吳晗

（中國(guó)建筑第四工程局第六建設(shè)有限公司，上海 201499）

0 前言

裝配式建筑，作為建筑工業(yè)化轉(zhuǎn)型的重要標(biāo)志，一直是建筑業(yè)研究的熱點(diǎn)，其工期緊、交叉作業(yè)多、空中作業(yè)量大、安全防護(hù)難的特點(diǎn)給項(xiàng)目施工管理了帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)[1]。BIM 技術(shù)，社會(huì)各界對(duì)其寄予了厚望，希望其能發(fā)揮自身可視化、數(shù)據(jù)傳遞的優(yōu)勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)建筑的精益建造和智慧管理提供戰(zhàn)略支撐。

在預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)吊裝過(guò)程中，往往會(huì)遇到吊裝場(chǎng)地復(fù)雜，吊車移動(dòng)范圍及吊裝半徑受限等問(wèn)題，而傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及CAD 圖紙繪制測(cè)算等手段很難將吊裝過(guò)程進(jìn)行形象有效的展示。如果通過(guò)BIM 技術(shù)的提前模擬，能有效發(fā)現(xiàn)吊裝存在的各類問(wèn)題，最大限度確保安全準(zhǔn)確吊裝。

1 預(yù)制構(gòu)件吊裝模擬的基本方法

BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一在于其可視化、模擬性和模型信息數(shù)據(jù)的可提取。基于BIM 相關(guān)軟件建立1:1 場(chǎng)地模型，真實(shí)還原施工現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)環(huán)境。

依據(jù)履帶吊的型號(hào)說(shuō)明書尺寸1:1 新建履帶吊模型文件，重點(diǎn)是要保證履帶吊長(zhǎng)度、寬度、高度及吊臂長(zhǎng)度、寬度與說(shuō)明書相一致。并對(duì)其添加參數(shù)約束，使其臂長(zhǎng)、吊臂旋轉(zhuǎn)角度，以及吊車轉(zhuǎn)臺(tái)可通過(guò)添加參數(shù)對(duì)其調(diào)節(jié)。同時(shí)為了更加貼近于實(shí)際環(huán)境，依據(jù)吊車吊臂作業(yè)工況的范圍圖對(duì)其吊臂長(zhǎng)度和吊裝角度進(jìn)行約束，使其作業(yè)半徑與實(shí)際一致，如圖1 所示。

吊裝的模擬主要是以下關(guān)鍵幾步，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境初步確定其吊裝的整體順序和路徑，并在三維場(chǎng)地模型中確定履帶吊車的初步站位。

將建好的履帶吊族文件載入三維場(chǎng)地模型中，并在初步站位處進(jìn)行放置。在BIM 軟件屬性面板中輸入數(shù)值調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度及吊臂長(zhǎng)度進(jìn)行吊裝模擬，在模擬過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)構(gòu)件與梁柱碰撞，則通過(guò)調(diào)整吊車站位，再次調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度及吊臂長(zhǎng)度進(jìn)行避免，如此反復(fù)進(jìn)行，直到找到最合適的吊車站位、吊臂長(zhǎng)度和吊裝角度數(shù)值，并進(jìn)行記錄。

圖1 添加參數(shù)約束

2 預(yù)制構(gòu)件吊裝模擬的實(shí)際應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目概況

上海某多層裝配式廠房項(xiàng)目，總建筑面積111461.88m2，由三棟裝配式倉(cāng)庫(kù)、卸貨平臺(tái)及汽車坡道組成。項(xiàng)目采用裝配式整體框架結(jié)構(gòu)體系，其中主次梁采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁；樓板為鋼筋桁架樓承板。該項(xiàng)目一共有3512 根預(yù)制梁，平均重量達(dá)到15t，其中120 根預(yù)制梁跨度達(dá)到24m，自重超過(guò)30t，且項(xiàng)目倉(cāng)儲(chǔ)三層預(yù)制梁需采用汽車吊上至二層樓面吊裝。

該項(xiàng)目借助BIM 技術(shù)在吊裝前期進(jìn)行吊裝路線規(guī)劃，吊裝站位及吊車工序模擬，為項(xiàng)目大型預(yù)制構(gòu)件吊裝進(jìn)行了技術(shù)指導(dǎo)，為確保大型預(yù)制構(gòu)件有序吊裝提供了技術(shù)支持。

2.2 應(yīng)用流程

項(xiàng)目卸貨平臺(tái)該區(qū)域由于施工場(chǎng)地狹小，大型履帶吊需在地面同時(shí)進(jìn)行平臺(tái)24m 跨二三層預(yù)制梁的吊裝。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，經(jīng)采用BIM 技術(shù)模擬后，其施工流水方向?yàn)閺哪现帘?，第二層第一跨預(yù)制梁吊裝完成后，吊裝第二層格構(gòu)柱，格構(gòu)柱安裝完畢后，吊裝第一跨三層24 跨主梁，如圖2 所示。

圖2 吊裝順序

BIM 技術(shù)模擬的重點(diǎn)是三層24m 跨梁的吊裝，初步擬定履帶吊型號(hào)為SCC2000 型，該型號(hào)履帶吊最大吊重200t，最大臂長(zhǎng)85.5m，依據(jù)吊車性能說(shuō)明書尺寸標(biāo)注，完成能通過(guò)參數(shù)調(diào)節(jié)的履帶吊模型。

SCC2000 履帶吊從一層地面北側(cè)由北向南進(jìn)入平臺(tái)，一層平臺(tái)柱間距10.2m，可以滿足其進(jìn)入場(chǎng)地。通過(guò)查閱SCC2000 履帶吊性能參數(shù)，吊裝重量超過(guò)30t 預(yù)制梁，其吊裝回轉(zhuǎn)半徑最大不應(yīng)大于22m。依據(jù)其大臂載重表、吊裝回轉(zhuǎn)半徑及結(jié)構(gòu)高度，為保障安全順利吊裝，確定該履帶吊的吊裝角度為至少為60°，吊裝臂長(zhǎng)為至少為40.5m，如圖3 所示。

圖3 吊裝角度和臂長(zhǎng)分析

履帶吊最大旋轉(zhuǎn)角度為81°，由于二層柱影響，由圖3 可見(jiàn)，采用該型履帶吊不具備將預(yù)制梁放在履帶吊前方豎直吊起的條件。故預(yù)制梁吊裝前，需將其放置在履帶吊兩側(cè)柱中間。SCC2000型履帶吊需往左側(cè)或右側(cè)旋轉(zhuǎn)90°，完成預(yù)制梁的起吊。SCC2000履帶吊在最大旋轉(zhuǎn)角度81°的情況下，往左側(cè)或往右側(cè)旋轉(zhuǎn)90°進(jìn)行預(yù)制梁的起吊。則履帶吊身及吊臂發(fā)生了碰撞，如圖4 所示。

圖4 履帶吊與柱碰撞

同時(shí)該項(xiàng)目借助BIM 技術(shù)對(duì)二層樓面預(yù)制梁吊裝進(jìn)行了模擬，如圖5 所示。

圖5 二層樓面預(yù)制梁吊裝模擬

3 總結(jié)與展望

本項(xiàng)目通過(guò)BIM 技術(shù)對(duì)卸貨平臺(tái)區(qū)域24m 跨二三層預(yù)制梁的吊裝及二層樓面預(yù)制梁的吊裝進(jìn)行了模擬分析，得出了SCC2000 履帶吊無(wú)法順利吊裝及二層樓面兩臺(tái)汽車吊同時(shí)吊裝滿足需求的結(jié)論，達(dá)到了基于BIM 技術(shù)對(duì)施工進(jìn)行前可能遇到的碰撞及阻擾吊裝順利進(jìn)行的各項(xiàng)因素進(jìn)行分析判斷的目的。得出的結(jié)論為最終的施工方案編制及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施提供了技術(shù)指導(dǎo)，有極強(qiáng)的實(shí)施及推廣意義。