BIM辅助薄壁曲面混凝土结构施工技术（论文）.pdf

一 一 ⋯ — — 一 — — — — B IM 辅 助 薄 壁 曲 而 混 凝 十 结 构 施 工 技 术 徐 军 上海市浦东新区房地产 (集团)有限公司 上海 2()I)063 摘要 ：上海某图书馆的书卷楼外立面为复杂的曲线造型 ，施工难度较大。为此 ，通过分析 “以直代曲”的木模板及其 支撑体系在异形曲面结构施工过程中的应用，采用了基于BIM技术的现场施工定位及误差控制技术、木模板支撑体系、 关键部位施工工艺的处理技术等，使工程得以顺利完竣，对今后类似工程具有指导作用和参考价值。 关键词：BIM技术；薄壁曲面结构；模板设计； “以直代曲”；模板支撑体系 中图分类号：TU756 文献标志码 ：A DOI：10．14144／j．cnki．jzsg．2017．08 029 Construction Technology for BIM Aided Thin’’W all Curved Surface Concrete Structure XU Jun Shanghai Pudong New Area Real Estate Group Co．，Ltd．，Shanghai 200063，China 1 工 程 概 况 上海某 图书馆三面环绕有景观水面，特别是其附楼书 卷楼 ，恰似4册古代的竹简，呈现 向四面打开状 (图1)。 该书卷楼 建筑面积720 Ill ，建筑高度21．2l7 m，外立而为 “披肩玻璃 幕墙 +米黄 色涂 料 +玻璃天 窗”。每片 “竹 简 ”是在垂直方 向上向内倾斜、不 同标高上曲率不 ‘的曲 面混凝土墙，墙体倾斜角度为6。，墙厚400 InIn。 图1 书卷楼 本工程 书卷楼 复杂 的曲线造 型给施工带来 J，很 多困 难，主要如下 ： 1)空间异形曲面现浇混凝土墙体 结构施 I 技术要求 高。 2)模板体系选型要综合考虑，兼顾可实施性及叮重复 使用性。 3)异形曲面模板支撑体系定位要求高。 2 主 要技 术 路 线 近年来 ，建筑信息模型 (BIM)技术在建筑领域得到 越 来越广泛的应用。工程领域应用BIM技术的可视化、参 数化 、模拟化等特性，解决 了诸多工程难题 。本工程通过 建立BIM模型 ，使J}】BIM模板预拼装及BIM模板支撑体 系 优化等技术 ，解决 了施工现场工程测量定位 、模板设计选 型、支撑体系优化等关键技术难点。 3 关键 施 工 技 术 3．1 基于BIM的测量定位技 术 本工程为空间异形曲面结构 ，墙面变曲率较难满足测 量放线所 需数据 。通过建立BIM模 型 (图2)，对异形结 构进行有限元划分，分割为每米高度的半圆组合体，划分 空I、lj_l为面。根据空间模型对每米半圆截面，在中心做固定 点，以此 定点做扇彤网格形状放样 (圈3)，放样 以每米 半 圆截面圆弧弧长500 mill为一格，通过放样 点对中心点相 对位置定位。将设计曲率转化为 可以在施工中操作的微小 直线段，较好地满足 了施工现场测量定位数据的要求。 I l 一 -一 L J} 尊i ^ 图2 书卷楼BIM模型 图3 固定点做扇形网格形状放样 3．2 基于BIM的模板设计选型技 术 曲面墙体模板体 系主要考虑2{efl方案：一是直接加工 建筑麓工·第39卷·第8期[1 2091 徐 军： BIM辅助薄壁曲面混凝土结构施工技术 定型化弧形模板；二是通过 以平面模板代替圆弧模板的方 案， “以直代曲”进行施工。 3．2．1 定型化模板方案 异形结 构施工，通常优 先考虑 定型化模板方案 ，包 括定型化钢模板和定型化木模板。针对本工程 曲面墙面下 宽上窄、任一截面的曲面圆弧段圆心都在变化中的实际情 况 ，采用定型化模板，不同标高位置模板需要分别配置不 同的定型化模板，无法重复使用，成本太高。 3．2．2 “以直代 曲”传统木模板 方案 “以直代 曲”传 统木模方 案，利用BIM模 型将整片 大木模分割成细小条状 。模板采用厚 18 mm覆膜胶合多层 板，板规格为1 830 mm×915 mm×18 mm。 模板分割处理方式 ：对 模板背面进行横 向和 竖向分 割 ，使用工具式手提 电锯 。横向分割深度为7 mm，间距为 100 mm；竖向分割深度为7 mm，间距为5O0 mm。同时为了 增加模板的韧性 使其不易被折断，分割模板完成后、施工 前一天对分割模板进行洒水湿润。每次施工高度为2 m，模 板为 (915+400+915)mm。 对于拼缝处缺 口模板，通过加工梯形模板 ，运用BIM 技术进行模板预拼装，预先检验模板拼装效果 ，实现模板 施工 “零返工” (图4)。 图4 “以直代曲”传统木模方案 3．3 基于BIM技 术的模板支撑体 系优化技术 通过运用BIM技术进行模板支撑方案优化对比，选择 既能满足现场施工精度要求，又便于施工操作 的曲面墙体 模板支撑方案 (图5)[3-41。 图5 木模板支撑体系 1)中庭区域立满堂脚手架作为斜墙斜 向支撑受力点， 利用板墙斜 向支撑点作为定位控制点。 【1 21 oi 2017-一-8 Building Construction 2)沿定位线铺设 内墙模板 ，绑扎钢 筋，铺设外墙模 板 。 3)混凝土墙体模板支撑体系加固，接缝处理。加固体 系竖向利用木方来控制板型，横 向选用 25 mm螺纹钢作 为横 向钢围楞来替代常规的竖向钢管围楞，采用对拉止水 螺杆固定