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BIM時代下,項目可以這么玩!

發布時間:2019年06月21日 13:37:32 來源:環球網校 點擊量:

【摘要】北京市朝陽區CBD核心區Z15地塊(中國尊大廈)項目,西側與北京目前最高的建筑國貿三期對望,建成后將集辦公、多功能中心等功能于一體。

本項目施工總承包單位為中國建筑股份有限公司和中建三局集團有限公司聯合體,工程為首幢在抗震八度設防的高設防烈度地區超過500米的超高層建筑,建成后作為北京市新的地標性建筑,社會影響大。于2011年9月12日左右動工,2016年底封頂,預計總投資達240億元。

項目難點

(1)工期緊張:本項目工期僅為62個月,在同類超高層項目中工期最短。建筑功能復雜且專業單位眾多,對工程的進度計劃管理提出非常高的要求。

(2)工藝復雜:土建、鋼結構、裝飾裝修、機電專業等都存在設計復雜節點的問題,施工工藝超常規且存在多專業間的相互影響。

(3)參建方多、協調難度大:本工程為超高大型項目,施工過程多專業、多工種的交叉設計、施工管理、立體作業情況十分普遍,給施工總承包單位的協調管理工作帶來較大難度。

(4)品質要求高:考慮到大廈未來的用途和定位,建設方對品質要求非常高。在滿足功能的基礎上,對細節的高標準使得大廈設計和施工過程優化工作量大大增加,并需要采用預制化的手段提高品質。

應用目標

中國尊大廈項目采用全生命期的BIM應用,按照設計階段全面介入、施工階段深度應用、運維階段增值創效的理念,減少規劃、設計、建造、運營等各個環節之間溝通障礙,提高效率、節約成本、減少拆改。

工程概況

北京中央商務區核心區的標志性超高層建筑項目——中國尊大廈,工程場地位于北京市朝陽區東三環北京商務中心區(CBD)核心區Z15地塊,建筑面積約43.7萬m2(地上約35萬m2,地下約8.7萬m2)。主要建筑功能為辦公、觀光和商業。該塔樓地上108層,地下7層(局部設夾層),建筑高度528m,外輪廓尺寸從底部的78m×78m向上漸收緊至54m×54m,再向上漸放大至頂部的59m×59m,似古代酒器“樽”而得名,建筑效果圖如圖1所示。

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圖1 中國尊大廈

工程主要結構體系由外框筒和核心筒組成,其中外框筒由巨型柱、巨型斜撐、轉換桁架以及次框架組成。巨型柱位于塔樓角部,貫通至結構頂部,并在各區段分別與轉換桁架、巨型斜撐連接。巨型柱底部截面形狀為多邊形,中部及上部為矩形,采用多腔鋼管混凝土柱。在設備層及避難層共設置8道轉換桁架,其桿件截面采用焊接箱形截面。巨型斜撐沿各區外皮設置,也為焊接箱形截面。次框架包括重力柱和外環梁,均為焊接H形截面,其僅承擔本區重力荷載,不參與整體抗側。

巨型外框筒建筑-結構一體化設計

中國尊大廈外輪廓的水平截面形狀為倒圓角的正方形,并沿著高度平滑收放,其外完成面幾何控制尺寸見圖2。巨型外框筒的外控制面采用分段折面的形式,既可以較好控制巨型外框筒與建筑外完成面的距離,又可降低結構自身的加工難度。

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圖2 外完成面幾何控制尺寸

巨型柱從基礎頂面(-31.3m)至106層(503.2m)的截面形式根據一定的規則進行變化,其具有三種截面形式:1)7層以下(-31.3~43.15m)為4根八邊形截面,截面面積約為63.9m2;2)7~19層(43.15~98.65m)為8根六邊形截面,截面面積約為19.5~21.3m2;3)19~106層(98.65~503.2m)為8根矩形截面,截面面積約為19.2~2.56m2。巨型柱共設置12個控制轉折標高,具體見表1。

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為使結構受力最優,要求12個控制轉折標高位置對應的巨型柱截面形心都位于豎直面γ內,此面與水平或豎直夾角為27°,如圖3所示。

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圖3 巨型柱截面示意

綜合巨型柱12個控制轉折標高位置截面形心共于豎直面γ內、角點(P,P′點)連續、每層巨型柱角點與外完成面的距離不小于500mm(底部為1200mm)等3個條件,最終確定巨型柱的幾何定位。其俯視定位圖如圖4所示。

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圖4 巨型柱俯視定位圖

在確定外框筒外控制面及巨型柱外輪廓后,可以確定轉換桁架、巨型斜撐及次框架等定位。此處控制的目的是各構件之間的連接要做到平齊對接,避免出現錯邊,并且方便加工和安裝。整個塔樓由8道轉換桁架分成了9個區段,每個區段生成的規則是一致的,不同的只是巨型柱傾斜的程度,本節僅選取典型區段進行介紹,如圖5所示。

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圖5 外框筒典型區段示意

轉換桁架、巨型斜撐及次框架的外皮均與外框筒外控制面平齊。轉換桁架弦桿、巨型斜撐等構件與巨型柱連接位置均需要設置水平加勁肋,且結合與巨型柱轉折標高位置的關系,轉換桁架弦桿的截面形式控制為平行四邊形截面(圖6(a)),而沒有采用常規截面形式(圖6(b))。

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圖6 轉換桁架截面生成方案

例如截面尺寸為800×700,表示截面垂直高度為800mm,沿水平向寬度為700mm,此截面定義規則可認為由相距800mm的一對水平面和平行于巨型柱外控制面、水平距離(非垂直距離,下同)為700mm的一對斜面,所圍區域作為弦桿輪廓尺寸。

轉換桁架腹桿的截面定義規則也參照弦桿的截面定義規則,例如截面為900×700的斜腹桿,由相距900mm平行于腹桿軸線,且都垂直于豎直面的一對斜面和平行于巨型柱外完成面、水平距離為700mm的另一對斜面,所圍區域作為斜腹桿輪廓尺寸。角部桁架弦桿與腹桿的生成規則與轉換桁架的生成規則也基本一致。

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