福 建 建 筑
Fuioan Aechotectuee& Consteuctoon 2021年第02期总第272期
No 02 • 2021Vol - 272
—
—以广东某项目为例刘一哲#
张博方#于月轩#孙慧灵#谢丹凤#蒋立鑫2
(1.山东理工大学建筑工程学院 山东淄博255049； 2.中建八局第一建设有限公司 山东济南250100)摘要：以广东某项目为案例，结合现场实际情况，论证分析了 BIM 技术应用于脚手架和塔作业的安全性、经济性、
效率性。研究结果表明BIM 技术可以改变传统计算方式的冗杂，并提高计算精度和效率，方便施工人员对不合理值的
修正，降低了工程成本和安全风险，对施工有重大的利用价值。关键词：工程施工;BIM 技术；脚手架安；塔作业
中图分类号:TU7
文献标识码:A
文章编号：1004 -6135(2021)02 -0094 -05
Application of BIM tedmology in group tower operation and safety chekng analysis of scaffolding
------Taking a project in Guangdong provincc as an example
LIU Yizhe 1
ZHANG Bofang 1
YU Yuexuan 1
SUN Huiling 1
XIE Danfeng'
.JIANG Lixin 2半导体胶水
(1. Shandong Universitu of Technology , Zibo 255049 ;
2. China Construction Eighth Engineering Bureau First Construction Co. LTD,Jinan 250100)
Abstract :Taking a project in Guangdong as a case , combined with the actual situation of the site, this paper demonstrates and analyzes the safety , economy and efficiency of BIM technology applied in scaffolding and group tower operation. The research results show that BIM tech nology can change the traditional calculation method of redundant , and dnprove the calculation accuracy and efficiency , convenient for the construction personnel to correct the unreasonable value , reduce the project cost and safety risk. It is a significant use value for the con- steuctoon.
KeyworUs : Engineering construction ； BIM technology ； Scaffolding ； Group of tower operation
o
置越来越密集，但塔吊在施工过程中可能会剛蹭到建 筑主体或其他塔吊，存在施工隐患。因此，塔作业 方案论证极为重要。用BIM 技术可以高效、快捷解决
塔作业安全性和可靠性问题［1］ $
siv 011另外，脚手架设计的经济、安全、效率是工程施工
最主要的三大因素。传统的脚手架设计大多依赖于 施工人员的个人经验，大量的手算公式，使脚手架验 算的精度难以得到保证。若脚手架的施工搭接存在
问题，其拆除和再搭接，降低了施工效率。基于BIM 脚手架软件不仅可以形象直观地反映出脚手架和主
体的搭接形式，更能清楚地定位每个节点的搭接情
基金项目:2019年教育部第一批产学合作协同育人项目(201901098022)
作者简介：刘一哲(1999.11 -)，男。
E-maii : 1011470445@ qq. com
收稿日期:2020 -10 -03
况，能够提前发现问题，并进行修正，而且可以精确验 算出脚手架承载力、变形等安全指标，同时也能导出
脚手架的材质明细表，提高了经济效益。
基于上述，本文以广东某工程项目为例，结合现
场实际情况，探析BIM 技术在塔作业与脚手架安全
验算分析中的应用$
1案例项目分析
广东某项目6号园64号楼，地上总建筑面积
64 200 m 2，框架剪力墙结构。建筑总高度89. 4 m ，总 层数为26层。该工程塔作业与脚手架解决方案如 图1所示。
1.1 BIM 优化塔作业
塔作业容易存在碰撞问题，塔作业合理布局 是防碰撞的关键。倘若运用BIM 技术进行塔吊施工
模拟，则能在满足安全规范、工程实际条件和最优工
作原则下，通过BIM 施工场地布置软件和BIM 虚拟 施工系统可视化模拟，使塔吊位置以及高度最为合
理、塔吊工作区域最大化［2］。而且，可以模拟塔吊的
2021年02期总第272期刘一哲，张博方，于月轩，等•BIM技术在塔作业与脚手架安全验算分析中的应用•95•
[BIM技术在土剳乍业：与脚手架中的应用BIM场地布置软件修正塔吊高度、椎曲
图1塔与脚手架解决方案BIM虚拟施工系统仿真
安装与拆除，有效解决塔布置施工问题和安全问题。
(1)塔吊工作面最大
利用BIM技术进行可处地，模型数据导入到BIM施工场地中，之符合图纸和(塔吊高于建15m)，在中可以楚查询每一个塔吊的工作半径$如塔吊半径不，就正常施工。但在BIM施工场地布中可以地体现岀来，解该问题如图2所示。通过观察中塔工作最大面积是否可以将建全面覆盖，如不能全部覆盖或岀现重复区域，则可在BIM施工场地中修改塔吊的半径，之$
图2BIM施工场地布置塔模拟
(2)选择合塔吊工作
减少塔吊本身对基 定性的影响，主据拟建建楼层进行碰撞模拟分析，确定塔吊合理值，塔吊撞影响相邻建筑工$通过对塔拟分析，能到工过中可能撞，塔吊撞对建
产生影响，可，保证工工的进和如图3所示。
由于塔作业工不是单独塔吊的作业，高度 因素会相邻塔吊作业之间产生一系列施工和安装拆除问题，而BIM施工场地和BIM虚拟
I塔吊
图3塔吊布置参数
名称塔吊_3
显示名称
塔吊类型季塔
规格型号QTZ5O1O
功率(KW)23
吊臂长度(mm)13415
后青长度(mm)1OOOO
塔身高度(mm)22000
塔吊基础长度(mm)2500
塔吊基础克度(mm)2500
塔吊基础高度(mm)2000
塔吊基础角度-170.18
吊臂角度163.05
工可以解决这一问题*3+$通过三图全方位浏览BIM施工场地塔吊，发现塔吊满足，按际，不应该等$在拟中现，如塔等，工过中会相邻塔吊碰撞，如图4所示。BIM模选择塔吊合理工作，则可之
，此类问题生。该项目建为89.4m，经过在软件中调整，塔吊高度平均为104.9m，相近塔吊合适围为102.9m〜106.9m$
图4塔吊细部碰撞节点
(3(塔安装、拆
在BIM虚拟施工中，通过模拟一个塔吊的安与拆，验在安拆过中否会到相塔
吊的影响，造工不便$在BIM虚拟施工
胶水收缩率
塔吊和位置，拟工直到修正后的塔吊可以正常安装、拆如图5所示。从BIM场地布到BIM虚拟施工，对
塔作业进行可视化
-96-福建建筑2021年
分析与修正，预现工塔作业可能发生的问题，对实地作业有实践基础⑷$荷载统计参数如表2所示，验算脚手架立面图如图7所示$
图5塔吊拆除模拟
表1架体搭设基本参数
基数数据脚手架安全等级2级
式双排脚手架脚手架架体高度"(m)89.04
立杆纵(跨)6(m) 1.5
脚手架结构性系数001脚手架钢管类型T48X3
水平杆步距h(m) 1.8
立杆横距6(m) 1.05
横向水平杆悬挑长度(m)0.15
(4)塔吊安全模拟
安全问题以外，因人员操作不当，造成拆卸过程中塔落，造人员伤亡[5]$BIM虚拟施工不仅可以模拟塔吊的拆除，可以模拟事
景。BIM虚拟施工风力影响，在该系统中力的级数，模拟塔吊作业其他因素安全事I发生，如图6所示。
图6塔吊安全事故
1'项目脚手架安全分析
(1)基于BIM优化思路
将该项目BIM模型导入到BIM模架软件中，根据拟建建条件，建立外围型，放大部节点，通过验算导出不符合力、挠%定性的节点，基此在模型中节点位置与参数(表1)，进行修正优化，得到符合计算书；然后，再一次导入BIM进行二次验算，使
可靠性、安全性得到$
合，对平杆、标准值、搭
以及力等安全系数进行验算正(表2)，正数节点构造[6]$选1以及与横向搭接的连杆和盖板进行验算。基数如表1所示，
图7落地式脚手架立面图
表2荷载参数
数数据
相框制作设备脚手板类型板
挡脚板类型板
立杆每m结构承受的自重标准值g k(kN/m)0.13
作业脚手架施工层数”s1
脚手架搭设地区北京(省)北京(市)风荷载标准值I计算公式I=))(0脚手板自重标准值g k1(kN/m2)0.1栏杆、挡脚板自重标准值g kk(kN/m2)0.35
密目安全网自重标准值g kk(kN/m2)0.01
作业脚手架荷载标准值Q k1 (kN/m2)2
基本风压值I(kN/m2)0.3其他可变荷载标准值Q kk(kN/m2)0
(2)平杆验算
数为脚手板自重标准值G oo为0.1kN/m2，横杆杆根数n为2根$据《建筑施工式钢管安全技》(JGJ130-2011)中5.2.4条，平杆宜按三续梁计算，如图8所示
$
2021年02期总第272期刘一哲，张博方，于月轩，等•BIM技术在塔作业与脚手架安全验算分析中的应用•97•
其中，本文在计时，将钢管自计入永，这样计算更为，钢管自重标准值g= 3.33/100二0.033kN/m。由于横平杆上的
水平杆均等放置，平杆为S==b/'n+ 1)，平杆板及施工活$
据分析，平杆抗弯强度按承载能力计算，基组合值为：
q-1-2x(g++n O+1)+14x[(Q o+Q J x"(n+1)]
二1.2[0.033+0.11.05/(2+1)]+1.4[(2+0)
1.05/(2+1)]
杜邦导电银浆-1.062kN/m
平杆按正常使用极限状态下计算，荷载的标准组合值为：
二0.083kN/m
(3)抗弯验算
据基本组合结果，计算简图如图8所示。
150015001500
图8强度计算受力简图
图9弯矩图
根据结构力学求解器求得弯矩(图9):
)max二0.239kN•m
i=20x)max/W-10.239x106/4490
-53.216N/mm2%[f-205N/mm2
此处简化验算抗弯能力结构力，，由于富余，经济性不到，所以，适减少截面面积不仅能
，会减少，经济性和安全性得到最大优化$
(4)标准值
①立杆构自重标准值N1k
《建工式钢管安全技术规范》(JGJ130-2011)中表A.0.1*7+:
g k-0.13kN/m
N g1k=H x g k二89.04x0.13二11.575kN
②构配件自重标准值@g2k
由于实际板数m=3，式构配件计算中，分对板自重、栏杆挡脚板自重、安全密目自重进行统计计算：
N1k=m x l b x6a x g k1/2+m x g k2x6a+a H x g k k =3x1.05x1.5x0.1/2+3x0.35x1.5+1.5x
89.04x0.01
=3.147kN
③施工活标准值N qkn
其他可Q i如击荷、震，事一板上作用，该即可
实际$
N QKN=(n s x Q K1+Q K2)xl b x l a/2
-(1x2+0)x1.05x1.5/2二1.575kN
(5)立杆稳定验算
据《建工安全技一标准》(GB51210)6.2.6条定，组合值系数3-0.6，根据，可定*1=).6，竖向
"1=3.6$
立杆由风荷载产生的弯矩标准值：M wk-0.05*1x w k x l a x H=0.05x0.6x 0.195x1.5x3.62二0.114kN•m
立杆由产生的弯矩设计值：M wd=3w x
0Q x M WK=°・6x1-4x0・114= 0.096kN•m
立杆组合：
据《建工安全技术统一标准》(GB51210)6.2.5条定进行计算*8+：
N d=1.2x(N G1K+N G2K)+1.4x N QK=1.2x (11.575+3.147)+1.4x1.575=19.871kN
l0-k)h—1.155x1.5x1.8-3.119m
=l0/3=3.119x1000/15.95二195.517
根据1值查规范JGJ130-2011附录A.O.6得到—二0.188
立杆稳定的验算式为：
不组合：
00x N d/—A=1x(19.871x1000)/(0.188x 424)-249.28N/mm2(f-205N/mm2
组合：
00x N d/—A+00x M wd^W=1x(19・651x 1000)/(0.188x424)+1x0.076x106/4490-263.45N/mm2(205N/mm
2
-98-福建建筑2021年
通过验算立杆的稳定性发现不满足要求，荷载的影像下，立杆的稳定性得不到满足，安全性得不到保障。由于影响稳定性的因素是长细比，因此，减少立杆的高度，增大截面的宽度，可有效地提高立杆的稳定性，使安全性得到满足$
(6)连墙件承载力验算
表3是连墙构件参数。
表3连墙件参数
布置参数具体数据
连墙件布置方式两步三跨
连墙件连接形式扣件连接
连墙件截面类型钢管
连墙件型号T48X3
类单扣件连墙件与结构墙体连接承载力(kN)80
连墙件计算长度a(m)0.2
计算连墙件的计算长度：
a°=a=0.2X1000=200mm,a°/3=200/15.95 =12.539
根据1值查规范JGJ130-2011附录A.0.6得到-=0.967
风荷载标准值：
（k=））（0=1.423x1x0.3=0.427kN
风荷载产生的连墙件轴向力设计值：
N I6=0q i L[H1=1.4x0.427x16.2=9.682kN
连墙件的轴向力设计值：
@6=N il+@0=9.682+3=12.682kN
其中N由根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》（GB51210）6.2.7条规定进行取值（表3）$将N i%-代入下式：
强度：i=N l/A c=12.682x1000/424
=29.911N/mm2%0.85/=0.85x205
=174.25N/mm2
经过验算，并对不满足规范的节点，比如承载力不足，挠度过大等问题进行验算。一是要满足脚手架的强度要求，二是强度的保障不能过于考虑材料的富余性，经济性也要考虑，所以要综合修正BIM脚手架软件参数使得满足安全性和经济性的要求。大大提，可大大，减少了不必要的时间、人力资源和材料的浪费。
2结语
利用BIM技术，对脚手架和塔作业安全管控进行论证分析，有效解决了传统施工的安全性、经济性、效率性问题。在塔作业方面，通过BIM技术，对塔吊进行了合理的布局，提高了塔施工方案的论证效率；在脚手架的安全分析中，BIM技术改变了传统计算方式的冗杂，提高了精度和效率，方便施工人员对不合理值进行修正，降低了工程成本和安全风险问题，对施工有重大的利用价值。
参考文献
氢键受体[1]刘德富，彭兴鹏，刘绍军，等■BIM5D在工程项目管理中
的应用[J].施工技术,2017,12(46)：722-723.
[2]陈龙.BIM技术在塔作业安全管控方面的应用[J].科
技济,2019,27(17)：95.
[3]马少雄，李昌宁，陈存礼，等.BIM技术在某工程施工管
中应[J].工技,2016,6(45)：126-129. [4]马文卓，董娜.BIM在施工管理中的应用研究[J].工程
济,2017(01)：53-55.
[5]王正清.建筑施工脚手架安全事故分析[J].智能城市,
2020(07)：107-108.
[6]王倩，田莉梅.基于BIM的工程项目塔吊事故安全管理
系统研究*J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2020,
20(01)：92-93.
[7]JGJ130-2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规
范*S].2011.
[8]GB51210建筑施工脚手架安全技术统一标准*S].2017.
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