基于BIM的超高超限钢平台支模体系应用研究

基于BIM的超高超限钢平台支模体系应用研究

程良帅,唐勇,许阳,周成科,谢瑞祥

中国建筑第八工程局西南公司  四川成都610041

摘要：独角兽岛园区项目存在6层架空结构，自7层开始布设墙柱梁板等构件，其整体支模高度达到21.7米，上部支撑转换梁尺寸最大达900×2100mm，最大集中线荷载已经超过80KN/m，因架空层位置为现场主要施工通道部位，为保证后期道路畅通，即需要将支模架体系整体提升5米，保证架体下部可以通过车辆，为解决此问题，本项目采用热轧型钢平台作为此超高超限支模架基础，对全过程进行BIM深化设计及受力动态模拟，此施工技法在国内外都属罕见，技术深化难度大，施工复杂程度高，本项技术的成功转化对未来类似工程建设起到了指导引领作用。

关键词：热轧型钢平台；高大支模；结构加固；受力模拟

引言

近年来，大多数建筑已经不满足简单的结构形式，除了体育场馆、公建设施以外，普通住宅类项目也开始在建筑外形上寻求美学的突破，这也促使诞生了更多的异形建筑，继而出现了更多类似广电总部的高架空层结构形式，这对结构设计以及工程施工都提出了更高的要求，本篇论文主要依据成都天府新区独角兽岛国际科技园区项目为例重点讲述了基于BIM的超高超限钢平台支模体系应用研究。

1  工程概况

成都天府新区独角兽岛二批次项目属于EPC总承包工程，项目位于成都市天府新区鹿溪智谷区域，主要包含地上4栋椭圆形高端精装住宅(S4\S5\S6\S7)和1个幼儿园(S8)以及两层地下室。其中钢平台支撑超高超限支模体系主要用于S6区域及S7区域6层架空位置，后期建筑效果图如下。

图1 架空区域建筑BIM效果图

2  施工技术重难点

(1)支模架高度超过21米，属于超危大工程。架体长为8米，宽仅为4米，高宽比大于3，须另外增设措施与结构连接（如连墙件，架体抱柱等）。

(2)上部转换梁多为超限梁，在结构强度未完全达到时还需要在上部继续施工，总荷载非常大，须对整个架体受力情况进行全过程动态模拟，对应力及位移峰值点位设置监测装置。

(3)采用热轧型钢平台作为高大支模基础，立杆布置须提前深化，上部荷载传递到钢平台为不均匀的集中荷载，对钢平台受力模拟分析提出了更高的要求。

(4)钢平台立柱连接螺栓无法预埋，需要对结构梁以及结构柱进行植筋才能安装钢平台连接螺栓，植筋须精确控制防止结构主筋被破坏影响结构安全。

3  施工工艺

1、钢平台支模体系整体深化设计。采用BIM进行建模，可以直观看出支架和结构之间的联系，对架体与结构之间的加强措施进行节点深化，有效指导现场施工。对支模架架体进行受力分析，确定每个立杆传递的荷载，将荷载精确分布在钢平台上，并对此钢平台进行内力分析模拟，形成内力云图，合理优化，并对内力及变形峰值位置进行监测布点。

图2钢梁内力云图

2、钢平台安装。

（1）针对钢平台立柱位置在现场进行定位，进行植筋操作。植筋前采用GY61T钢筋位置测定仪对结构梁及柱进行钢筋扫描定位，植筋钻孔时安排专人旁站，如有触碰结构主筋的情况及时纠正。植筋螺栓采用摩擦型螺栓，其高强系数为10.9，摩擦系数为0.4，对其摩擦面进行喷砂处理。植筋采用A级胶水，完成达到强度后需做现场拉拔实验。

（2）对钢平台在地下室顶板的投影区域进行整体回顶措施。

图3钢平台下部整体回顶示意图

（3）钢平台次梁位置可根据现场需要进行调整，但所有钢立柱下部均需要设置加劲肋，实际钢梁跨度不能比设计图纸中长。

（4）现场复核确保钢平台设置位置和图纸位置符合，减小实际受力和计算受力的偏差值。对钢平台安装质量严格把控，过程精确控制，对其型材（Q345B），连接质量等做好施工源头把控以及现场纠偏。

3、其支架搭设流程为放线→垫脚板/清理立杆位置→立杆→水平横杆→接立杆→水平横杆至顶托→剪刀斜撑→底部纵向钢管→横向木枋→梁底模板→梁钢筋安装→梁侧板安装→楼板底模板安装。应按照前期支模架设计计算结果对超限梁增设回顶措施，回顶立杆须和架体连为整体一并受力。设置连墙件以及架体抱柱、剪刀撑等措施对架体稳定性进行加强，减小由于倾覆产生的安全风险。

图4上部支模架剖面示意图

4、做好相关安全防护措施。在作业层周边应搭设1.5m高度安全围栏，并悬挂密目式安全立网进行封闭，水平方向每隔2个层高，且不超过10m须设置一道水平兜网。

5、浇筑混凝土前对支模体系按照内力分析所示的风险较大位置及性能监测点位的布设，对支模架体及连接杆件以及钢平台构件的变形及沉降进行实时监控，并记录数据形成后续研究参数依据。

4  施工关键技术

    基于BIM的超高超限钢平台支模体系应用研究主要关键技术在于对整体支模架的内力分析，精确到每一根立杆传递的荷载情况再对钢平台进行设计优化，施工时严格把控，减小实际实施和计算模型偏差，根据内力云图可以快速准确找到风险最大位置进而对其进行监测，从而有效保证了施工了安全性。此项技术可广泛用于架体下部有施工通道的

超高架空层结构施工，具有非常强的代表性。

5  结语

    在以成都天府新区独角兽岛国际园区项目为例的论述中，我们发现根据结构特点及施工要求采用钢平台支撑超高超限支模体系可以有效保证架空层下部通道通畅，并且上部结构施工进度不受影响，其结构安全性经过精确计算可以保证，相比大跨度钢梁直接承载具有更高的经济性实用性，并且安全系数大大提高，此项技术集合现代化三维模拟施工和现场精细化管理，对于类似结构施工有很强的指导性。

参考文献

[1] 《钢结构设计标准》GB50017-2017.

[2] 黄明超.建筑工程高支模施工技术的应用[J].四川水泥，2016，09：201.

[3] 牛亮亮、苏明.基于BIM的钢结构施工技术及风险管理研究[J].自动化与仪器仪表，2017.

[4] 冯洪飞.基于BIM的虚拟施工技术与施工期监测分析在钢结构施工中的应用研究[D].重庆大学，2016.

作者简介: 程良帅，男，1987年8月生，本科，高级工程师，13348917995，E-mail：1437851317@qq.com。

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