结合BIM可视化的150米高长悬挑空及192米直升机平台超高层关键技术研究

陈亚杰 韦晓明 王鹏程 徐源鹏 周刚强

中建五局华东建设有限公司 上海 200000

引言

近些年超高层建筑日益增多，其关键节点的施工技术难度较大，施工方案制定时需考虑的因素繁多，传统施工技术的难度也越来越大。目前BIM技术在机电、钢结构等领域内应用十分广泛但在超高层建筑领域内应用较少。以超高层建筑为例对BIM 技术在超高层建筑高空悬挑结构以及停机坪施工中的方案可视化模拟进行研究，研究成果可为同类型项目提供参考。现阶段BIM技术还处于初期探索阶段，还有较大的发展空间。

1 BIM发展现状相关介绍

现在我国建设数量大，建筑业发展快，但共同的建筑业需求是可持续的，建筑业企业也面临着更加严峻的竞争。在此背景下，我们看到了国内建筑业与BIM行业联系的必然性。然而，如今，当BIM技能已经成为建筑业的趋势时，国内大多数规划院仍然选择完整的2D工程图（计划效果图除外），只有当需求进行具体分析核算（如日照、节能）时，才能建立不精准的三维（体积）模型。不过相对于我国的建造大潮，BIM的运用不过“小荷才露尖尖角”，虽然达到一定的技能水平并不难，但需要时间来跟踪整个产业链，并将BIM真正应用于专业实践，需要时日[1]。

2 BIM技术相关介绍

2.1 BIM技术研究方向相关介绍

BIM技术在我国的应用正处于初步阶段，本项目在总结国内外BIM技术应用现状的基础上，借助Revit和数字项目平台，进行虚拟建造施工的BIM技术应用研究。主要研究方向有以下两个方面：①建立全套三维建筑信息模型，并针对复杂构件建立族模型。②对复杂节点进行深化设计（如高空外部结构、避难层、18#超高悬挑阳台及停机坪等），方便现场施工技术交底，保证施工质量；同时通过对多专业间的碰撞检测，纠正了设计不足，减少了变更，保证了施工工期和成本。

2.2 BIM技术在超高层悬挑施工中的优缺点及施工中的难点介绍

BIM技术在指导现场施工中主要有以下几个方面：①解决超高层动态观察困难；②控制超高层试错成本，进行合理方案模拟，提高工程品质；③精细化场布助力观摩会进程，通过二维码交互覆盖全场。基于BIM技术切实解决现场问题，推进现场进度，提高现场质量。但现在我国BIM实践水平较低，不能形成完整的产业链来处理各个环节的协调。BIM构件元素本土化的缺失。而国外软件产品在构件元素本土化方面做得不到位，这就使得项目人员很难接受。有经验的BIM技术人员较少，一线员工对于新软件学习积极性不高，施工时的规划变更、 图纸调整带来的巨大模型作业量等都是阻碍BIM技术施工的相关因素[2]。

3 BIM技术在超高层悬挑施工中的运用

（1）优化方案。高空悬挑结构施工有以下特点：①悬挑结构处于相对较高的高空，结构顶面标高154.42米；②结构悬挑的跨度较大（跨度3.5米），悬挑长度较长（5.2米）；③结构混凝土构件的截面尺寸较大。这种大悬挑大截面的高空结构采用模板支撑形式，保证高空悬挑结构的施工质量和安全是本工程的施工难点。运用BIM建模技术将该施工楼层以三维图形展现在我们面前，在方案初期我们可以尝试不同的支撑体系，然后运用BIM三维建模技术以一种比较直观的形式来选择最符合现场实际情况的支撑体系。大大提升了工作效率，并且减少了试错成本。

（2）重要节点深化。在整个悬挑支撑体系中，斜拉杆式悬挑支模体系由水平悬挑的工字钢、斜向拉杆及搭设在工字钢上的模板支架组成。工字钢、槽钢作为模板支架的基础，每根工字钢由两根锚固于上两层结构边梁的斜向拉杆连接，部分工字钢下面用斜支撑加强，悬挑结构荷载，施工荷载，模板框架自重由模板支撑传递到工字钢，再由斜拉杆，工字钢，槽钢分解传递承担。利用BIM技术对悬挑支撑体系工字钢进行合理深化，工字钢根部位置在楼板上预埋14#槽钢作以加固工字钢，防止工字钢向内侧滑移。部分位置在悬挑工字钢下部设置14#工字钢斜撑。工字梁预埋件安装穿插在下层楼板钢筋绑扎期间，应确保预埋钢筋的长度规格和U型卡箍规格及构件材质等与设计图纸一致。待主体结构施工至上3层即爬架底部在悬挑层时，穿插下层提前预埋好的螺栓，进行安装下层的工字钢梁，并完成工字钢上的硬质隔离及外防护。

（3）实时跟踪。在超高层悬挑施工中，保障施工质量和安全尤为重要。在实际施工中，建立BIM 5D云平台实时监测施工状态，确保质量和安全。为保证混凝土浇筑施工过程中，工字钢挠度位移、斜拉杆力等控制因素处于合理范围内，提高施工质量和安全，建立了工字钢挠度检测预警机制。混凝土浇筑前，在对应的悬挑工字钢根部布置变形监控测点。当实测数据与理论计算结果相差较大时，第一时间进行报警。此时应暂停施工，并通知相关负责人，及时找出数据异常的原因，协调解决后，方可继续施工。

4 结束语

人类社会发展的历史长河中，建筑的设计与施工一直是人们关注和讨论的热门话题。新时代下，人们对建筑也提出了更高的期望和要求。建筑高度的增加使施工难度也大幅度提升。新技术的运用在实际施工中解决问题的同时，有效提高了建筑质量，保障施工安全，减少施工成本。近年来BIM新技术在业界上得到广泛关注，但在实际施工运用中还有很多不足之处需要改善。