基于BIM技术某工程弧形高大模板支撑体系研究

袁彬 叶帅 饶雄飞 凡金勇 刘伟

在现代建筑设计中，大跨度异形悬挑的手法经常被采用来满足使用功能和造型美观的需求。但是，大跨度悬挑结构的设计给现场施工带来了较大的难题[1]。由于这些工程大都是高层、大跨度的建筑，施工工艺通常比较复杂，故普通模板支撑已无法满足现场施工的需求，因此，弧形高大模板支撑体系开始出现[2-3]。

赵滇生[4]提出多个弹簧支座的多节间连续压杆的理论模型综合考虑水平杆和剪刀撑对立杆稳定性的作用，并结合有限元计算分析，验证了模型的正确性，为高大模板支撑架的设计提供参考。但是，对于高大模板体系在实际工程中如何确保质量安全等方面的探索还不够全面。本文结合BIM技术对潜江市民之家工程中的弧形高大模板支撑体系的安全质量问题进行了研究，以期能够为我国高大模板支撑体系的理论研究和工程实践提供实际指导作用。

1.工程概况

1.1 工程概况

本文以潜江市民之家工程为例，该项目位于潜江市东荆新区紫月路北侧，长渠东路西侧。

潜江市市民之家项目展示中心建筑平面设计呈螺旋“C”字型。结构宽度36.5m，“C”字型结构外边缘弧半径R=34.5m、12.5m，梁截面为400 mm×1800mm、400mm×2000mm，地上三层。本工程共有2个单体，分别为业务大楼、大数据中心；展示中心。业务大楼、大数据中心结构与地下室连为一体，展示中心无地下室。业务大楼和大数据中心地上4层、地下1层、总高21.75m、层高4.05m～6.66m。展示中心地上4层、总高23.60m、层高4.80m～6.66m。

1.2 高大模板及支撑情况

本工程高大模板支撑体系分为三个区域。本文主要对区域三（展示中心一层至三层和屋面局部）顶板的局部梁进行展开研究。高支模区域三位于展示中心一层至三层的G13-G22交GBGD、G15-G16交GA-GB和T5-T6交GB-GD轴、二层至屋面的G5-G7交GA-GB，红色阴影部分架体从一层搭设至三层支架最大高度12.55m，故定为高支模区。总支撑面积1023.97m2，支架最大高度12.55m。

2.BIM应用

2.1 BIM模型建立

使用REVIT软件进行建模，潜江市市民之家建筑模型图如图1所示。

2.2 梁模板标高标注

图1 潜江市市民之家建筑模型

如图2所示，通过软件标注出梁端、梁中等可视化内的所有节点标高。最后通过建立的轴线网与建筑模型形成的方格图，以两个轴线之间的距离为一个单元，并以1m为单位进行划分，并核算出不同结构弧形、不同标高、不同尺寸结构等相关数据，并利用全站仪进行数据储存。通过BIM实现3D可视化，便于现场技术交底；同时可将各部位等尺寸进行核算，并进行标高复核，节约材料和工期，有利于节约工程成本和推进工程施工进度；还可以避免施工图纸错误，进而优化高大模板支撑体系，有利于实际工程利益最大化。

图2 高支模区域三梁模板标高标注及核算

2.3 测量放线

通过以建立的方格网计算的数据，以1m为单位进行划分后的相关数据，利用全转仪进行测量定位，并进行弹线。在高程引测过程中，将1m高程点记录在钢管上，作为高程传递控制点，通过尺等相关工具往上引配合可调顶托进行调节梁底高度。

3.施工工艺

3.1 高大模板支撑系统的基础处理

高支模区域三支架基础为室外垫层和部分一、二层底板。室外垫层厚200mm强度C20采用内加d≥φ10间距200mm的单层双向钢筋网片满铺。一层板厚200mm，梁截面为300mm×800mm、400mm×1100mm。二层板厚120mm，梁截面为500mm×1000mm。一、二层梁、板混凝土强度等级均为C35。

3.2 主要搭设方法

鉴于本工程高支模区域与非高支模区域同时施工，为保证高支模区域的模板支架稳定性，非高支模区域的模板支架水平杆步距与高支模模区域相同，并与周边非高支模区域的模板支架水平杆拉通，与高支模支撑拉通的水平杆不得提前拆卸。高支模四周设置连续式垂直剪刀撑，在纵横向相邻的两竖向连续式剪刀撑之间加之字斜撑；四周设置竖向连续剪刀撑，同时在支撑体系的中部及上部分别设置一道水平剪刀撑。搭设高支模区域三的梁板区域内的梁均属于超高、超重梁，具体详见下面支撑系统参数设计及施工工艺。

150mm、220mm厚板支撑纵横水平杆步距1500mm，小梁30mm×70mm间距200mm，扫天杆距板底小于300mm，最上两步距内分别增设纵横水平杆各一道（间距750mm），扫地杆距 地 面200mm；800mm×2500mm粱两侧立杆间距1400mm，粱底立杆根数4根沿粱跨方向间距450，小梁12根，板小梁间距200，纵横水平杆步距750。梁底大横杆处增加斜撑，梁侧大横杆增加顶托将梁侧模板顶紧防止梁位移；600mm×2000mm粱两侧立杆间距1200mm，粱底立杆根数3根沿粱跨方向间距450mm，小梁8根，板小梁间距200，纵横水平杆步距750。梁底大横杆处增加斜撑，梁侧大横杆增加顶托将梁侧模板顶紧防止梁位移；500mm×1100mm粱两侧立杆间距1100mm，粱底立杆根数2根沿粱跨方向间距450mm，小梁7根，板小梁间距200mm，纵横水平杆步距1500mm，最上一步距水平杆之间应增设一道纵横水平杆（间距750mm）；300mm×900mm粱两侧立杆间距900mm，粱底立杆根数1根沿粱跨方向间距450mm，小梁5根，板小梁间距200mm，纵横水平杆步距1500mm，最上一步距水平杆之间应增设一道纵横水平杆（间距750mm）。

4.总结

通过以上论述，可以发现高大模板支撑体系运用越来越广泛，本文以湖北省潜江市市民之家工程的弧形高大模板支撑体系实例介绍，研究如何从技术方面在整个施工过程中保证高大模板支撑体系的各个环节顺利进行。通过采用BIM技术辅助和全站仪测量放线控制偏差，模板铺设提前放样，大材大用，小材小用，降低了施工现场的操作难度，提高工作效率、节约人工、节约材料，减少管理成本，顺利完成了现浇梁板施工任务，显著提高工程安全和效率，并能确保高大模板支撑体系强度、刚度和稳定性，取得了良好的社会效益。