砌筑套管直埋技术在天津周大福金融中心项目中的应用.doc

砌筑套管直埋技术在天津周大福金融中心项目中的应用 康晋宇 李绍东 姚健 范志强 姜镇涛 中国建筑第八工程局有限公司天津分公司 摘 要： 为避免一般工程在墙体砌筑后因机电管线安装而发生的拆改现象, 天津周大福金融中心项目创新性地采用 BIM 技术对二次墙体进行深化, 基于项目结构、机电等专业的高精度模型, 可精确在墙体位置处确定所有机电专业套管的排布, 进而在模型中深化墙体的圈梁、构造柱与砌块等构造, 然后导出施工图进行现场备料、施工, 最终实现墙体砌筑达到一墙一图、零剔凿、零拆改的目的, 使工程砌筑施工整体质量一次成优关键词： 高层建筑; 建筑信息模型; 预留洞口; 模型剖切; 套管; 施工技术; 作者简介：康晋宇, 工程师, E-mail:cceedkjy@收稿日期：2017-07-06基金：中建八局科技资助 (2014-01) Application of Direct Embedding Technology of Masonry Casing in Tianjin CTF Financial Center ProjectKANG Jinyu LI Shaodong YAO Jian FAN Zhiqiang JIANG Zhentao China Construction Eighth Engineering Division Co., Ltd. (Tianjin) ; Abstract： In order to avoid the dismantle and alter after wall masonry caused by installation of mechanical and electrical pipelines in general construction, based on project structure, mechanical and electrical high-precision model, Tianjin CTF Financial Center project can be accurate in arrangement of electromechanical casing by innovatively using BIM technology in wall deepening design. In the model, the authors deepen designing the structure of the wall's ring beam, structure column and block, then export the construction drawings for the site preparation and construction. Finally, this paper realizes the target of building the wall without dismantle and alter, so as to make the whole quality of the masonry project better once.Keyword： tall buildings; building information modeling (BIM) ; reserved hole; model sectioning; casing pipe; construction; Received： 2017-07-061 工程概况天津周大福金融中心项目总用地面积 27 772.35m, 南北长约 185m, 东西宽近171m;工程总建筑面积 39 万 m (地下 98 370 m) , 由香港周大福集团投资开发, 涵盖甲级办公、豪华公寓、超五星级酒店等众多业态, 由 4 层地下室、5 层裙楼和 100 层塔楼组成;建筑高度 530m, 落成后将成为天津国际化地标建筑群中的重要组成部分。

该工程从 2014 年 2 月 8 日开工, 2015 年 1 月 5 日实现主塔楼地下室封顶, 按计划于 2016 年 12 月 10 日实现塔楼核心筒封底, 工程墙体砌筑于 2015 年 6 月开始施工, 所用砌块主要为蒸压加气混凝土砌块、轻集料混凝土实心砌块 (密度≤1 200kg/m) 、混凝土实心砌块 (密度≤1 800kg/m) , 预计所有砌筑工程2017 年 11 月完成, 整体工程预计 2019 年 8 月 1 日全部竣工并投入使用2 传统的墙体砌筑方法在传统工程墙体砌筑施工过程中, 墙体砌筑施工完成后, 后期往往不可避免地存在因为机电管线施工对墙体进行开槽、开洞等现象尤其对机电管线排布密集部位, 洞口截面尺寸普遍较大, 洞口上方需增设过梁, 如后期开洞, 墙体的圈梁与构造柱甚至都会遭到不同程度的开凿与破坏, 对墙体的整体稳定性造成极大破坏, 既浪费了砌体材料, 又产生了建筑垃圾;既影响墙体的观感质量和结构安全, 又造成管线 (设备) 安装后期的封堵工作量增大、封堵难等问题, 如处理不当, 还易造成后期墙体开裂, 对工程整体工期及质量控制都将造成不利影响3 传统墙体深化设计方法为规避上述墙体后期开洞等问题, 传统工程一般通过对墙体砌筑施工进行深化设计来解决, 提前在图纸上对墙体预留洞口位置进行排布, 制作预埋套管, 随砌筑施工同步将套管预埋在墙体中, 从而避免后期墙体拆改等现象。

但在墙体深化过程中往往受限于二维 CAD 图纸对结构、机电的构造难以准确定位, 致使机电预埋套管尺寸位置深化精度低, 无法满足现场直接预埋要求, 因此仍未彻底解决墙体施工与机电套管同步施工的目标4 传统方式与 BIM 三维情景下墙体深化设计的比较4.1 深化环境传统工程主要采用二维 Auto CAD 工具进行深化, 通过绘制墙体部位立面图, 对墙体中圈过梁、构造柱和砌块等进行详细绘制而 BIM 三维环境下主要利用Revit 软件, 在三维模型中结合结构、机电构造, 直接在模型中进行墙体深化绘制;直观体现墙体各部位构造, 最后生成二维图纸用于指导现场施工4.2 深化效率传统工程墙体在二维图纸中深化, 对墙体所在部位需绘制出全部结构、机电在此部位的建筑构造, 因此对单面墙体深化耗时较长而利用 BIM 三维技术进行深化, 可直接将机电三维模型导入结构模型, 然后在模型中直接进行深化, 无须对墙体部位单独绘制立面图因此, 墙体深化速度将大大加快4.3 深化精度传统工程墙体深化需在二维 CAD 图纸中剖切或直接绘制结构与机电构造尺寸, 不确定因素较多, 且软件自身无法识别错误信息, 因此深化精度往往偏差较大, 尤其是对于机电管线排布密集的部位。

而对于 BIM 三维模型, 结构机电等专业经过前期碰撞检查, 基本规避了 90%以上的设计误差, 墙体深化在此基础上进行, 精度较高, 基本可实现与现场实际尺寸完全吻合4.4 信息存储与查询传统工程深化结果, 单面墙体生成对应单张图纸, 如砌筑工程量较大、墙体种类较多时, 最终将形成数以百张的深化图纸, 数量繁多, 对信息存储及查找均会造成一定困难而在 BIM 三维环境中进行深化, 最终结果全部融合至建筑整体模型中, 与建筑、结构、机电、装修等形成工程最终交付的全专业 LOD400 级模型, 不仅方便深化信息存储与查找, 同时为后期运维管理打下良好基础5 在 BIM 三维环境下墙体深化步骤 (见图 1) 图 1 墙体深化及施工流程 Fig.1 The deepening process of wall body and construction process 下载原图5.1 墙体编号根据墙体深化设计计划, 确定墙体深化顺序, 对优先施工的楼层部位进行墙体单独编号, 使工程每一面墙体均有唯一的 ID编码原则可以参考如下方法:根据轴线将墙体分为纵横方向 X, Y 两类, 然后按图纸方向, 从左到右、从下往上依次进行编号, 再加上所在楼层数、墙体长度等信息, 如 F9 (X025) 2015, 表示第 9 层横向墙体编号为 25, 墙体长度为 2 015mm。

如图 2 所示5.2 结构机电模型标注墙体编码结束后, 根据所编码墙体位置, 复核相应建筑结构 BIM, 包括梁板柱墙 (剪力墙) 、门窗洞口等精确尺寸信息, 然后移交给机电专业深化团队, 相应深化人员根据墙体具体位置, 在已有模型基础上对墙体进行套管预留洞口标注, 如图 3 所示精确定位套管所在位置及预留洞口大小, 该步骤要求机电所有专业参与标注, 本步骤对结构机电专业模型的精度有较高要求, 即达到模型精度与现场实际施工吻合, 从而确保墙体的深化精度图 2 墙体编号 Fig.2 The numbering of wall body 下载原图图 3 结构机电模型标注 Fig.3 The marking of electromechanical model 下载原图5.3 墙体一次深化结构机电模型标注完成后, 开始进行墙体深化, 根据墙体上预留套管位置及尺寸, 结合墙体砌筑构造要求, 在已有模型上进行墙体第 1 次深化, 确定构造柱和圈梁、过梁位置, 避开机电管线密集区域, 对预留洞口尺寸>300mm 的位置增加预制过梁, 如机电管线过于密集导致墙体大面积断开, 可适当改变机电管线部位, 使其布置均匀, 增强砌筑墙体整体稳定性。

当预留洞口尺寸偏大影响圈梁布置时, 可适当断开圈梁, 在洞口上方增加附加圈梁, 使圈梁整体连续深化完成后如图 4 所示图 4 墙体圈梁构造柱深化 Fig.4 Deepening of constructional column for the ring beam of wall body 下载原图5.4 机电专业预留套管二次复核墙体第 1 次深化完成后, 已确定构造柱、圈梁、过梁精确位置, 为防止墙体深化过程中对机电预留套管发生误删情况, 需要机电专业再次对预留套管进行复核, 起到过程把控作用, 为墙体精确深化提供双重保障5.5 墙体二次深化机电专业对模型进行二次复核后, 移交墙体深化团队, 进行二次排砖深化, 在模型中精确深化出砌块、灰缝等详细尺寸位置, 完成剩余墙体深化工作如图5 所示图 5 墙体二次排砖深化 Fig.5 Deepening of row brick for the second time 下载原图5.6 会签下发墙体图纸深化完成后, 所有参与深化的机电、结构、墙体深化单位进行模型漫游复核, 最终确认无误后, 形成正式完整的墙体深化三维模型, 再根据墙体编号, 对单面墙体部位进行模型剖切, 生成二维 CAD 图纸, 所有单位履行会签手续, 正式下发至机电与砌筑单位施工作业层。

5.7 套管制作机电专业施工单位收到深化图纸后, 根据套管尺寸形状进行制作, 对方形套管统一采用角钢进行制作对圆形套管, 直径在 300mm 以内, 制作方形混凝土块套管, 可回收利用一次结构混凝土余料;对直径>300mm 的圆形套管, 则直接制作成圆形金属套管砌筑施工单位可根据深化三维模型, 利用软件自身功能, 自动导出墙体料单, 根据深化图及料单进行现场备料5.8 现场施工可根据模型导出并对施工作业人员进行交底, 根据墙体编号, 对应现场实体部位, 将深化图纸贴于施工墙体附近, 按图施工, 确保现场每面墙均有相对应的配套深化图纸同时, 在砌筑施工过程中, 遇套管预留位置, 机电专业提前将套管加工完成, 及时提供给砌筑单位预埋套管, 使机电套管随周围墙体砌筑同步施工完成6 应用效益通过在 BIM 三维模型环境下对墙体进行深化设计, 可以在过程中精确标注墙体预留洞口位置, 使墙体深化环境与现场施工环境完全吻合, 实现墙体砌筑全部按图施工, 减少因后期墙体拆改而造成的砌块、砂浆等材料浪费, 节约建筑材料与工期, 同时减。