結(jié)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(guān)鍵技術(shù)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(shè)有限公司 上海 200000

引言

近些年超高層建筑日益增多，其關(guān)鍵節(jié)點的施工技術(shù)難度較大，施工方案制定時需考慮的因素繁多，傳統(tǒng)施工技術(shù)的難度也越來越大。目前BIM技術(shù)在機電、鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用十分廣泛但在超高層建筑領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用較少。以超高層建筑為例對BIM 技術(shù)在超高層建筑高空懸挑結(jié)構(gòu)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?，F(xiàn)階段BIM技術(shù)還處于初期探索階段，還有較大的發(fā)展空間。

1 BIM發(fā)展現(xiàn)狀相關(guān)介紹

現(xiàn)在我國建設(shè)數(shù)量大，建筑業(yè)發(fā)展快，但共同的建筑業(yè)需求是可持續(xù)的，建筑業(yè)企業(yè)也面臨著更加嚴峻的競爭。在此背景下，我們看到了國內(nèi)建筑業(yè)與BIM行業(yè)聯(lián)系的必然性。然而，如今，當BIM技能已經(jīng)成為建筑業(yè)的趨勢時，國內(nèi)大多數(shù)規(guī)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(jié)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(chǎn)業(yè)鏈，并將BIM真正應(yīng)用于專業(yè)實踐，需要時日[1]。

2 BIM技術(shù)相關(guān)介紹

2.1 BIM技術(shù)研究方向相關(guān)介紹

BIM技術(shù)在我國的應(yīng)用正處于初步階段，本項目在總結(jié)國內(nèi)外BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，借助Revit和數(shù)字項目平臺，進行虛擬建造施工的BIM技術(shù)應(yīng)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(fù)雜構(gòu)件建立族模型。②對復(fù)雜節(jié)點進行深化設(shè)計（如高空外部結(jié)構(gòu)、避難層、18#超高懸挑陽臺及停機坪等），方便現(xiàn)場施工技術(shù)交底，保證施工質(zhì)量；同時通過對多專業(yè)間的碰撞檢測，糾正了設(shè)計不足，減少了變更，保證了施工工期和成本。

2.2 BIM技術(shù)在超高層懸挑施工中的優(yōu)缺點及施工中的難點介紹

BIM技術(shù)在指導(dǎo)現(xiàn)場施工中主要有以下幾個方面：①解決超高層動態(tài)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(zhì)；③精細化場布助力觀摩會進程，通過二維碼交互覆蓋全場?；贐IM技術(shù)切實解決現(xiàn)場問題，推進現(xiàn)場進度，提高現(xiàn)場質(zhì)量。但現(xiàn)在我國BIM實踐水平較低，不能形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈來處理各個環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)。BIM構(gòu)件元素本土化的缺失。而國外軟件產(chǎn)品在構(gòu)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(jīng)驗的BIM技術(shù)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(guī)劃變更、 圖紙調(diào)整帶來的巨大模型作業(yè)量等都是阻礙BIM技術(shù)施工的相關(guān)因素[2]。

3 BIM技術(shù)在超高層懸挑施工中的運用

（1）優(yōu)化方案。高空懸挑結(jié)構(gòu)施工有以下特點：①懸挑結(jié)構(gòu)處于相對較高的高空，結(jié)構(gòu)頂面標高154.42米；②結(jié)構(gòu)懸挑的跨度較大（跨度3.5米），懸挑長度較長（5.2米）；③結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件的截面尺寸較大。這種大懸挑大截面的高空結(jié)構(gòu)采用模板支撐形式，保證高空懸挑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和安全是本工程的施工難點。運用BIM建模技術(shù)將該施工樓層以三維圖形展現(xiàn)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(shù)以一種比較直觀的形式來選擇最符合現(xiàn)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(jié)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(shè)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(chǔ)，每根工字鋼由兩根錨固于上兩層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shù)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(yù)埋14#槽鋼作以加固工字鋼，防止工字鋼向內(nèi)側(cè)滑移。部分位置在懸挑工字鋼下部設(shè)置14#工字鋼斜撐。工字梁預(yù)埋件安裝穿插在下層樓板鋼筋綁扎期間，應(yīng)確保預(yù)埋鋼筋的長度規(guī)格和U型卡箍規(guī)格及構(gòu)件材質(zhì)等與設(shè)計圖紙一致。待主體結(jié)構(gòu)施工至上3層即爬架底部在懸挑層時，穿插下層提前預(yù)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(zhì)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(zhì)量和安全尤為重要。在實際施工中，建立BIM 5D云平臺實時監(jiān)測施工狀態(tài)，確保質(zhì)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(nèi)，提高施工質(zhì)量和安全，建立了工字鋼撓度檢測預(yù)警機制?；炷翝仓?，在對應(yīng)的懸挑工字鋼根部布置變形監(jiān)控測點。當實測數(shù)據(jù)與理論計算結(jié)果相差較大時，第一時間進行報警。此時應(yīng)暫停施工，并通知相關(guān)負責人，及時找出數(shù)據(jù)異常的原因，協(xié)調(diào)解決后，方可繼續(xù)施工。

4 結(jié)束語

人類社會發(fā)展的歷史長河中，建筑的設(shè)計與施工一直是人們關(guān)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(shù)的運用在實際施工中解決問題的同時，有效提高了建筑質(zhì)量，保障施工安全，減少施工成本。近年來BIM新技術(shù)在業(yè)界上得到廣泛關(guān)注，但在實際施工運用中還有很多不足之處需要改善。