基于BIM技術(shù)的模架預(yù)埋碰撞優(yōu)化技術(shù)研究

史立賓，薛 慶，雷富勻，劉 東，李 棟，趙 翔，周林蕊，黃婭娃

(1.中國華西企業(yè)有限公司，廣東 深圳 518034；2.華西工程科技(深圳)股份有限公司，廣東 深圳 518034)

1 工程概況

前海冠澤金融中心位于深圳市前海地區(qū)，其中2A塔樓核心筒結(jié)構(gòu)為混凝土勁性鋼骨柱，總高度為293.2m。根據(jù)核心筒塔樓施工要求，采用了輕量化模塊式鋼平臺模架系統(tǒng)。在模架錨固預(yù)埋的隱蔽施工過程中，由于核心筒結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼骨柱多，外框鋼梁結(jié)構(gòu)預(yù)埋件多，外附動臂式塔式起重機預(yù)埋件空間占比大，隱蔽管線復(fù)雜，鋼筋直徑大、密度大，多工序穿插作業(yè)，給預(yù)埋的施工增加了難度。在施工前及時插入模架隱蔽工程的三維參數(shù)化分析，經(jīng)過各工序的優(yōu)化設(shè)計，最大限度減少了碰撞次數(shù)，為整個施工過程提供了有效可行的技術(shù)方案，使得整個交叉施工作業(yè)更加高效(見圖1)。

2 預(yù)埋錨固件與鋼筋的碰撞

超高層建筑結(jié)構(gòu)高度高，鋼筋密度、直徑大，結(jié)合前海冠澤金融中心2A塔樓剪力墻配筋圖與埋錐定位圖進行疊圖分析。如圖2所示，柱的加密區(qū)是碰撞發(fā)生的高頻位置，為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，針對這一普遍問題，進行了深化研究。

圖2 結(jié)構(gòu)配筋

因為模架預(yù)埋工程與鋼筋碰撞問題在平面圖中即可清晰體現(xiàn)，為提高工作效率，此部分主要利用二維軟件進行技術(shù)優(yōu)化，后期再根據(jù)優(yōu)化成果進行三維模擬復(fù)查。依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，并經(jīng)設(shè)計復(fù)核，提出調(diào)整豎向主鋼筋的優(yōu)化方案，如圖3所示。本工程類似問題同樣參考此種處理方式逐一優(yōu)化，在施工現(xiàn)場進行預(yù)埋件定位放線，對鋼筋作業(yè)人員進行技術(shù)方案交底，提前調(diào)整鋼筋位置，最終實現(xiàn)了鋼筋碰撞點的全部避讓(見圖3)。

圖3 鋼筋優(yōu)化調(diào)整

3 預(yù)埋錨固件與鋼構(gòu)預(yù)埋件的碰撞

前海冠澤金融中心2A塔樓為帶腰桁架的外框巨柱-核心筒結(jié)構(gòu)，根據(jù)施工工藝的流水計劃，外框鋼結(jié)構(gòu)梁安裝在核心筒施工之后進行，因此在核心筒剪力墻內(nèi)需預(yù)留鋼梁安裝鋼板，且數(shù)量較多，如圖4所示。

圖4 鋼梁布置

鋼梁預(yù)埋件影響范圍與模架預(yù)埋標(biāo)高存在干涉，有碰撞風(fēng)險。將鋼結(jié)構(gòu)三維參數(shù)與模架埋件三維數(shù)據(jù)進行可視化分析，發(fā)現(xiàn)確實存在碰撞情況，如圖5所示。提前發(fā)現(xiàn)問題后，對模架預(yù)埋設(shè)計進行水平和豎向位置調(diào)整，既避開了鋼構(gòu)預(yù)埋又保證了系統(tǒng)使用的安全；同時，也可對較大尺寸鋼構(gòu)預(yù)埋件進行優(yōu)化，提高設(shè)計的合理性。通過可視化分析手段，為現(xiàn)場施工規(guī)避碰撞提供了多種解決途徑，對不同情況選擇最佳途徑，讓整個施工過程變得更加靈活可靠(見圖5)。

圖5 與鋼梁預(yù)埋件的碰撞

4 預(yù)埋錨固件與塔式起重機預(yù)埋件的碰撞

深圳前海冠澤金融中心2A塔樓的施工使用了2臺外掛動臂式塔式起重機，如圖6所示，動臂式塔式起重機在超高層建筑施工中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,其安全性和穩(wěn)定性是施工有序推進的保障。

圖6 外掛動臂式塔式起重機

動臂式塔式起重機附墻節(jié)點由預(yù)埋件和附著墻體2部分組成，在核心筒剪力墻上占據(jù)了一定空間，此位置模架的預(yù)埋便需經(jīng)過特殊設(shè)計，與塔式起重機預(yù)埋鋼板進行焊接整合深化，如圖7所示，經(jīng)過設(shè)計驗算，滿足施工要求。

圖7 埋件深化

5 預(yù)埋錨固件與水電管線的碰撞

在三維信息化分析中，發(fā)現(xiàn)電器管線也存在個別碰撞，如圖8所示。超高層建筑施工中為了配合模架施工，在電器管線的優(yōu)化設(shè)計方面，專業(yè)分包單位有著成熟的修改方案，針對此問題進行了路線修改，解決了此類問題，效果良好。

圖8 管線碰撞

6 預(yù)埋錨固件與鋼柱的碰撞

前海冠澤金融中心施工現(xiàn)場位于前海片區(qū)，周圍施工建筑較多，外部道路交通緊張，同樣施工現(xiàn)場場地有限，鋼結(jié)構(gòu)吊裝量大、焊接工序多，在核心筒鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，如果發(fā)生鋼結(jié)構(gòu)自身安裝碰撞或與其他分包隱蔽工程碰撞問題，將會嚴(yán)重影響現(xiàn)場進度，打亂各工序的流水作業(yè)。面對此問題不論是現(xiàn)場臨時處理，還是返廠修改都將給整個項目造成損失。因此，在項目施工之初便展開了鋼結(jié)構(gòu)三維數(shù)據(jù)化的模擬分析及深化設(shè)計，同時模架的預(yù)埋分析也協(xié)同進行。在此過程中針對埋件與鋼柱碰撞問題進行深化設(shè)計處理，如圖9所示。將特殊的模架埋件與鋼柱進行精確定位焊接，在工廠內(nèi)即完成制作，既不影響現(xiàn)場施工進度，模架預(yù)埋施工也得到安全保障，整個深化過程配合緊密，并且在施工中成功應(yīng)用。

圖9 鋼柱與埋件碰撞

7 結(jié)語

前海冠澤金融中心項目運用三維軟件平臺，通過可視化研究分析，將2A塔樓施工中與模架系統(tǒng)有著密切關(guān)聯(lián)的工序進行協(xié)同管理，不同專業(yè)間的技術(shù)深化高效且精確，在發(fā)現(xiàn)問題、預(yù)防控制、方案制訂等方面取得了一定成效，為現(xiàn)場施工提供了最優(yōu)的技術(shù)方案。