京东集团亚洲一号天津东丽物流园项目位于天津市东丽区，东临映春路，南临弘程道，西临华兴路，北临弘泰道；总占地面积6.55万㎡，建筑面积11.6万㎡，其中地下面积835.84㎡，建筑高度最高为22.9m，场地自然地坪平均标高为-1.700m，本工程±0.00相当于大沽高程4.700m，工程采用桩承台基础，结构形式为框架，仓库屋面形式为钢结构。

BIM技术结合有限元分析技术应用

高支模架体对比分析

高支模架体起到两部分作用：第一，支撑架体及模板重量作用；第二，作为模板龙骨的受力点。由于主体结构梁板底部的立杆数量和位置受主龙骨、次龙骨等材料的制约，要满足模板龙骨受力点的使用要求，架体立杆间距会比较密集。传统落地立杆的支设方式会使盘扣架整体立杆间距过密，高强度特性不能得到充分利用，安全储备过大，架体支撑的功能过剩，造成材料浪费，通过在高支模中利用BIM与有限元分析施工技术，将传统钢管扣件的灵活性与盘扣架的高强性相结合。

BIM+有限元分析技术工艺流程

（1）初步计算盘扣架排布。按照建筑主体结构梁板的截面、排布形式等初步设计出按照传统立杆全部落地方式搭设支模架体的方案，并通过PKPM、品茗、广联达等计算软件，确定架体使用的材料型号、间距、步距、斜拉杆等架体构造措施。初步计算过程中，着重注意梁底模板主次龙骨的分布及支撑，以满足架体的模板龙骨受力点功能为主要需求，满足架体承载力和稳定性为次要需求。计算时，要注意单独计算每种构件的尺寸使用不同的间距进行排布，以满足不同固件的支模荷载要求。

（2）高支模架体BIM深化设计。用Revit依照计算结果排列支架，建立三维模型，体现实际施工中的具体情况，在使用Revit建模时，材料的使用需要以实际情况进行绘制。尤其是每段立杆的长度，因为高大模板高度较高，每段立杆的长度必须以实际配料的长度建模，目的是方便有限元分析时转换下层支撑立杆。通过BIM技术对支模架排布进行优化后，将传统的架体分成两层，即上层满足模板支设要求，下层满足整体支撑要求。这样两层分别起到不同的作用，即满足支模架体的灵活性，又满足支撑架体的高效性，利用BIM模型可更为有效地进行方案审查和交底。同时，因盘扣架采用自锁式插销连接，效率远超扣件连接；架体强度高，通过优化设计，合理配置杆件，可以大量节省杆件使用量，用BIM技术深化后，架体如有施工困难可以提前预知并解决，加快了大面积施工时的进度，因此，施工效率对比传统工艺大幅提高。

（3）有限元分析优化。对立杆下部进行优化，选取梁较密的一个方向，按照Revit模型中的切面图，在梁底截取一个统一标高，将下部立杆部分进行优化。分析采用MidasCivil，对架体进行建模分析。立杆、横杆、斜杆使用杆系模型建模，横杆释放梁端约束保留40%，斜杆梁端设置为铰支，记取架体自重。板底杆件与主龙骨之间、板底杆件与满布钢梁之间、梁底主龙骨与满布钢梁之间均设置法向受压的弹性连接，消除过多的水平约束力的影响，保证荷载有效传递，每个弹性连接的非受力方向均设置很小的弹性连接，保证架体能够正常计算。荷载类型分为施工恒载和施工活荷载，架体、主次楞设置自重荷载，混凝土结构自重恒荷载以面荷载的形式施加于次楞之上，然后向下传递荷载，根据投影面积法计算等效面荷载（按照计算书中的荷载值），梁底荷载、板底荷载、施工活荷载为3kN/㎡，以面荷载的形式施加在次楞之上。利用荷载组合，恒载系数取1.2，活载系数取1.4。分析输出结果包括立杆支座反力、模架架体应力、架体位移、满布钢梁应力。以计算书中的架体荷载值为基数，判断优化后是否满足受力要求。

（4）有限元结果分析，以本工程为例：①支座法相反力，由分析结果可见，支座反力最大值为59.98kN；②架体应力，立杆应力方面，最大压应力值为106.5N/mm²，最大拉应力值为14.2N/mm²，受压（拉）最大值小于Q345抗压（拉）强度设计值300N/mm²，符合规范要求；③架体位移，位移最大部位出现在架体顶部，最大位移量为3.22mm；④满布钢梁应力，钢梁应力方面，最大应力值为129.05N/mm²，小于Q235抗压（拉）强度设计值205N/mm²，符合规范要求；⑤结论：综上模拟结果，架体受力情况满足设计要求，整体布置合理，各受力部件工作情况良好。满布钢梁构造有效分散集中力的影响，均匀分布在架体各节点处，局部应力集中位置应力值也在安全范围之内。从结果上可推断，此模架设计合理有效，架体位移较小可控，应力值满足材料性能指标，且无过大集中应力存在，本分析内容所涉各项数据指标均在安全范围之内，满足规范要求。

（5）新式架体BIM模型最终分析。按照符合规范的有限元分析结果，进行最终Revit建模，查看架体与结构碰撞情况、细节处理情况、优化后架体连接情况。最后根据优化后结果确定底层支撑立杆排布在现场中实际位置，用于现场施工放线定位，使用BIM模型进行现场交底，让施工人员清楚现场实际施工形式。

（6）效果比较。通过普通支模方式架体剖面图和优化后的架体剖面图比较可以看出，优化后的架体下部立杆间距可加大，不仅充分利用材料强度，避免材料浪费，又减少了工程量，节省了成本。

本文作者：杨文博 吴睿 高峰 刘金铭 王志新（中建五局第三建设有限公司）

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