BIM技術在高大模板支架設計中的運用

周富良

(中鐵二局集團建筑有限公司， 四川成都 610031)

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BIM技術在高大模板支架設計中的運用

周富良

(中鐵二局集團建筑有限公司， 四川成都 610031)

【摘要】BIM技術在建筑施工中在虛擬施工、優化設計、碰撞檢查、圖紙審核等方面越來越得到廣泛的運用。文章通過BIM技術在貴陽花果園N區11號樓超高層項目中高大模板支架設計的運用實例，體現BIM技術運用的實用價值。

【關鍵詞】BIM技術;模板;支架;設計

1工程概況

貴陽花果園N區11號樓位于下N區西北角，建筑功能主要為辦公和酒店，總高度347.400 m，為超B級高度的超高層建筑。地上74層，地下4層,建筑面積約20×104m2(含宴會廳)，建筑平面呈正方形，建筑外觀尺寸60 m×60 m。為貴陽地區在建的第一高樓，中國在建的前50名高樓，建成后將成貴陽市的標志性建筑(圖1)。

圖1　擬建貴陽花果園N區效果圖

該高樓高大模板范圍涉及到多個部位，因第55層(標高236.9 m)結構較復雜，有游泳池、斜梁。斜梁最大斷面600 mm×2 100 mm、500 mm×2 300 mm，其他最大梁斷面尺寸為400 mm×2 300 mm，最大支架高度為11.25 m(標高225.65 m～236.9 m)，屬“超過一定規模的危險性較大的分部分項工程范圍”，應當組織專家對專項方案進行論證。故選擇第55層(標高236.9 m)范圍軸網(11-1)～(11～12)、(11-H)～(11～M)的高大模板為例，采用BIM技術進行扣件式鋼管模板支架設計。

2模板支架設計

2.1BIM技術軟件的選擇

模板支架設計，可選用品茗BIM模板工程設計軟件或美國歐特克(Autodesk)的Revit軟件，兩種軟件各有特色。品茗BIM模板工程設計軟件，因可對CID圖紙的構件進行識別，故可快速進行結構建模,可快速對墻、柱、梁、板模板及支架進行設計，生成各類平面、斷面、大樣圖、三維圖,能進行高大模板辨識,能進行模板安全計算,但不能對梁、板立桿及步距進行任意修改，生成的各類圖形需要進行較多修改，設計不夠靈活，不適合結構較復雜的模板支架設計。而Revit軟件建模相對較慢，但建模效果較逼真,生成的各類大樣圖、三維圖效果很真實，不需要進行任何修改,設計很靈活，適合各類復雜結構的模板設計,但模板設計速度很慢，不能進行模板安全計算。由于第55層(標高236.9 m)有游泳池、斜梁，結構較復雜，故選Revit軟件。設計驗算采用品茗安全計算軟件。

2.2Revit軟件建模

2.2.1標高、軸網建立

(1)建立標高220.25 m、225.65 m、229.65 m、233.15 m、236.90 m(第55層)。

(2)建立各層的軸網(11-1)～(11～12)、(11-A)～(11～M)。

2.2.2導入CAD圖

分別導入各層柱、墻、梁、板結構圖。

2.2.3柱、墻、梁、板布置

(1)對各層柱、墻進行布置：4根KZ1 900 mm×900 mm，32根KZ2 800 mm×1 250 mm, 核心筒剪力墻及柱。

(2)對各層梁進行布置：500 mm×2 300 mm、400 mm×2 300 mm、600 mm×2 100 mm、400 mm×1 900 mm、300 mm×1 550 mm、400 mm×1 000 mm、400 mm×800 mm、300 mm×1 000 mm等。

(3)對各層板進行布置：游泳池板厚250 mm，其他板厚150 mm。

2.2.4三維效果圖

建成后的N區11號樓標高220.25～236.9 m，結構三維效果見圖2。

圖2　三維效果圖

2.2.5建立族

建立扣件、頂托、蝴蝶卡族。

3模板設計

3.1對標高236.90 m(第55層)梁、板立桿進行設計

(1)梁底立桿設置：立桿采用φ48.3×3.6的Q235普通鋼管。梁500 mm×2 300 mm、400 mm×2 300 mm、600 mm×2 100 mm梁底設置2根，沿梁跨方向按照450 mm左右(板立桿間距的1/2)設置；梁400 mm×1 900 mm、300 mm×1 550 mm梁底設置2根，沿梁跨方向按照不大于1 000 mm(同板立桿間距)設置；梁400 mm×1 000 mm 、400 mm×800 mm、300 mm×1 000 mm、400 mm×600 mm 、300 mm×600 mm梁底設置1根，沿梁跨方向間距按照不大于1 000 mm(同板立桿間距)設置；梁200 mm×500 mm及以下的梁底立桿不設置，沿梁跨方向間距按照不大于1 000 mm(同板立桿間距)設置。

(2)板底立桿設置：梁側立桿距梁邊為300 mm，距柱邊為300 mm；板底立桿間距取板兩側梁立桿之間的間距均勻等分且間距不大于1 000 mm設置；梁側立桿與板共同使用受力。

3.2縱橫桿設置

按照掃地桿距地不大于200 mm、步距不大于1 200 mm、立桿自由端長度不大于500 mm設置。

3.3梁側模板、小梁(方木)、主梁(雙鋼管)、對拉桿設置

(1)梁側模板采用15 mm厚膠合板。

(2)梁側小梁采用50 mm×80 mm方木，沿梁橫向布置，間距不大于200 mm設置。

(3)梁側主梁采用φ48×3.0雙鋼管，間距不大于500 mm，沿梁豎向布置。

(4)梁側對拉桿采用φ12鋼筋，用蝴蝶卡兩端固定，沿梁跨方向不大于500 mm(同梁側主梁間距)，沿梁豎向排距不大于500 mm設置。

3.4梁底模板、梁底小梁(方木)、梁底主梁(鋼管)設置

(1)梁底模板采用15 mm厚膠合板。

(2)梁底小梁采用50 mm×80 mm方木，間距不大于200 mm設置。

(3)梁側主梁采用φ48 ×3.0雙鋼管，間距同梁底立桿沿梁方向間距。

3.5板模、板模小梁(方木)、板模主梁(雙鋼管)設置

(1)板底模板采用15 mm厚膠合板。

(2)板底小梁采用50 mm×80 mm方木，間距不大于200 mm設置。

(3)板底主梁采用φ48×3.0雙鋼管，間距同板立桿，間距不大于1 000 mm設置。

3.6剪刀撐設置

按照加強型設置，每間隔3～5 m設1道豎向剪刀撐。架體高度11.25 m，設置3道水平剪刀撐。

3.7設計圖

(1)立桿、板底小梁、板底主梁、對拉桿等平面布置見圖3。

圖3　支架系統平面設計

圖4　斷面圖一

圖5　斷面圖二

(2)斷面圖見圖4、圖5。(3)梁模板支架大樣見圖6～圖8。

(4)三維圖見圖9～圖12。

3.8設計驗算

按照對模板不同的支架選擇最不利荷載驗算的原則，分別對梁500 mm×2 300 mm、600 mm×2 100 mm、400 mm×1 900 mm、400 mm×1 000 mm、200 mm×500 mm進行驗算，對板厚250 mm支撐架體進行驗算。

采用品茗安全計算軟件以梁500 mm×2 300 mm為例進行驗算，驗算結果見表1。

通過計算其他梁斷面、板支撐架體的驗算均符合要求。

4結論

BIM技術具有直觀性、可分析性、可共享性、可管理性的特性，應用日趨廣泛，而Revit軟件僅僅是BIM技術眾多應用軟件之一。采用Revit軟件進行模板支撐設計，設計修改靈活，從二維平面到三維圖都是最直觀、最真實的展示，可以做到和實際完全相吻合，尤其對于復雜的結構模板支架設計，越顯示它的優越性。

表1　500 mm×2 300 mm梁驗算結果

圖6　梁400 mm×1 900 mm模板支架

圖7　梁600 mm×2 100 mm模板支架

圖8　梁500 mm×2 300 mm模板支架

圖9　三維圖(一)

圖10　三維圖(二)

圖11　三維圖(三)

圖12　三維圖(四)

【文獻標志碼】B

【中圖分類號】TU755.2+2

[定稿日期]2015-10-20