本发明涉及建筑施工技术领域，特别是涉及一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法。
背景技术：
地下连续墙是一种应用越来越广泛的基坑围护结构，为钢筋混凝土结构，在浇筑混凝土之前需要进行钢筋笼的制作与吊装。地下连续墙钢筋笼往往在地连墙成槽后下放，且存在大量预埋件，故钢筋笼制作精度要求较高；另外，地下连续墙钢筋笼体积、重量较大，吊装时难度大，安全风险高。
传统的地下连续墙钢筋笼往往依靠二维的施工图纸进行制作加工，难以发现图纸中的空间冲突，也很难保证钢筋笼加工的精度；在地下连续墙钢筋笼吊装作业中，往往以依靠施工经验为主，缺乏有效的理论计算支撑，在对工人交底时缺少一定的指导性，不够直观形象。因此，传统的地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法在质量安全把控方面存在一定的隐患。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法，本方法将bim技术与地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工结合起来，并提供可靠的理论计算基础，具有施工精度高、清晰直观、三维化和可视化程度高、质量可靠、安全可控的优点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1，在revit软件中建立三维场地平面布置图，形成项目bim模型；
s2，在项目bim模型中创建钢筋笼制作胎膜架，用于指导现场施工、验收；
s3，在revit软件中逐步建立钢筋笼三维模型，利用模型进行钢筋笼加工可视化交底及钢筋笼验收；
s4，利用revit软件计算钢筋笼的重量g；
s5，根据钢筋笼的尺寸、重量等进行钢筋笼吊装计算；
具体包括：
s51，根据步骤s4得到的钢筋笼重量g，吊钩和吊索具附加荷载重量为g’，则吊装总重量g总=g g’；根据吊装总重量g总进行起重机械的选型，对于钢筋笼起重作业中的主吊机，最不利工况为钢筋笼竖直后主吊机单独负载行走，主吊机起重安全系数为k主，则要求主吊机选型起重能力[f主]达到主吊机计算起重能力f主，即满足[f主]＞f主，其中f主=g总/k主；
副吊机最不利工况下承担荷载为70%g总，副吊机起重安全系数为k副，则要求副吊机选型起重能力[f副]要达到副吊机计算起重能力k副，即满足[f副]＞f副，其中f副=70%g总/k副；
主吊机最大允许起升高度[h]达到计算起升高度h，即满足[h]＞h。其中，钢筋笼计算起升高度h=b h1 h2 h3 h4 h5，其中b为吊钩中心距离臂端距离，h1为扁担上方钢丝绳高度，h2为扁担高度，h3为扁担下方钢丝绳高度，h4为钢筋笼长度，h5为钢筋笼距离地面高度，之后通过查询履带吊说明书来选取最大允许起升高度[h]＞h，以满足要求；
s52，根据钢筋笼长度确定吊点的位置，吊点位置的确定是吊装过程中一个关键步骤，根据弯矩平衡定律，即-m= m，其中， m—钢筋笼正弯矩值；-m—钢筋笼负弯矩值；由于正负弯矩相等时地下连续墙钢筋笼所受弯矩变形最小，通过正负弯矩相等原则确定钢筋笼起吊吊点位置时吊点间距最为合理；
s53，根据钢筋笼重量g、吊点布置及静力平衡原理计算吊索具的受力情况，进行吊索具选型；
对于主吊机，吊索具受力最不利状态为钢筋笼竖直后由主吊机单独承担钢筋笼重量，扁担下设置n根钢丝绳进行荷载分配，故主吊机扁担下方的单根钢丝绳受力大小为fs1=g总/2n，其中，g总—吊装总重量；n—扁担下钢丝绳根数；
对于副吊机，双机平吊钢筋笼时吊索具受力为最不利状态，根据静力平衡条件，得：g总=f合，g总—吊装总重量；f合—竖向合力计算值；
对钢筋笼一端取矩，根据弯矩平衡，得：合力弯矩计算值ma=0；
通过计算可得出副吊机单根钢丝绳受力最大为fs3；
依据静力平衡原理可得到钢丝绳、滑轮等所有吊索具受力；
s54，结合钢筋笼重量及起重机荷载，考虑最不利工况进行地基承载力的复核验算，如不满足需采取相应措施；
s6，对钢筋笼吊装过程进行动态模拟及可视化交底；
s7，施工完成后对施工过程进行总结优化。
进一步地，所述步骤s1具体包括：
s11，在建模前，建立项目级bim样板模型，统一标高及坐标定位，统一构件命名规则及管理标准；
s12，建模时将autocad中的电子图纸通过连接命令，导入revit软件，确保基点重合；通过创建族命令，将平面布置图中的各分区及构件生成三维模型，并赋予相应的尺寸与材质，形成项目bim模型。
进一步地，所述步骤s2具体包括：
s21，在bim模型中的钢筋笼制作堆放区，根据地下连续墙钢筋笼尺寸、形状创建钢筋笼制作胎膜架模型，提取胎膜架模型的位置、标高信息，用于现场施工测量定位；
s22，现场钢筋笼胎膜架施工完成后，利用胎膜架bim模型进行检查验收。
进一步地，所述步骤s3具体包括：
s31，在revit软件中采用创建族命令生成钢筋，参照钢筋笼配筋图通过放样命令生成单根钢筋，根据钢筋间距采用阵列等命令进行钢筋排布，形成钢筋笼三维模型；
s32，将revit软件中的钢筋笼bim模型导入navisworks软件中，利用navisworks软件的碰撞及错误检查功能，检查钢筋笼中的各构件排布是否存在冲突，如有冲突重新进行优化；
s33，利用优化后的钢筋笼bim模型进行可视化交底，指导施工，钢筋笼加工完成后，利用钢筋笼bim模型进行现场检查验收。
进一步地，所述步骤s4具体包括，根据所述步骤s31创建的钢筋笼三维模型，通过revit软件中的明细表，自动统计各构件的体积信息，通过过滤关键字功能，可将地下连续墙钢筋笼的钢筋体积v提取出来，乘以钢材密度ρ进而得到钢筋笼重量g，即g=ρv，钢筋笼重量g作为材料进场及钢筋笼吊装计算的依据。
此外，所述步骤s6具体包括：将revit软件中的bim模型导出nwc文件，将其导入到navisworks软件中进行施工模拟，形成钢筋笼吊装施工的吊车站位、起吊、行走、下放等过程的施工模拟动画，对施工人员进行钢筋笼吊装的可视化交底。
更加优选地，所述步骤s7具体包括，完成首幅钢筋笼的制作及吊装作业后，总结经验，完善bim模型及施工方法，指导后续钢筋笼的制作、吊装。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明将bim技术与地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工结合起来，使整个施工过程可视化程度高，清晰直观且易于检查预判，利于提高施工精度与质量；
本发明利用bim技术进行三维可视化交底、验收，工人对施工过程更容易理解掌握，工作效率高；
本发明通过bim模型中的工程量统计可准确计算钢筋笼重量，一方面可作为钢筋采购进场的依据，减少材料浪费，另一方面也为钢筋笼吊装计算提供了准确的荷载取值。
本发明针对钢筋笼吊装提供了理论计算方法，避免了传统施工中依赖施工经验的弊端，钢筋笼吊装施工有依据可循，具有安全可控的优点。
附图说明
图1为本一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法流程图示；
图2为钢筋笼吊装高度计算示意图；
图3为钢筋笼吊点计算示意图；
图4为钢筋笼吊点布置及吊索具布置示意图；
图5为主吊机吊索具计算示意图；
图6为副吊机吊索具计算示意图；
图7为施工道路结构示意图；
图8为荷载扩散示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
图1为本发明一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法优选实例的流程示意图。
本优选实例中，一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法，包括以下步骤：
s1，在revit软件中建立三维场地平面布置图，形成项目bim模型；
s2，在项目bim模型中创建钢筋笼制作胎膜架，指导现场施工、验收；
s3，在revit软件中逐步建立钢筋笼三维模型，利用模型进行钢筋笼加工可视化交底及钢筋笼验收；
s4，利用revit软件计算钢筋笼重量g；
s5，根据钢筋笼的尺寸、重量等进行钢筋笼吊装计算；
s6，对钢筋笼吊装过程进行动态模拟及可视化交底；
s7，施工完成后对施工过程进行总结优化。
步骤s1具体包括：
s11，在建模前，建立项目级bim样板模型，统一标高、坐标定位等，统一构件命名规则及管理标准；
s12，建模时将autocad中的电子图纸通过连接命令，导入revit软件，确保基点重合；通过创建族命令，将平面布置图中的各分区及构件生成三维模型，并赋予相应的尺寸与材质，形成项目bim模型。
步骤s2具体包括：
s21，在bim模型中的钢筋笼制作堆放区，根据地下连续墙钢筋笼尺寸、形状创建钢筋笼制作胎膜架模型，提取胎膜架模型的位置、标高信息，用于现场施工测量定位；
s22，现场钢筋笼胎膜架施工完成后，利用胎膜架bim模型进行检查验收。
步骤s3具体包括：
s31，在revit软件中采用创建族命令生成钢筋，参照钢筋笼配筋图通过放样命令生成单根钢筋，根据钢筋间距采用阵列等命令进行钢筋排布，形成钢筋笼三维模型；
s32，将revit软件中的钢筋笼bim模型导入navisworks软件中，利用navisworks软件的碰撞及错误检查功能，检查钢筋笼中的各构件排布是否存在冲突，如有冲突重新进行优化；
s33，利用优化后的钢筋笼bim模型进行可视化交底，指导施工，钢筋笼加工完成后，利用模型进行现场检查验收。
步骤s4具体包括：利用revit软件的明细表，通过过滤关键字功能可将地下连续墙钢筋笼的体积提取出来，乘以钢筋密度进而得到钢筋笼重量，作为材料进场的依据及钢筋笼吊装计算的依据。模型创建后自带体积等信息，通过revit软件中的明细表，可自动统计各构件的体积信息，通过过滤关键字，得到钢筋笼钢筋的体积为v=13.2立方米。
则本实例中，钢筋笼的重量为：g=ρv=13.2*7.85=103.6t
步骤s5具体包括但不限于以下内容：起重机吊装能力验算、吊点位置确定、吊索具选型、地基承载力验算等，具体为：
s51，根据revit软件中得到的钢筋笼重量及附加荷载重量，进行起重机械的选型，除起重机的起重能力外，还应进行起重高度验算；
由步骤s41得到钢筋笼自重为：g=103.6t，考虑吊钩、吊索具等附加荷载重量为g’=15t，则吊装总重量为：g总=g g’=103.62 15=118.62t。
对于钢筋笼起重作业中的主吊机，最不利工况为钢筋笼竖直后主吊机单独负载行走，起重安全系数为0.7，则要求主吊机起重能力至少达到：f主=g总/k主=118.62/0.7=169.5t。
本实例中主吊机采用zcc5200s型履带吊，选取工况为：臂长84m，回转半径16m，并配置80t超起配重，通过查询该型号履带吊技术性能说明书，此工况下允许起重量为176t，即[f主]=176t＞f主=169.5t，主吊机起重能力满足要求。
对于钢筋笼起重作业中的副吊机，仅在钢筋笼平吊及翻身过程中承担荷载，副吊机承受的荷载一般不超过吊装总重量的70%，故副吊机最不利工况下承担荷载为：70%g总=0.7*118.62=83.03t，副吊机起重安全系数为0.8，则要求副吊机起重能力至少达到：f副=70%g总/k副=83.03/0.8=103.8t。
本实例中副吊机采用xgc260型履带吊，选取工况为：臂长51m，回转半径12m的主臂工况，通过查询该型号履带吊技术性能说明书，此工况下允许起重量为109t，即[f副]=109t＞f副=103.8t，副吊机起重能力满足要求。
图2为钢筋笼吊装高度计算示意图。其中，吊钩中心距离臂端距离b=6.5m，扁担上方钢丝绳高度h1=2.8m，扁担高度h2=0.8m，扁担下方钢丝绳高度h3=5m钢筋笼长度h4=59.5m，钢筋笼距离地面高度h5=0.5m，则钢筋笼吊装高度至少需要：h=b h1 h2 h3 h4 h5=6.5 2.8 0.8 5 59.5 0.5=75.1m。通过查询履带吊说明书，臂长84m，回转半径16m时，最大允许起升高度[h]=84m＞h=75.1m，满足要求。
s52，根据钢筋笼长度，通过正负弯矩相等原则确定钢筋笼起吊吊点位置；
图3为钢筋笼吊点计算示意图。吊点位置的确定是吊装过程中一个关键步骤，根据弯矩平衡定律，正负弯矩相等时地下连续墙钢筋笼所受弯矩变形最小，故此时吊点间距最为合理。本实例中钢筋笼总长为l=59.5m。
令-m= m（ m—钢筋笼正弯矩值；-m—钢筋笼负弯矩值）；其中， m=1/2ql12，-m=1/8ql22-1/2ql12
则，
又：2l1 5l2=l=59.5m
求得：l1=3.75m，l2=10.4m
结合钢筋笼钢筋布置情况，第1排吊点距离笼头1m，其余各排吊点间距均为11m，既可满足实际施工需求，又接近理论计算结果，为最优方案，吊点布置及相应的吊索具布置参照图4所示。
s53，根据钢筋笼重量、吊点布置及静力平衡原理计算吊索具的受力情况，并进行吊索具选型；
对于主吊机，吊索具受力最不利状态为钢筋笼竖直后由主吊机单独承担钢筋笼重量，如图5所示。每排吊点处各设置4根钢丝绳进行荷载分配，故主吊机扁担下方的单根钢丝绳受力为：fs1=g总/8=118.62/8=14.83t
对于副吊机，双机平吊钢筋笼时吊索具受力为最不利状态，参照图6所示。根据静力平衡条件：
钢筋笼竖向受力：g总=f合=2×sin48°×f1 2×sin48°×f3=118.62t
其中，
sin48°×f1=2×sin48°×f2，
sin48°×f3=2×sin48°×f4
以笼头取矩，根据弯矩平衡ma=0即：
1×sin48°×f1 12×sin48°×f2 23×sin48°×f2 34×sin48°×f3 45×sin48°×f4 56×sin48°×f4=g总×l/2=118.62×59.5/2
结合以上各式，得：f1=30.2t；f2=15.1t；f3=49.6t；f4=24.8t
则，副吊机单根钢丝绳受力最大为：fs3=f3/4=12.4t；fs4=f4/4=6.2t
同理，依据静力平衡原理可得到钢丝绳、滑轮等所有吊索具受力。结合图4，根据吊索具的受力情况，本实例中吊索具选型如下表1：
表1本实施例中吊索选型表
s54，结合钢筋笼重量及起重机荷载，考虑最不利工况进行地基承载力的复核验算，如不满足需采取相应措施。
本实例中吊装总重量为118.62t，主吊机自重荷载约410t，地面最大荷载合计f总=528.62t，为保证荷载的均匀扩散，吊机履带下方设置12*2.5m的厚钢板或路基板，最不利情况下全部荷载通过单根履带下方的钢板或路基板传递至施工道路路面。
道路结构参照图7所示，自上而下分别为35cm厚钢筋混凝土、25cm厚水稳层、50cm厚碎石垫层。
路面承受的最大荷载为pmax=f总/s=528.62/(12*2.5)=176kpa，远小于混凝土的抗压强度，只需计算荷载扩散至路基后，路基承载力是否满足要求。
荷载在混凝土中的扩散角取45°，在水稳层和碎石层中的扩散角取25°，参照图8所示。则荷载扩散的宽度为：a=35*tan45° (25 50)*tan25°=70cm=0.7m，路基受力面积为：s’=(12 2a)*(2.5 2a)=(12 0.7*2)*(2.5 0.7*2)=52.26m2
故路基承受的荷载为：p=pmax*s/s’=176*(12*2.5)/52.26=101kpa，根据地勘报告，地基承载力为fa=120kpa＞p=101kpa，满足要求。
步骤s5中，针对钢筋笼吊装各项计算均可满足要求，可以用于实际施工；若其他实例中验算无法通过，应重新进行吊装选型计算，直至各项验算满足要求。
步骤s6具体包括：
s61，将revit软件中的bim模型导出nwc文件，将其导入到navisworks软件中进行施工模拟，形成钢筋笼吊装施工的吊车站位、起吊、行走、下放等过程的施工模拟动画，对施工人员进行钢筋笼吊装的可视化交底。
步骤s7具体包括：
s71，完成首幅钢筋笼的制作及吊装作业后，总结经验，完善bim模型及施工方法，指导后续钢筋笼的制作、吊装。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1，在revit软件中建立三维场地平面布置图，形成项目bim模型；
s2，在项目bim模型中创建钢筋笼制作胎膜架，用于指导现场施工、验收；
s3，在revit软件中逐步建立钢筋笼三维模型，利用模型进行钢筋笼加工可视化交底及钢筋笼验收；
s4，利用revit软件计算钢筋笼的重量g；
s5，根据钢筋笼的尺寸、重量等进行钢筋笼吊装计算；
具体包括：
s51，根据步骤s4得到的钢筋笼重量g，吊钩和吊索具附加荷载重量为g’，则吊装总重量g总=g g’；根据吊装总重量g总进行起重机械的选型，对于钢筋笼起重作业中的主吊机，最不利工况为钢筋笼竖直后主吊机单独负载行走，主吊机起重安全系数为k主，则要求主吊机选型起重能力[f主]达到主吊机计算起重能力f主，即满足[f主]＞f主，其中f主=g总/k主；
副吊机最不利工况下承担荷载为70%g总，副吊机起重安全系数为k副，则要求副吊机选型起重能力[f副]要达到副吊机计算起重能力k副，即满足[f副]＞f副，其中f副=70%g总/k副；
主吊机最大允许起升高度[h]达到计算起升高度h，即满足[h]＞h；
其中，钢筋笼计算起升高度h=b h1 h2 h3 h4 h5，其中b为吊钩中心距离臂端距离，h1为扁担上方钢丝绳高度，h2为扁担高度，h3为扁担下方钢丝绳高度，h4为钢筋笼长度，h5为钢筋笼距离地面高度，之后通过查询履带吊说明书来选取最大允许起升高度[h]＞h，以满足要求；
s52，根据钢筋笼长度确定吊点的位置，吊点位置的确定是吊装过程中一个关键步骤，根据弯矩平衡定律，即-m= m，其中， m—钢筋笼正弯矩值；-m—钢筋笼负弯矩值；由于正负弯矩相等时地下连续墙钢筋笼所受弯矩变形最小，通过正负弯矩相等原则确定钢筋笼起吊吊点位置时吊点间距最为合理；
s53，根据钢筋笼重量g、吊点布置及静力平衡原理计算吊索具的受力情况，进行吊索具选型；
对于主吊机，吊索具受力最不利状态为钢筋笼竖直后由主吊机单独承担钢筋笼重量，扁担下设置n根钢丝绳进行荷载分配，故主吊机扁担下方的单根钢丝绳受力大小为fs1=g总/2n，其中，g总—吊装总重量；n—扁担下钢丝绳根数；
对于副吊机，双机平吊钢筋笼时吊索具受力为最不利状态，根据静力平衡条件，得：g总=f合，g总—吊装总重量；f合—竖向合力计算值；
对钢筋笼一端取矩，根据弯矩平衡，得：合力弯矩计算值ma=0；
通过计算可得出副吊机单根钢丝绳受力最大为fs3；
依据静力平衡原理可得到钢丝绳、滑轮等所有吊索具受力；
s54，结合钢筋笼重量及起重机荷载，考虑最不利工况进行地基承载力的复核验算，如不满足需采取相应措施；
s6，对钢筋笼吊装过程进行动态模拟及可视化交底；
s7，施工完成后对施工过程进行总结优化。
2.根据权利要求1所述的一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法，其特征在于：所述步骤s1具体包括：
s11，在建模前，建立项目级bim样板模型，统一标高及坐标定位，统一构件命名规则及管理标准；
s12，建模时将autocad中的电子图纸通过连接命令，导入revit软件，确保基点重合；通过创建族命令，将平面布置图中的各分区及构件生成三维模型，并赋予相应的尺寸与材质，形成项目bim模型。
3.根据权利要求1所述的一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法，其特征在于：所述步骤s2具体包括：
s21，在bim模型中的钢筋笼制作堆放区，根据地下连续墙钢筋笼尺寸、形状创建钢筋笼制作胎膜架模型，提取胎膜架模型的位置、标高信息，用于现场施工测量定位；
s22，现场钢筋笼胎膜架施工完成后，利用胎膜架bim模型进行检查验收。
4.根据权利要求1所述的一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法，其特征在于：所述步骤s3具体包括：
s31，在revit软件中采用创建族命令生成钢筋，参照钢筋笼配筋图通过放样命令生成单根钢筋，根据钢筋间距采用阵列等命令进行钢筋排布，形成钢筋笼三维模型；
s32，将revit软件中的钢筋笼bim模型导入navisworks软件中，利用navisworks软件的碰撞及错误检查功能，检查钢筋笼中的各构件排布是否存在冲突，如有冲突重新进行优化；
s33，利用优化后的钢筋笼bim模型进行可视化交底，指导施工，钢筋笼加工完成后，利用钢筋笼bim模型进行现场检查验收。
5.根据权利要求4所述的一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法，其特征在于：所述步骤s4具体包括，根据所述步骤s31创建的钢筋笼三维模型，通过revit软件中的明细表，自动统计各构件的体积信息，通过过滤关键字功能，可将地下连续墙钢筋笼的钢筋体积v提取出来，乘以钢材密度ρ进而得到钢筋笼重量g，即g=ρv，钢筋笼重量g作为材料进场及钢筋笼吊装计算的依据。
6.根据权利要求1所述的一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法，其特征在于：所述步骤s6具体包括：将revit软件中的bim模型导出nwc文件，将其导入到navisworks软件中进行施工模拟，形成钢筋笼吊装施工的吊车站位、起吊、行走、下放等过程的施工模拟动画，对施工人员进行钢筋笼吊装的可视化交底。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的一种地下连续墙钢筋笼制作与吊装施工方法，其特征在于：所述步骤s7具体包括，完成首幅钢筋笼的制作及吊装作业后，总结经验，完善bim模型及施工方法，指导后续钢筋笼的制作、吊装。
技术总结