BIM技术在核心筒桁架层施工中的应用

张 爽 樊冬冬 陈执鑫

（中建三局第一建设工程有限责任公司，武汉 430000）

1 项目概况

兰州鸿运金茂项目位于兰州市核心地区，总建筑面积37.8万㎡，包括两栋超高层办公楼， A塔51层，B塔31层，商业裙楼8层。A塔建筑高度285m，B塔建筑高度169.6m，为目前甘肃地区在建的第一高楼。

A塔楼核心筒设有两道伸臂环带桁架层，桁架层钢结构总重约 470t，钢构件主要材质为 Q390GJGZ25，板厚为70mm。核心筒桁架层层高6.4m，核心筒墙厚0.9m，砼等级C60。

2 桁架层施工重难点

图1 核心筒环带钢结构

核心筒内钢结构为环带桁架（如图1所示），上下弦钢梁、牛腿、腹杆影响纵筋、水平筋和拉结筋的正常绑扎，钢筋施工是难点。

核心筒采用顶模体系进行施工，原设计角柱牛腿分段长度较长，顶模轨道梁等是否影响钢结构吊装，顶模顶升是否被钢结构影响是重点。

桁架层施工涉及到钢筋、模板，钢结构吊装，顶模顶升，各工序之间的相互协调，保证顺利施工是重点。

3 基于BIM的应用思路

为解决桁架层施工过程中的重难点问题，保证现场顺利施工，与传统二维图纸分析相比，在桁架层施工前，梳理基于BIM的应用思路（如图2所示），包括搭建BIM模型，进行相应碰撞分析、工序分析、吊装及顶升分析，根据分析结果提交设计院深化，同时进行深化调整，采用相应措施，对整个施工过程进行推演，合理的安排施工工序并做好交底。

图2 应用思路

4 桁架层深化设计

（1）利用 tekla软件进行桁架层钢结构深化（如图3所示），原深化时主要为钢结构单专业深化，未能有效同土建以及顶模体系结合。

图3 钢结构深化

（2）利用revit软件根据原设计图纸进行钢筋建模搭建，包括角部模型节点（如图 4所示）以及整体钢筋模型（如图5所示）。一是检查自身钢筋排布是否存在不合理，二是下一步同钢结构进行碰撞检查，优化钢筋排布及形式。

图4 角部钢筋节点模型

图5 整体钢筋模型

图6 顶模模型整合

（3）将顶模模型与核心筒模型及钢结构模型整合（如图6所示），以便下一步钢构吊装模拟及顶模顶升模拟，分析在顶模顶升过程中是否会存在碰撞，顶模平台是否影响钢结构安装等问题。

5 遇到的问题及优化

在上述模型深化、搭建完成后，将钢结构模型及核心筒钢筋模型进行整合，运行碰撞分析，发现两者之间的冲突，同时模拟顶模顶升，钢结构吊装，发现工序之间存在的问题。根据分析结果提出优化解决办法。

（1）钢筋与钢结构腹杆等冲突

钢筋与钢结构之间共发现911项碰撞（如图7所示），主要包括暗柱水平拉筋被钢构件阻断、竖向纵筋与栓钉相碰撞、内排纵筋遇到腹杆无法通过等等。

图7 钢筋与钢结构碰撞冲突

根据碰撞结果，将碰撞报告，各部位之间的三维关系，优化方案等提供给设计院，设计院审核后进行相应设计修改，满足施工要求（如图8所示）。设置相应钢筋连接器，箍筋进行适当调整等等。

图8 钢筋优化

（2）钢结构与顶模平台冲突

通过吊装模拟分析发现，原设计牛腿无法顺利通过顶模平台吊装就位，拟修改牛腿节点，适当减少出厂时牛腿长度，剩余部分在现场进行焊接（如图9所示）,将该工况进行施工模拟提交设计院，进行论证分析。

在模拟的过程中发现牛腿和顶模轨道梁有100mm间隙可以保证顶模正常顶升，根据此模拟对比，来调整牛腿，最大程度保证出厂时的长度，减少现场焊接。

图9 钢结构牛腿优化

在上项牛腿优化过程中，因为牛腿分割长度有限，基本长度需保证，但垂直吊装有难度，在模拟中多次调整角部钢结构吊装方向，进行与顶模的碰撞分析，最终调整到一个合适角度，能够保证角柱牛腿顺利吊装（如图 10所示），同时最大程度保证牛腿初始长度。

图10 角部钢结构吊装

（3）顶模顶升与钢结构腹杆冲突

在顶模顶升模拟过程中，发现顶模支撑牛腿提升到上一个标高时，与钢结构斜腹杆影响，牛腿无法正常放在支撑梁上如图11（a）所示）。

根据分析结果，因顶模爬升支撑需要，钢结构斜腹杆无法调整，故最终选择调整连梁高度如图11（b）所示，保证牛腿上方的最小净高。通过顶模牛腿升出模拟，以能满足顶升要求为准，使连梁高度减少的程度尽可能小如图11（c）所示）。同时原有连梁高度范围内预埋套筒，后期再进行施工。

图11 顶模顶升优化

（4）施工工序关系

桁架层施工时，如下层钢筋已施工上来，在钢结构吊装模拟中，发现会影响下弦杆安装；故钢筋施工至下弦杆时，需待钢结构先行施工。

根据模拟钢结构吊装顺序，在完成一面钢结构吊装焊接后，可插入该段的钢筋施工。

6 结语

（1）将设计、钢结构制作、钢结构安装、土建之间的协调三维化、直观化，通过施工模拟，提前发现问题并解决，避免了施工过程中出现纰漏。相比传统作业方式，在沟通上高效，节约双方之间沟通时间约5天。

（2）通过模拟，明确及优化了施工工序，提前处理了施工中发生的问题。因桁架层的特殊性，涉及到钢结构、顶模，若钢构在吊装过程中再发现碰撞问题，顶模顶升到一半再发现牛腿无法升出，将会极大程度的影响工期，相比传统方式，采用BIM技术提前深化模拟更能直观全面的发现问题。提前整个核心筒桁架层施工工期约2天。

（3）在核心筒桁架层施工过程中，提前采用多样化BIM技术，综合对重点施工部位从设计方面，到施工工序方面，全面应用，为顺利施工提供保障，为其他工程桁架层施工提供了应用思路及指导，其技术实施路线在遇到其他重要分部分项工程时也可以进行参考。