BIM技术在建筑施工中在虚拟施工、优化设计、碰撞检查、图纸审核等方面越来越得到广泛的运用。文章通过BIM技术在贵阳花果园N区11号楼超高层项目中高大模板支架设计的运用实例,体现BIM技术运用的实用价值。

    1　工程概况

    贵阳花果园N区11号楼位于下N区西北角，建筑功能主要为办公和酒店，总高度347.400m，为超B级高度的超高层建筑。地上74层，地下4层,建筑面积约20×104m2(含宴会厅)，建筑平面呈正方形，建筑外观尺寸60m×60m。为贵阳地区在建的第一高楼，中国在建的前50名高楼，建成后将成贵阳市的标志性建筑(图1)。

    图1　拟建贵阳花果园N区效果图

    该高楼高大模板范围涉及到多个部位，因第55层(标高236.9m)结构较复杂，有游泳池、斜梁。斜梁最大断面600mm×2100mm、500mm×2300mm，其他最大梁断面尺寸为400mm×2300mm，最大支架高度为11.25m(标高225.65m～236.9m)，属“超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围”，应当组织专家对专项方案进行论证。故选择第55层(标高236.9m)范围轴网(11-1)～(11～12)、(11-H)～(11～M)的高大模板为例，采用BIM技术进行扣件式钢管模板支架设计。

    2　模板支架设计

    2.1　BIM技术软件的选择

    模板支架设计，可选用品茗BIM模板工程设计软件或美国欧特克(Autodesk)的Revit软件，两种软件各有特色。品茗BIM模板工程设计软件，因可对CAD图纸的构件进行识别，故可快速进行结构建模,可快速对墙、柱、梁、板模板及支架进行设计，生成各类平面、断面、大样图、三维图,能进行高大模板辨识,能进行模板安全计算。而Revit软件建模相对较慢，但建模效果较逼真,生成的各类大样图、三维图效果很真实，不需要进行任何修改,设计很灵活，适合各类复杂结构的模板设计,但模板设计速度很慢，不能进行模板安全计算。由于第55层(标高236.9m)有游泳池、斜梁，结构较复杂，故选Revit软件。设计验算采用品茗安全计算软件。

    2.2　Revit软件建模

    2.2.1　标高、轴网建立

    (1)建立标高220.25m、225.65m、229.65m、233.15m、236.90m(第55层)。

    (2)建立各层的轴网(11-1)～(11～12)、(11-A)～(11～M)。

    2.2.2　导入CAD图

    分别导入各层柱、墙、梁、板结构图。

    2.2.3　柱、墙、梁、板布置

    (1)对各层柱、墙进行布置：4根KZ1900mm×900mm，32根KZ2800mm×1250mm,核心筒剪力墙及柱。

    (2)对各层梁进行布置：500mm×2300mm、400mm×2300mm、600mm×2100mm、400mm×1900mm、300mm×1550mm、400mm×1000mm、400mm×800mm、300mm×1000mm等。

    (3)对各层板进行布置：游泳池板厚250mm，其他板厚150mm。

    2.2.4　三维效果图

    建成后的N区11号楼标高220.25～236.9m，结构三维效果见图2。

    图2　三维效果图

    2.2.5　建立族

    建立扣件、顶托、蝴蝶卡族。

    3　模板设计

    3.1　对标高236.90m(第55层)梁、板立杆进行设计

    (1)梁底立杆设置：立杆采用φ48.3×3.6的Q235普通钢管。梁500mm×2300mm、400mm×2300mm、600mm×2100mm梁底设置2根，沿梁跨方向按照450mm左右(板立杆间距的1/2)设置；梁400mm×1900mm、300mm×1550mm梁底设置2根，沿梁跨方向按照不大于1000mm(同板立杆间距)设置；梁400mm×1000mm、400mm×800mm、300mm×1000mm、400mm×600mm、300mm×600mm梁底设置1根，沿梁跨方向间距按照不大于1000mm(同板立杆间距)设置；梁200mm×500mm及以下的梁底立杆不设置，沿梁跨方向间距按照不大于1000mm(同板立杆间距)设置。

    (2)板底立杆设置：梁侧立杆距梁边为300mm，距柱边为300mm；板底立杆间距取板两侧梁立杆之间的间距均匀等分且间距不大于1000mm设置；梁侧立杆与板共同使用受力。

    3.2　纵横杆设置

    按照扫地杆距地不大于200mm、步距不大于1200mm、立杆自由端长度不大于500mm设置。

    3.3梁侧模板、小梁(方木)、主梁(双钢管)、对拉杆设置

    (1)梁侧模板采用15mm厚胶合板。

    (2)梁侧小梁采用50mm×80mm方木，沿梁横向布置，间距不大于200mm设置。

    (3)梁侧主梁采用φ48×3.0双钢管，间距不大于500mm，沿梁竖向布置。

    (4)梁侧对拉杆采用φ12钢筋，用蝴蝶卡两端固定，沿梁跨方向不大于500mm(同梁侧主梁间距)，沿梁竖向排距不大于500mm设置。

    3.4　梁底模板、梁底小梁(方木)、梁底主梁(钢管)设置

    (1)梁底模板采用15mm厚胶合板。

    (2)梁底小梁采用50mm×80mm方木，间距不大于200mm设置。

    (3)梁侧主梁采用φ48×3.0双钢管，间距同梁底立杆沿梁方向间距。

    3.5　板模、板模小梁(方木)、板模主梁(双钢管)设置

    (1)板底模板采用15mm厚胶合板。

    (2)板底小梁采用50mm×80mm方木，间距不大于200mm设置。

    (3)板底主梁采用φ48×3.0双钢管，间距同板立杆，间距不大于1000mm设置。

    3.6　剪刀撑设置

    按照加强型设置，每间隔3～5m设1道竖向剪刀撑。架体高度11.25m，设置3道水平剪刀撑。

    3.7　设计图

    (1)立杆、板底小梁、板底主梁、对拉杆等平面布置见图3。

    图3　支架系统平面设计

    (2)断面图见图4、图5。

    图4　断面图一

    图5　断面图二

    (3)梁模板支架大样见图6～图8。

    图6　梁400mm×1900mm模板支架

    图7　梁600mm×2100mm模板支架

    图8　梁500mm×2300mm模板支架

    (4)三维图见图9～图12。

    图9　三维图(一)

    图10　三维图(二)

    图11　三维图(三)

    图12　三维图(四)

    3.8　设计验算

    按照对模板不同的支架选择最不利荷载验算的原则，分别对梁500mm×2300mm、600mm×2100mm、400mm×1900mm、400mm×1000mm、200mm×500mm进行验算，对板厚250mm支撑架体进行验算。

    采用品茗安全计算软件以梁500mm×2300mm为例进行验算，验算结果见表1。

    表1　500mm×2300mm梁验算结果

    通过计算其他梁断面、板支撑架体的验算均符合要求。

    4　结论

    BIM技术具有直观性、可分析性、可共享性、可管理性的特性，应用日趋广泛，而Revit软件仅仅是BIM技术众多应用软件之一。采用Revit软件进行模板支撑设计，设计修改灵活，从二维平面到三维图都是最直观、最真实的展示，可以做到和实际完全相吻合，尤其对于复杂的结构模板支架设计，越显示它的优越性。

    【本文作者：中铁二局集团建筑有限公司周富良】

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