BIM技术在高大模板支架设计中的运用
博思塔尼亚
2020年10月29日 14:13:03
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工程概况 图1 拟建贵阳花果园N区效果图 该高楼高大模板范围涉及到多个部位,因第55层(标高236.9 m)结构较复杂,有游泳池、斜梁。斜梁最大断面600 mm×2 100 mm、500 mm×2 300 mm,其他最大梁断面尺寸为400 mm×2 300 mm,最大支架高度为11.25 m(标高225.65 m~236.9 m),属“超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围”,应当组织专家对专项方案进行论证。故选择第55层(标高236.9 m)范围轴网(11-1)~(11~12)、(11-H)~(11~M)的高大模板为例,采用BIM技术进行扣件式钢管模板支架设计。


工程概况

图1 拟建贵阳花果园N区效果图

该高楼高大模板范围涉及到多个部位,因第55层(标高236.9 m)结构较复杂,有游泳池、斜梁。斜梁最大断面600 mm×2 100 mm、500 mm×2 300 mm,其他最大梁断面尺寸为400 mm×2 300 mm,最大支架高度为11.25 m(标高225.65 m~236.9 m),属“超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围”,应当组织专家对专项方案进行论证。故选择第55层(标高236.9 m)范围轴网(11-1)~(11~12)、(11-H)~(11~M)的高大模板为例,采用BIM技术进行扣件式钢管模板支架设计。




模板支架设计


2.1 BIM技术软件的选择

模板支架设计,可选用品茗BIM模板工程设计软件或美国欧特克(Autodesk)的Revit软件,两种软件各有特色。品茗BIM模板工程设计软件,因可对CID图纸的构件进行识别,故可快速进行结构建模,可快速对墙、柱、梁、板模板及支架进行设计,生成各类平面、断面、大样图、三维图,能进行高大模板辨识,能进行模板安全计算。而Revit软件建模相对较慢,但建模效果较逼真,生成的各类大样图、三维图效果很真实,不需要进行任何修改,设计很灵活,适合各类复杂结构的模板设计,但模板设计速度很慢,不能进行模板安全计算。由于第55层(标高236.9 m)有游泳池、斜梁,结构较复杂,故选Revit软件。设计验算采用品茗安全计算软件。

2.2 Revit软件建模

2.2.1 标高、轴网建立

(1)建立标高220.25 m、225.65 m、229.65 m、233.15 m、236.90 m(第55层)。

(2)建立各层的轴网(11-1)~(11~12)、(11-A)~(11~M)。

2.2.2 导入CAD图

分别导入各层柱、墙、梁、板结构图。

2.2.3 柱、墙、梁、板布置

(1)对各层柱、墙进行布置:4根KZ1 900 mm×900 mm,32根KZ2 800 mm×1 250 mm, 核心筒剪力墙及柱。

(2)对各层梁进行布置:500 mm×2 300 mm、400 mm×2 300 mm、600 mm×2 100 mm、400 mm×1 900 mm、300 mm×1 550 mm、400 mm×1 000 mm、400 mm×800 mm、300 mm×1 000 mm等。

(3)对各层板进行布置:游泳池板厚250 mm,其他板厚150 mm。

2.2.4 三维效果图

建成后的N区11号楼标高220.25~236.9 m,结构三维效果见图2。

图2 三维效果图

2.2.5 建立族

建立扣件、顶托、蝴蝶卡族。




模板设计


3.1 对标高236.90 m(第55层)梁、板立杆进行设计

(1)梁底立杆设置:立杆采用 φ 48.3×3.6的Q235普通钢管。梁500 mm×2 300 mm、400 mm×2 300 mm、600 mm×2 100 mm梁底设置2根,沿梁跨方向按照450 mm左右(板立杆间距的1/2)设置;梁400 mm×1 900 mm、300 mm×1 550 mm梁底设置2根,沿梁跨方向按照不大于1 000 mm(同板立杆间距)设置;梁400 mm×1 000 mm 、400 mm×800 mm、300 mm×1 000 mm、400 mm×600 mm 、300 mm×600 mm梁底设置1根,沿梁跨方向间距按照不大于1 000 mm(同板立杆间距)设置;梁200 mm×500 mm及以下的梁底立杆不设置,沿梁跨方向间距按照不大于1 000 mm(同板立杆间距)设置。

(2)板底立杆设置:梁侧立杆距梁边为300 mm,距柱边为300 mm;板底立杆间距取板两侧梁立杆之间的间距均匀等分且间距不大于1 000 mm设置;梁侧立杆与板共同使用受力。

3.2 纵横杆设置

按照扫地杆距地不大于200 mm、步距不大于1 200 mm、立杆自由端长度不大于500 mm设置。

3.3梁侧模板、小梁(方木)、主梁(双钢管)、对拉杆设置

(1)梁侧模板采用15 mm厚胶合板。

(2)梁侧小梁采用50 mm×80 mm方木,沿梁横向布置,间距不大于200 mm设置。

(3)梁侧主梁采用 φ 48×3.0双钢管,间距不大于500 mm,沿梁竖向布置。

(4)梁侧对拉杆采用 φ 12钢筋,用蝴蝶卡两端固定,沿梁跨方向不大于500 mm(同梁侧主梁间距),沿梁竖向排距不大于500 mm设置。

3.4 梁底模板、梁底小梁(方木)、梁底主梁(钢管)设置

(1)梁底模板采用15 mm厚胶合板。

(2)梁底小梁采用50 mm×80 mm方木,间距不大于200 mm设置。

(3)梁侧主梁采用 φ 48 ×3.0双钢管,间距同梁底立杆沿梁方向间距。

3.5 板模、板模小梁(方木)、板模主梁(双钢管)设置

(1)板底模板采用15 mm厚胶合板。

(2)板底小梁采用50 mm×80 mm方木,间距不大于200 mm设置。

(3)板底主梁采用 φ 48×3.0双钢管,间距同板立杆,间距不大于1 000 mm设置。

3.6 剪刀撑设置

按照加强型设置,每间隔3~5 m设1道竖向剪刀撑。架体高度11.25 m,设置3道水平剪刀撑。

3.7 设计图

(1)立杆、板底小梁、板底主梁、对拉杆等平面布置见图3。

图3 支架系统平面设计


(2)断面图见图4、图5。

图4 断面图一

图5 断面图二

(3)梁模板支架大样见图6~图8。

图6 梁400 mm×1 900 mm模板支架

图7 梁600 mm×2 100 mm模板支架

图8 梁500 mm×2 300 mm模板支架

(4)三维图见图9~图12。

图9 三维图(一)

图10 三维图(二)

图11 三维图(三)

图12 三维图(四)

3.8 设计验算

按照对模板不同的支架选择最不利荷载验算的原则,分别对梁500 mm×2 300 mm、600 mm×2 100 mm、400 mm×1 900 mm、400 mm×1 000 mm、200 mm×500 mm进行验算,对板厚250 mm支撑架体进行验算。

采用品茗安全计算软件以梁500 mm×2 300 mm为例进行验算,验算结果见表1。

通过计算其他梁断面、板支撑架体的验算均符合要求。




结论


BIM技术具有直观性、可分析性、可共享性、可管理性的特性,应用日趋广泛,而Revit软件仅仅是BIM技术众多应用软件之一。采用Revit软件进行模板支撑设计,设计修改灵活,从二维平面到三维图都是最直观、最真实的展示,可以做到和实际完全相吻合,尤其对于复杂的结构模板支架设计,越显示它的优越性。

表1 500 mm×2 300 mm梁验算结果


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