 中，根据墙体长度确定构造柱的设置位置，具体包括：当墙体长度大于 6 米时，在墙体中设置构造柱，构造柱宽度为 200mm，厚度同墙厚；构造柱优先布置在两块标准隔墙板竖向拼缝处，构造柱的设置位置避开穿墙洞口所在隔墙板的端部不小于 600mm，不得将构造柱布置于单块隔墙板板身内部，减少墙板切割加工量。

30、优选的，所述步骤 s4 中，预制隔墙板的排版设计，当穿墙洞口位于隔墙板顶部且洞口宽度大于第二预设宽度阈值时，在洞口底部设置混凝土压顶，在洞口两侧设置混凝土吊柱，所述混凝土压顶与所述混凝土吊柱浇筑成整体，吊柱下方的隔墙板从吊柱边缘向两侧进行排布。

31、优选的，所述步骤 s4 中，预制隔墙板的排版设计，当穿墙洞口位于隔墙板底部且洞口宽度大于第二预设宽度阈值时，在洞口顶部设置混凝土过梁，在洞口两侧设置混凝土短柱，所述混凝土过梁与所述混凝土短柱浇筑成整体，短柱上方的隔墙板从短柱边缘向两侧进行排布。

32、优选的，所述步骤 s4 中，预制隔墙板的排版设计，当穿墙洞口一侧为结构墙柱且洞口宽度小于第三预设宽度阈值时，从结构墙柱一侧开始采用标准隔墙板向另一侧排布；当洞口一侧为结构墙柱且洞口宽度大于第三预设宽度阈值时，在洞口顶部设置过梁或压顶，在洞口另一侧设置吊柱，所述吊柱与过梁或压顶浇筑成整体；预制隔墙板的排版，采用标准宽度为 600mm 的预制隔墙板进行排布，最小补板宽度为 200mm。

33、优选的，还包括如下步骤：

34、s5、输出深化排版图纸及配料清单：根据步骤 s4 的排版设计结果，输出深化排版图纸和隔墙板配料清单，所述配料清单包括各规格隔墙板的数量统计；

35、s6、现场施工：根据步骤 s5 的深化排版图纸进行现场放线定位，确定构造柱位置、洞口位置及每块隔墙板的安装位置，进行构造柱及过梁施工，待构造柱及过梁达到设计强度后，进行预制隔墙板的安装。

36、优选的，所述步骤 s6 中，现场施工还包括预制隔墙板连接件的定位安装：根据深化排版图纸确定隔墙板拼缝处及对接处的连接件安装位置，隔墙板的拼缝处采用 u 型钢卡固定，隔墙板对接位置采用万字钢卡固定；所述连接件的竖向间距不大于 600mm，与结构墙柱相连位置处的第一个连接件距地面的距离不大于 500mm。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

38、1、机电管线、隔墙板双向协同 bim 碰撞检测机制：现有 bim 隔墙板排版大多仅单向做墙板排布，机电综合与墙板排版分属两套独立流程；本发明采用双维度碰撞检测，同时检测管线与构造柱、管线与墙板竖向拼缝冲突，管线避让与墙板洞口分级联动，从源头避免管线开洞落在板缝、构造柱上，解决现场切割凿除的质量隐患。

39、2、基于洞口尺寸分级的成套差异化构造处理规则体系：针对不同宽度、不同竖向位置（板中部、板顶部、板底部、紧邻结构墙柱）的穿墙洞口，建立完整排板 + 现浇加强节点规则；区分小洞口、拼缝居中洞口、大洞口、顶部吊柱洞口、底部短柱洞口、消火栓、门洞口成套处理方案，填补现有技术缺少系统分级构造规则的缺陷。

40、3、构造柱 “规范间距 + 排版协同” 双重约束设计，配套定位与植筋计算公式：现有技术构造柱仅执行墙长＞6m 强制设置，不考虑墙板排版，易造成墙板切割；本发明新增排版约束，构造柱优先布置于标准板竖向拼缝，给出构造柱定位坐标计算公式、区分受压构造柱与受拉吊柱的植筋深度计算公式，兼顾规范强制性要求与工厂预制、减少非标板的经济性，降低板材损耗率。

41、4、完整全流程闭环技术方案，bim 模型直接输出生产、施工全套成果：从多专业bim 综合建模→碰撞检测洞口标识→洞口分级标注→带公式的深化排版→输出深化图纸+配料清单（可直接交付工厂定尺加工）→现场按图放线、植筋、现浇构造构件、墙板安装，实现模型、图纸、配料、现场施工全链条闭环；同时明确钢卡连接件的定位规则，所有连接件位置由 bim 确定，杜绝现场随意布设。

42、5、多类特殊工况标准化节点固化：将大空间公共建筑高频出现的顶部大洞口吊柱压顶、底部大洞口短柱过梁、消火栓洞口、大尺寸门洞口等工况形成标准化节点，形成可直接用于工程实施的节点构造，解决大空间项目复杂洞口节点无统一设计依据的痛点。

43、6、增加补板工况完整约束与吊柱钢筋构造限定：完善非标准总墙长下补板的计算逻辑，限定补板最小宽度、补板区域禁止设置构造柱，补板过小时自动调整板块；明确吊柱钢筋必须通长整根、禁止搭接接长，解决吊柱受拉工况搭接接头抗拉不足风险，进一步提升节点安全可靠性。