基于BIM技术承插型盘扣式钢管模板支撑架施工探讨——以新津人民医院项目为例

晋兆丰, 叶光荣, 李长江, 余明邪, 黄 沛

(中国华西企业股份有限公司第十二建筑工程公司,四川成都 610081)

1 工程概况

成都市新津区人民医院位于新津区宝墩镇,总投资12.7亿元,占地面积约7 ha,规划总建筑面积约总共建筑面积12.9万m2,主要建设内容包含人民医院、三中心(疾控中心、急救中心、执法大队)及2条配套道路工程。其中,直线加速室为施工重难点,其位于地下室负一层长15.86 m、宽13 m,占地面积203.18 m2。竖向混凝土墙厚度1.3～3.0 m之间,结构净高5.13 m,顶板厚1.9～3.1 m之间。本项目支模架采用重型承插型盘扣式钢管支架,建筑结构中有变截面、降板和异型结构。

2 承插型盘扣式钢管模板支撑架的基本结构

工程支撑体系采用承插型盘扣式钢管支架件(立杆、水平杆及斜杆)、可调顶托、可调底座、盘扣节点和套管等组成,盘扣节点由立杆上的连接盘、水平杆及斜杆的杆端扣接头和插销片组成,立杆用套筒进行上下套装,水平杆和斜杆则通过盘口节点插销连接在立杆上,形成支架体系的基本架构[1]。立管为Q345A-φ60×3.2 mm,横杆采用Q235B-φ48×2.5 mm,斜拉杆采用Q235B-φ33×2.3 mm,底托采用Q235B-φ48×6.5×460 mm,顶托采用Q235B-φ48×6.5×460 mm。立杆间距大面积按600 mm×600 mm,局部位置按600 mm×300 mm、300 mm×300 mm布置。水平剪刀撑在搭设时需在水平杆第一步设置一道、顶层设置一道,中间自下往上设置间距4跨设置一道,夹角为45°～60°。所有结构全部使用了热镀锌的防锈技术,有效提高了结构使用寿命和耐久性。联接插销具备自锁功能,通过联接插销和杆件搭设焊接成体,为支架的现场装配和施工使用稳定可靠。通过水平杆、立杆和斜杆相互连接成一个架体单元,再由多个架体单元连续为完整的支撑体系。合理的配模数量和搭接构造是保证该支撑体系安全和稳定的基础。

3 BIM技术优化架体搭设过程

3.1 BIM技术优化工艺流程

按照现场要求,制定了施工方案并对结构部件初步选型—使用BIM软件,制作各结构部件的种族模型及单元模块—族模型及单元模块按照施工方案布置,并建立支撑架体模型—检验已搭建的支撑架体的操作性和可行性—根据支撑架体建模计算出的结构部件数量,尽量与模数一致,统筹采购—根据支撑架体建模进行模型轻化应用—工程技术人员对现场管理人员技术交底后,并根据轻量化模型现场搭设作业—根据作业环境等各种因素,在过程中不断调节支撑模式,以增加每一次安装合格率。

3.2 BIM技术优化架体搭设的技术要点

3.2.1 构配件的初步选型

按照施工方案中以及安全技术规程中的要求,严格选型构配件。其中,立杆的选型要考虑到圆盘的设置和相邻立杆间连接套管接头的错位;水平杆的选型时,则要重点考虑板下与梁下支撑架体单元相互连接部位的水平杆,该部位的水平杆宜与板或梁下支撑架体的水平杆采用同一模数,减少同一区域的相同构件模数的种类;斜拉杆的选型则受制于立杆和水平杆。故在选择各构配件的规格型号时,应尽量满足“规格模数统一”、“架体单元统一”,方便于材料的购买以及后期的施工[2](图1)。

图1 盘扣架的选择

3.2.2 关键部位进行支撑架体搭设

根据项目总平面布置图分区分部位,找出关键部分进行支撑架体的搭设,一般包括超宽、超厚、变截面、异形结构、特殊需求的梁、板、楼梯、预留洞口集中处等下部支撑架体。本项目研究主要针对医院直线加速室超宽超厚顶板为关键部分,在满足基本的构造要求和方案保证安全要求的同时,需要同步考虑非关键部位支撑架体的统一。尤其需要关注的是关键与非关键部位架体之间的联系,整理发现连接处架体模数异常的情况,对模数异常区域进行统一优化,减少非正常模数的种类,尽量规划标准模数构配件的基本数量,降低材料的采购成本及搭设难度(图2)。

图2 支模体系BIM模拟

3.2.3 检验BIM支撑架体模型的安全性与可操作性

技术部及安全部门在阶段中,应该及时沟通现场管理人员的,共同分析现场作业环境,做好记录,提出对支撑架体的修改意见。技术人员核对修改意见合规性及安全性,现场管理人员分析现在搭设盘扣架体体系的可操作性。最终,汇总最后针对所提出问题的修改意见,BIM技术人员对BIM模型进行修正优化,使得基础BIM建筑结构模型与BIM支撑体系模型进一步完善与匹配。

3.2.4 BIM信息模型对构配件的统筹采购

在材料部门采购和计划进料的过程中,BIM模型建模质量及基础数据信息尤为重要。不仅可以确定各构配件型号类型、采购数量,还可以确立进货次序、材料堆码等施工进度信息。根据工程进度推进,对不同的建筑阶段和作业面结构材料运输、给料顺序以及存放地点的总平图作出规划,按照工期分区分批给料,科学堆码,在保证工程进度需要的同时,大大减少物料堆积场地的面积以及二次或多次运输所产生的成本消耗。

3.2.5 制作易操作的BIM轻量化模型

将BIM模型导入BIM协同同平台制作交底二维码及文字链接,可将原始设计图纸导入BIM模型基层,二维及三维同时查看。着重研讨了各个交汇点的衔接,研究重点包括了梁与板交接处、降板区与非降板区交接处、预留洞口与周边结构交接处、异形状结构与常规构件交接处、斜拉杆、梁连接处等关键部位。在架体搭设前,应利用BIM轻量化模型完成工艺技术交底工作。让一线操作人员对各部位支撑架体采用的各构配件的规格型号选择和搭设方法产生有更直观形象的理解,从而有效提高一次安装合格率。

3.2.6 现场管理人员根据BIM轻量化模型指导施工

在架体搭设的过程中,现场管理人员可以根据BIM轻量化模型进行现场指导,在材料进场时按照拟定的施工方案进行组织协调。对搭设步骤进行划分,在保安全情况下将各个工作面的工人细化,大大提高架体搭设作业效率与质量。在遇到复杂节点区域搭设时,及时联系BIM技术人员,沟通BIM模型同现场实际情况问题点及控制点,按照图纸及规范进行调整,及时解决争议的搭设点,提高一次安装合格率。

4 结束语

依据施工方案和安全技术规程要求,通过利用 BIM 技术建立承插式盘扣式模架BIM模型。在建立模型的过程中,内业商务人员积极协调现场管理人员,在严格落实方案,精准把控材料用量,达到控制成本目的。在架体搭设之前,可验证承插型盘扣式钢管模板支撑架各构件的适用性和操作性。分析建筑物不同区域的支撑体系搭设要求。同时利用BIM技术形成BIM轻量化模型来进行施工技术交底及安全教育,使一线作业人员更直观掌握支撑架的搭设步骤和控制要求,优化了承插型盘扣式钢管模板支撑架的搭设,提高一次安装合格率,保证工程施工的质量、安全和进度。因此,基于BIM技术承插型盘扣式钢管模板支撑架施工具有较大的实际应用价值。