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BIM技術(shù)在高大模板支架設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

工程概況

圖1　擬建貴陽花果園N區(qū)效果圖

該高樓高大模板范圍涉及到多個(gè)部位，因第55層(標(biāo)高236.9m)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有游泳池、斜梁。斜梁最大斷面600mm×2100mm、500mm×2300mm，其他最大梁斷面尺寸為400mm×2300mm，最大支架高度為11.25m(標(biāo)高225.65m～236.9m)，屬“超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程范圍”，應(yīng)當(dāng)組織專家對(duì)專項(xiàng)方案進(jìn)行論證。故選擇第55層(標(biāo)高236.9m)范圍軸網(wǎng)(11-1)～(11～12)、(11-H)～(11～M)的高大模板為例，采用BIM技術(shù)進(jìn)行扣件式鋼管模板支架設(shè)計(jì)。

模板支架設(shè)計(jì)

2.1　BIM技術(shù)軟件的選擇

模板支架設(shè)計(jì)，可選用品茗BIM模板工程設(shè)計(jì)軟件或美國(guó)歐特克(Autodesk)的Revit軟件，兩種軟件各有特色。品茗BIM模板工程設(shè)計(jì)軟件，因可對(duì)CID圖紙的構(gòu)件進(jìn)行識(shí)別，故可快速進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模,可快速對(duì)墻、柱、梁、板模板及支架進(jìn)行設(shè)計(jì)，生成各類平面、斷面、大樣圖、三維圖,能進(jìn)行高大模板辨識(shí),能進(jìn)行模板安全計(jì)算。而Revit軟件建模相對(duì)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(shí)，不需要進(jìn)行任何修改,設(shè)計(jì)很靈活，適合各類復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模板設(shè)計(jì),但模板設(shè)計(jì)速度很慢，不能進(jìn)行模板安全計(jì)算。由于第55層(標(biāo)高236.9 m)有游泳池、斜梁，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故選Revit軟件。設(shè)計(jì)驗(yàn)算采用品茗安全計(jì)算軟件。

2.2　Revit軟件建模

2.2.1　標(biāo)高、軸網(wǎng)建立

(1)建立標(biāo)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(wǎng)(11-1)～(11～12)、(11-A)～(11～M)。

2.2.2　導(dǎo)入CAD圖

分別導(dǎo)入各層柱、墻、梁、板結(jié)構(gòu)圖。

2.2.3　柱、墻、梁、板布置

(1)對(duì)各層柱、墻進(jìn)行布置：4根KZ1900mm×900mm，32根KZ2800mm×1250mm,核心筒剪力墻及柱。

(2)對(duì)各層梁進(jìn)行布置：500mm×2300mm、400 mm×2300mm、600mm×2100mm、400mm×1900mm、300mm×1550mm、400 mm×1000mm、400mm×800mm、300mm×1000mm等。

(3)對(duì)各層板進(jìn)行布置：游泳池板厚250mm，其他板厚150mm。

2.2.4　三維效果圖

建成后的N區(qū)11號(hào)樓標(biāo)高220.25～236.9 m，結(jié)構(gòu)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。

模板設(shè)計(jì)

3.1　對(duì)標(biāo)高236.90 m(第55層)梁、板立桿進(jìn)行設(shè)計(jì)

(1)梁底立桿設(shè)置：立桿采用φ48.3×3.6的Q235普通鋼管。梁500mm×2 300 mm、400 mm×2 300 mm、600 mm×2100 mm梁底設(shè)置2根，沿梁跨方向按照450 mm左右(板立桿間距的1/2)設(shè)置；梁400 mm×1 900 mm、300 mm×1 550 mm梁底設(shè)置2根，沿梁跨方向按照不大于1 000 mm(同板立桿間距)設(shè)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(shè)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(shè)置；梁200 mm×500 mm及以下的梁底立桿不設(shè)置，沿梁跨方向間距按照不大于1 000 mm(同板立桿間距)設(shè)置。

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

3.2　縱橫桿設(shè)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(zhǎng)度不大于500 mm設(shè)置。

3.3梁側(cè)模板、小梁(方木)、主梁(雙鋼管)、對(duì)拉桿設(shè)置

(1)梁側(cè)模板采用15 mm厚膠合板。

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

(3)梁側(cè)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(cè)對(duì)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(cè)主梁間距)，沿梁豎向排距不大于500 mm設(shè)置。

3.4　梁底模板、梁底小梁(方木)、梁底主梁(鋼管)設(shè)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(shè)置。

(3)梁側(cè)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(shè)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(shè)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(shè)置。

3.6　剪刀撐設(shè)置

按照加強(qiáng)型設(shè)置，每間隔3～5 m設(shè)1道豎向剪刀撐。架體高度11.25 m，設(shè)置3道水平剪刀撐。

3.7　設(shè)計(jì)圖

(1)立桿、板底小梁、板底主梁、對(duì)拉桿等平面布置見圖3。

圖3　支架系統(tǒng)平面設(shè)計(jì)

(2)斷面圖見圖4、圖5。　

圖4　斷面圖一

圖5　斷面圖二

(3)梁模板支架大樣見圖6～圖8。

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

(4)三維圖見圖9～圖12。

圖9　三維圖(一)

圖10　三維圖(二)

圖11　三維圖(三)

圖12　三維圖(四)

3.8　設(shè)計(jì)驗(yàn)算

按照對(duì)模板不同的支架選擇最不利荷載驗(yàn)算的原則，分別對(duì)梁500mm×2300mm、600mm×2100mm、400mm×1900mm、400mm×1000mm、200 mm×500 mm進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)板厚250mm支撐架體進(jìn)行驗(yàn)算。

采用品茗安全計(jì)算軟件以梁500mm×2300mm為例進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果見表1。

通過計(jì)算其他梁斷面、板支撐架體的驗(yàn)算均符合要求。

結(jié)論

BIM技術(shù)具有直觀性、可分析性、可共享性、可管理性的特性，應(yīng)用日趨廣泛，而Revit軟件僅僅是BIM技術(shù)眾多應(yīng)用軟件之一。采用Revit軟件進(jìn)行模板支撐設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)修改靈活，從二維平面到三維圖都是最直觀、最真實(shí)的展示，可以做到和實(shí)際完全相吻合，尤其對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)模板支架設(shè)計(jì)，越顯示它的優(yōu)越性。

表1　500 mm×2 300 mm梁驗(yàn)算結(jié)果