結合BIM可視化的150米高長懸挑空及192米直升機平臺超高層關鍵技術研究

陳亞杰 韋曉明 王鵬程 徐源鵬 周剛強

中建五局華東建設有限公司 上海 200000

引言

近些年超高層建筑日益增多，其關鍵節點的施工技術難度較大，施工方案制定時需考慮的因素繁多，傳統施工技術的難度也越來越大。目前BIM技術在機電、鋼結構等領域內應用十分廣泛但在超高層建筑領域內應用較少。以超高層建筑為例對BIM 技術在超高層建筑高空懸挑結構以及停機坪施工中的方案可視化模擬進行研究，研究成果可為同類型項目提供參考。現階段BIM技術還處于初期探索階段，還有較大的發展空間。

1 BIM發展現狀相關介紹

現在我國建設數量大，建筑業發展快，但共同的建筑業需求是可持續的，建筑業企業也面臨著更加嚴峻的競爭。在此背景下，我們看到了國內建筑業與BIM行業聯系的必然性。然而，如今，當BIM技能已經成為建筑業的趨勢時，國內大多數規劃院仍然選擇完整的2D工程圖（計劃效果圖除外），只有當需求進行具體分析核算（如日照、節能）時，才能建立不精準的三維（體積）模型。不過相對于我國的建造大潮，BIM的運用不過“小荷才露尖尖角”，雖然達到一定的技能水平并不難，但需要時間來跟蹤整個產業鏈，并將BIM真正應用于專業實踐，需要時日[1]。

2 BIM技術相關介紹

2.1 BIM技術研究方向相關介紹

BIM技術在我國的應用正處于初步階段，本項目在總結國內外BIM技術應用現狀的基礎上，借助Revit和數字項目平臺，進行虛擬建造施工的BIM技術應用研究。主要研究方向有以下兩個方面：①建立全套三維建筑信息模型，并針對復雜構件建立族模型。②對復雜節點進行深化設計（如高空外部結構、避難層、18#超高懸挑陽臺及停機坪等），方便現場施工技術交底，保證施工質量；同時通過對多專業間的碰撞檢測，糾正了設計不足，減少了變更，保證了施工工期和成本。

2.2 BIM技術在超高層懸挑施工中的優缺點及施工中的難點介紹

BIM技術在指導現場施工中主要有以下幾個方面：①解決超高層動態觀察困難；②控制超高層試錯成本，進行合理方案模擬，提高工程品質；③精細化場布助力觀摩會進程，通過二維碼交互覆蓋全場。基于BIM技術切實解決現場問題，推進現場進度，提高現場質量。但現在我國BIM實踐水平較低，不能形成完整的產業鏈來處理各個環節的協調。BIM構件元素本土化的缺失。而國外軟件產品在構件元素本土化方面做得不到位，這就使得項目人員很難接受。有經驗的BIM技術人員較少，一線員工對于新軟件學習積極性不高，施工時的規劃變更、 圖紙調整帶來的巨大模型作業量等都是阻礙BIM技術施工的相關因素[2]。

3 BIM技術在超高層懸挑施工中的運用

（1）優化方案。高空懸挑結構施工有以下特點：①懸挑結構處于相對較高的高空，結構頂面標高154.42米；②結構懸挑的跨度較大（跨度3.5米），懸挑長度較長（5.2米）；③結構混凝土構件的截面尺寸較大。這種大懸挑大截面的高空結構采用模板支撐形式，保證高空懸挑結構的施工質量和安全是本工程的施工難點。運用BIM建模技術將該施工樓層以三維圖形展現在我們面前，在方案初期我們可以嘗試不同的支撐體系，然后運用BIM三維建模技術以一種比較直觀的形式來選擇最符合現場實際情況的支撐體系。大大提升了工作效率，并且減少了試錯成本。

（2）重要節點深化。在整個懸挑支撐體系中，斜拉桿式懸挑支模體系由水平懸挑的工字鋼、斜向拉桿及搭設在工字鋼上的模板支架組成。工字鋼、槽鋼作為模板支架的基礎，每根工字鋼由兩根錨固于上兩層結構邊梁的斜向拉桿連接，部分工字鋼下面用斜支撐加強，懸挑結構荷載，施工荷載，模板框架自重由模板支撐傳遞到工字鋼，再由斜拉桿，工字鋼，槽鋼分解傳遞承擔。利用BIM技術對懸挑支撐體系工字鋼進行合理深化，工字鋼根部位置在樓板上預埋14#槽鋼作以加固工字鋼，防止工字鋼向內側滑移。部分位置在懸挑工字鋼下部設置14#工字鋼斜撐。工字梁預埋件安裝穿插在下層樓板鋼筋綁扎期間，應確保預埋鋼筋的長度規格和U型卡箍規格及構件材質等與設計圖紙一致。待主體結構施工至上3層即爬架底部在懸挑層時，穿插下層提前預埋好的螺栓，進行安裝下層的工字鋼梁，并完成工字鋼上的硬質隔離及外防護。

（3）實時跟蹤。在超高層懸挑施工中，保障施工質量和安全尤為重要。在實際施工中，建立BIM 5D云平臺實時監測施工狀態，確保質量和安全。為保證混凝土澆筑施工過程中，工字鋼撓度位移、斜拉桿力等控制因素處于合理范圍內，提高施工質量和安全，建立了工字鋼撓度檢測預警機制。混凝土澆筑前，在對應的懸挑工字鋼根部布置變形監控測點。當實測數據與理論計算結果相差較大時，第一時間進行報警。此時應暫停施工，并通知相關負責人，及時找出數據異常的原因，協調解決后，方可繼續施工。

4 結束語

人類社會發展的歷史長河中，建筑的設計與施工一直是人們關注和討論的熱門話題。新時代下，人們對建筑也提出了更高的期望和要求。建筑高度的增加使施工難度也大幅度提升。新技術的運用在實際施工中解決問題的同時，有效提高了建筑質量，保障施工安全，減少施工成本。近年來BIM新技術在業界上得到廣泛關注，但在實際施工運用中還有很多不足之處需要改善。