BIM 技术在大型装配式厂房预制构件吊装中的应用

吴晗

（中国建筑第四工程局第六建设有限公司，上海 201499）

0 前言

装配式建筑，作为建筑工业化转型的重要标志，一直是建筑业研究的热点，其工期紧、交叉作业多、空中作业量大、安全防护难的特点给项目施工管理了带来很大的挑战[1]。BIM 技术，社会各界对其寄予了厚望，希望其能发挥自身可视化、数据传递的优势，为实现建筑的精益建造和智慧管理提供战略支撑。

在预制构件的现场吊装过程中，往往会遇到吊装场地复杂，吊车移动范围及吊装半径受限等问题，而传统的现场测量及CAD 图纸绘制测算等手段很难将吊装过程进行形象有效的展示。如果通过BIM 技术的提前模拟，能有效发现吊装存在的各类问题，最大限度确保安全准确吊装。

1 预制构件吊装模拟的基本方法

BIM 技术的优势之一在于其可视化、模拟性和模型信息数据的可提取。基于BIM 相关软件建立1:1 场地模型，真实还原施工现场状态环境。

依据履带吊的型号说明书尺寸1:1 新建履带吊模型文件，重点是要保证履带吊长度、宽度、高度及吊臂长度、宽度与说明书相一致。并对其添加参数约束，使其臂长、吊臂旋转角度，以及吊车转台可通过添加参数对其调节。同时为了更加贴近于实际环境，依据吊车吊臂作业工况的范围图对其吊臂长度和吊装角度进行约束，使其作业半径与实际一致，如图1 所示。

吊装的模拟主要是以下关键几步，依据施工现场实际环境初步确定其吊装的整体顺序和路径，并在三维场地模型中确定履带吊车的初步站位。

将建好的履带吊族文件载入三维场地模型中，并在初步站位处进行放置。在BIM 软件属性面板中输入数值调节旋转角度及吊臂长度进行吊装模拟，在模拟过程中若发现出现构件与梁柱碰撞，则通过调整吊车站位，再次调节旋转角度及吊臂长度进行避免，如此反复进行，直到找到最合适的吊车站位、吊臂长度和吊装角度数值，并进行记录。

图1 添加参数约束

2 预制构件吊装模拟的实际应用

2.1 项目概况

上海某多层装配式厂房项目，总建筑面积111461.88m2，由三栋装配式仓库、卸货平台及汽车坡道组成。项目采用装配式整体框架结构体系，其中主次梁采用先张法预应力混凝土预制梁；楼板为钢筋桁架楼承板。该项目一共有3512 根预制梁，平均重量达到15t，其中120 根预制梁跨度达到24m，自重超过30t，且项目仓储三层预制梁需采用汽车吊上至二层楼面吊装。

该项目借助BIM 技术在吊装前期进行吊装路线规划，吊装站位及吊车工序模拟，为项目大型预制构件吊装进行了技术指导，为确保大型预制构件有序吊装提供了技术支持。

2.2 应用流程

项目卸货平台该区域由于施工场地狭小，大型履带吊需在地面同时进行平台24m 跨二三层预制梁的吊装。结合项目实际，经采用BIM 技术模拟后，其施工流水方向为从南至北，第二层第一跨预制梁吊装完成后，吊装第二层格构柱，格构柱安装完毕后，吊装第一跨三层24 跨主梁，如图2 所示。

图2 吊装顺序

BIM 技术模拟的重点是三层24m 跨梁的吊装，初步拟定履带吊型号为SCC2000 型，该型号履带吊最大吊重200t，最大臂长85.5m，依据吊车性能说明书尺寸标注，完成能通过参数调节的履带吊模型。

SCC2000 履带吊从一层地面北侧由北向南进入平台，一层平台柱间距10.2m，可以满足其进入场地。通过查阅SCC2000 履带吊性能参数，吊装重量超过30t 预制梁，其吊装回转半径最大不应大于22m。依据其大臂载重表、吊装回转半径及结构高度，为保障安全顺利吊装，确定该履带吊的吊装角度为至少为60°，吊装臂长为至少为40.5m，如图3 所示。

图3 吊装角度和臂长分析

履带吊最大旋转角度为81°，由于二层柱影响，由图3 可见，采用该型履带吊不具备将预制梁放在履带吊前方竖直吊起的条件。故预制梁吊装前，需将其放置在履带吊两侧柱中间。SCC2000型履带吊需往左侧或右侧旋转90°，完成预制梁的起吊。SCC2000履带吊在最大旋转角度81°的情况下，往左侧或往右侧旋转90°进行预制梁的起吊。则履带吊身及吊臂发生了碰撞，如图4 所示。

图4 履带吊与柱碰撞

同时该项目借助BIM 技术对二层楼面预制梁吊装进行了模拟，如图5 所示。

图5 二层楼面预制梁吊装模拟

3 总结与展望

本项目通过BIM 技术对卸货平台区域24m 跨二三层预制梁的吊装及二层楼面预制梁的吊装进行了模拟分析，得出了SCC2000 履带吊无法顺利吊装及二层楼面两台汽车吊同时吊装满足需求的结论，达到了基于BIM 技术对施工进行前可能遇到的碰撞及阻扰吊装顺利进行的各项因素进行分析判断的目的。得出的结论为最终的施工方案编制及现场实施提供了技术指导，有极强的实施及推广意义。