基于BIM技术的模架预埋碰撞优化技术研究

史立宾，薛 庆，雷富匀，刘 东，李 栋，赵 翔，周林蕊，黄娅娃

(1.中国华西企业有限公司，广东 深圳 518034；2.华西工程科技(深圳)股份有限公司，广东 深圳 518034)

1 工程概况

前海冠泽金融中心位于深圳市前海地区，其中2A塔楼核心筒结构为混凝土劲性钢骨柱，总高度为293.2m。根据核心筒塔楼施工要求，采用了轻量化模块式钢平台模架系统。在模架锚固预埋的隐蔽施工过程中，由于核心筒结构复杂，钢骨柱多，外框钢梁结构预埋件多，外附动臂式塔式起重机预埋件空间占比大，隐蔽管线复杂，钢筋直径大、密度大，多工序穿插作业，给预埋的施工增加了难度。在施工前及时插入模架隐蔽工程的三维参数化分析，经过各工序的优化设计，最大限度减少了碰撞次数，为整个施工过程提供了有效可行的技术方案，使得整个交叉施工作业更加高效(见图1)。

2 预埋锚固件与钢筋的碰撞

超高层建筑结构高度高，钢筋密度、直径大，结合前海冠泽金融中心2A塔楼剪力墙配筋图与埋锥定位图进行叠图分析。如图2所示，柱的加密区是碰撞发生的高频位置，为了保证结构的安全性，针对这一普遍问题，进行了深化研究。

图2 结构配筋

因为模架预埋工程与钢筋碰撞问题在平面图中即可清晰体现，为提高工作效率，此部分主要利用二维软件进行技术优化，后期再根据优化成果进行三维模拟复查。依据建筑结构设计规范，并经设计复核，提出调整竖向主钢筋的优化方案，如图3所示。本工程类似问题同样参考此种处理方式逐一优化，在施工现场进行预埋件定位放线，对钢筋作业人员进行技术方案交底，提前调整钢筋位置，最终实现了钢筋碰撞点的全部避让(见图3)。

图3 钢筋优化调整

3 预埋锚固件与钢构预埋件的碰撞

前海冠泽金融中心2A塔楼为带腰桁架的外框巨柱-核心筒结构，根据施工工艺的流水计划，外框钢结构梁安装在核心筒施工之后进行，因此在核心筒剪力墙内需预留钢梁安装钢板，且数量较多，如图4所示。

图4 钢梁布置

钢梁预埋件影响范围与模架预埋标高存在干涉，有碰撞风险。将钢结构三维参数与模架埋件三维数据进行可视化分析，发现确实存在碰撞情况，如图5所示。提前发现问题后，对模架预埋设计进行水平和竖向位置调整，既避开了钢构预埋又保证了系统使用的安全；同时，也可对较大尺寸钢构预埋件进行优化，提高设计的合理性。通过可视化分析手段，为现场施工规避碰撞提供了多种解决途径，对不同情况选择最佳途径，让整个施工过程变得更加灵活可靠(见图5)。

图5 与钢梁预埋件的碰撞

4 预埋锚固件与塔式起重机预埋件的碰撞

深圳前海冠泽金融中心2A塔楼的施工使用了2台外挂动臂式塔式起重机，如图6所示，动臂式塔式起重机在超高层建筑施工中发挥着关键作用,其安全性和稳定性是施工有序推进的保障。

图6 外挂动臂式塔式起重机

动臂式塔式起重机附墙节点由预埋件和附着墙体2部分组成，在核心筒剪力墙上占据了一定空间，此位置模架的预埋便需经过特殊设计，与塔式起重机预埋钢板进行焊接整合深化，如图7所示，经过设计验算，满足施工要求。

图7 埋件深化

5 预埋锚固件与水电管线的碰撞

在三维信息化分析中，发现电器管线也存在个别碰撞，如图8所示。超高层建筑施工中为了配合模架施工，在电器管线的优化设计方面，专业分包单位有着成熟的修改方案，针对此问题进行了路线修改，解决了此类问题，效果良好。

图8 管线碰撞

6 预埋锚固件与钢柱的碰撞

前海冠泽金融中心施工现场位于前海片区，周围施工建筑较多，外部道路交通紧张，同样施工现场场地有限，钢结构吊装量大、焊接工序多，在核心筒钢结构施工过程中，如果发生钢结构自身安装碰撞或与其他分包隐蔽工程碰撞问题，将会严重影响现场进度，打乱各工序的流水作业。面对此问题不论是现场临时处理，还是返厂修改都将给整个项目造成损失。因此，在项目施工之初便展开了钢结构三维数据化的模拟分析及深化设计，同时模架的预埋分析也协同进行。在此过程中针对埋件与钢柱碰撞问题进行深化设计处理，如图9所示。将特殊的模架埋件与钢柱进行精确定位焊接，在工厂内即完成制作，既不影响现场施工进度，模架预埋施工也得到安全保障，整个深化过程配合紧密，并且在施工中成功应用。

图9 钢柱与埋件碰撞

7 结语

前海冠泽金融中心项目运用三维软件平台，通过可视化研究分析，将2A塔楼施工中与模架系统有着密切关联的工序进行协同管理，不同专业间的技术深化高效且精确，在发现问题、预防控制、方案制订等方面取得了一定成效，为现场施工提供了最优的技术方案。