超震撼的“中国尊”钢结构工程视频BIM应用全面解析

EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.超震撼的“中国尊”钢结构工程视频，BIM应用全面解析！中国尊，总建筑面积约42.7万平方米，地上108层，地下7层，建成后将取代国贸三期成为北京第一高楼。该项目位于北京CBD核心区内编号为Z15地块正中心，西侧与北京目前最高的建筑国贸三期对望，建筑总高528米，未来将被规划为中信集团总部大楼。于2011年9月12日左右动工，2016年底封顶，预计总投资达240亿元。通过对本项目项目的解析了解BIM技术的全面应用。北京中央商务区核心区的标志性超高层建筑项目——中国尊大厦，工程场地位于北京市朝阳区东三环北京商务中心区(CBD)核心区Z15地块，建筑面积约43.7万m2(地上约35万m2，地下约8.7万m2)。主要建筑功能为办公、观光和商业。该塔楼地上108层，地下7层(局部设夹层)，建筑高度528m，外轮廓尺寸从底部的78m×78m向上渐收紧至54m×54m，再向上渐放大至顶部的59m×59m，似古代酒器“樽”而得名，建筑效果图如图1所示。图1中国尊大厦工程主要结构体系由外框筒和核心筒组成，其中外框筒由巨型柱、巨型斜撑、转换桁架以及次框架组成。巨型柱位于塔楼角部，贯通至结构顶部，并在各区段分别与转换桁架、巨型斜撑连接。巨型柱底部截面形状为多边形，中部及上部为矩形，采用多腔钢管混凝土柱。在设备层及避难层共设置8道转换桁架，其杆件截面采用焊接箱形截面。巨型斜撑沿各区外皮设置，也为焊接箱形截面。次框架包括重力柱和外环梁，均为焊接H形截面，其仅承担本区重力荷载，不参与整体抗侧。2.1巨型外框筒几何控制面的生成中国尊大厦外轮廓的水平截面形状为倒圆角的正方形，并沿着高度平滑收放，其外完成面几何控制尺寸见图2。巨型外框筒的外控制面采用分段折面的形式，既可以较好控制巨型外框筒与建筑外完成面的距离，又可降低结构自身的加工难度。图2外完成面几何控制尺寸2.2巨型柱外轮廓的生成巨型柱从基础顶面(-31.3m)至106层(503.2m)的截面形式根据一定的规则进行变化，其具有三种截面形式：1)7层以下(-31.3～43.15m)为4根八边形截面，截面面积约为63.9m2;2)7~19层(43.15～98.65m)为8根六边形截面，截面面积约为19.5～21.3m2;3)19~106层(98.65～503.2m)为8根矩形截面，截面面积约为19.2～2.56m2。巨型柱共设置12个控制转折标高，具体见表1。施为使结构受力仔最优，要求1只2个控制转折灰标高位置对应规的巨型柱截面恒形心都位于竖厉直面γ内，此服面与水平或竖酷直夹角为27量°，如图3所剥示。欢图3巨型柱挑截面示意东综合巨型柱1湾2个控制转折撕标高位置截面散形心共于竖直周面γ内、角点许(P，P′点绳)连续、每层序巨型柱角点与享外完成面的距蝇离不小于50卷0mm(底部接为1200m霸m)等3个条王件，最终确定肝巨型柱的几何稍定位。其俯视录定位图如图4玉所示。副2.3转换接桁架、巨型斜怖撑及次框架的纠生成锦在确定外框筒颂外控制面及巨症型柱外轮廓后闸，可以确定转情换桁架、巨型狗斜撑及次框架仅等定位。此处烘控制的目的是添各构件之间的继连接要做到平离齐对接，避免死出现错边，并言且方便加工和暂安装。整个塔专楼由8道转换迫桁架分成了9良个区段，每个蒙区段生成的规役则是一致的，绝不同的只是巨耕型柱倾斜的程猾度，本节仅选团取典型区段进钱行介绍，如图庸5所示。卷转换桁架、巨望型斜撑及次框福架的外皮均与主外框筒外控制幻面平齐。转换灰桁架弦杆、巨圾型斜撑等构件珍与巨型柱连接阳位置均需要设圾置水平加劲肋纤，且结合与巨据型柱转折标高制位置的关系，度转换桁架弦杆比的截面形式控浅制为平行四边子形截面(图6吩(a))，而论没有采用常规宣截面形式(图吸6(b))。处例如截面尺寸香为800×7欠00，表示截其面垂直高度为见800mm，较沿水平向宽度亭为700mm池，此截面定义扛规则可认为由径相距800m砌m的一对水平脏面和平行于巨豆型柱外控制面贝、水平距离(皂非垂直距离，气下同)为70革0mm的一对体斜面，所围区裂域作为弦杆轮蚊廓尺寸。

督转换桁架腹杆忙的截面定义规买则也参照弦杆机的截面定义规淡则，例如截面遮为900×7猾00的斜腹杆荡，由相距90书0mm平行于闪腹杆轴线，且井都垂直于竖直钉面的一对斜面罢和平行于巨型更柱外完成面、肾水平距离为7诚00mm的另志一对斜面，所请围区域作为斜歉腹杆轮廓尺寸堆。角部桁架弦乎杆与腹杆的生傻成规则与转换滩桁架的生成规贝则也基本一致虽。

腰巨型斜撑的生痕成规则与转换即桁架腹杆的生掠成规则类似。利略有不同的是弊转换桁架的斜技腹杆、弦杆与祖巨型斜撑轴线娇交点标高与外帮框筒转折标高草不在同一标高撇(相差半个弦角杆高)(图7镰)。为避开上融述问题，巨型状斜撑截面生成牺方案按如下方布案进行：例如开1600×宝900截面，骡取平行于巨型疫斜撑轴线、相慰距1600枝mm且垂直于蔬竖直面的一对启斜面，和平行秆于下轮廓面、竖水平距离为9茅00mm的一伟对斜面，所围妙区域作为巨型疲斜撑轮廓尺寸加。扯次框架的空间绢定位主要以分韵析重力柱为主秒。重力柱的定女位与幕墙玻璃移分格对应，幕渣墙分格规则则齿是以外完成面当为基础，按照喉加强层建筑完昨成面标高水平村剖切出其对应设的幕墙轮廓线储，等分为12安8份(图8)宏，进而得到各樱层的幕墙分格她点。软然后在外完成舱面每6个分格考点取一格点再免投影到转换桁象架上弦、下弦嫌中心线上。连呀接相邻两道转识换桁架上、下拢弦的交点即为溉重力柱中心线垦定位，连接每泉道转换桁架上篮、下弦的交点羽即为转换桁架植竖腹杆中心线或定位。在确定碍重力柱轴线定圣位之后，以平呼行于轴向且垂辆直于竖直面的云一对斜面与平企行于外框筒外泄完成面的一对说斜面所围区域奴作为重力柱外贴轮廓，重力柱贯采用焊接H形绘截面，以便施比工。

疏整个外框筒结狼构构件的截面去生成规则可以修用如下模型进涝行形象说明：谅剪切刚度很小仗而弯曲刚度很崭大的结构，在旦一对水平力作房用下，发生剪煎切变形之后的劳形状，作为中漆国尊大厦外框跪筒结构的构件壁截面的主要形竞式，而确定截辈面倾斜的程度赠主要依据各段蠢外框筒外完成抹面的倾斜程度年，如图9所示米。底三、桩筏基础遍设计病工程基础形式艺为桩筏基础。孝桩筏体系可理前解为是地基土测-桩-筏板相惯互作用的一个阻有机整体。本闯工程桩基础设循计使用年限为植50年，耐久陕性100年;遍建筑桩基设计婚等级甲级，安炸全等级为一级青;主要抗震性竟能目标为桩身炸强度满足中震晶弹性和大震不姿屈服要求。工躁程桩主要包括能三种类型：位鸦于核心筒和巨纯型柱下P1型佳(桩径12址00mm、桩改长44.6m洋);塔楼下其炮他区域P2型摔(桩径10啄00mm、桩恐长40.1m用);塔楼与纯继地下室间过渡卸桩P3型(桩泰径1000弹mm、桩长2扣6.1m，为枕边缘过渡桩)档，桩位布置见缺图10。渴工程桩P1和敏P2以第层卵液石、圆砾为桩请端持力层，要群求进入持力层子的深度不小于演2.5m。纯耍地下室部分采通用天然地基。棍所有工程桩均直采用桩侧桩端伏组合后注浆工晒艺。

肾桩筏基础设计酷总体思路：考洲虑桩筏协同作扑用(图11)负，按变形控制忙条件合理选择粪桩端持力层，闷优化设计桩长网、桩径和桩间职距。桩基础结博构设计计算应棚考虑上部结构把、筏板基础和猫地基(桩与土鼠)共同作用分喷析。经过反复谈比选，最终将慌超高层主塔楼馅与裙房之间的内沉降后浇带予赴以取消，实现肺了桩筏基础设程计的创新。桩硬与筏板基础联禾合变调平设计育的构想与技术行思路如图12锯所示。

规数值分析得出惯的基底反力在尺主楼区域约为降150kPa委;上部结构传敏递到基础底面贪的平均压力值敌约1200k伸Pa;桩间土故承担的荷载约脾为总荷载的1钢2.5%。文全部工程基桩瓦施工完成以后眠，通过单桩静季载荷试验进行悟了工程桩承载样力检验，其Q秒-s曲线如图浮13所示。检欲测结果表明桩耐基施工质量良棕好，100%蹈为Ⅰ类桩，为蛋实现设计构想蚊奠定了坚实的株基础。开四、BIM在芽“中国尊”中辨的应用术1、轻易实现很全范围协同设黎计

疮“中国尊”是吃目前北京院正炮在做的一个B咽IM项目，最剖近刚向甲方提难供了50%的玉初步设计(施漠工图)。在设酸计院内部，所离有参与这个项船目的设计师，妖和项目所涉及旋到的其他不同林方公司一起，盛统一在BIM衣这个标准平台粘上进行操作。气以BIM自身退的技术，通过猴三维加上数字茄集成的做法，冷让所有单位在放共同的标准下浆进行协同设计耐的工作。这是危一个超大型的蜜工程，而这个惹共同的三维平页台我认为正是雅BIM的最大瘦优势。其次，咐我们利用BI鸽M将施工方也粒整合到这套标喂准体系之下，鲁也就是说，B重IM将贯穿整剖个项目，从设球计到施工的全牛部过程。目前毁唯一可类比“织中国尊”的项卡目就是上海中怜心，当时上海能中心就是在设捆计和施工过程讨中都用到了B聋IM。这样的设设计方式，需可要设计师在利忘用BIM制作忙设计模型的时练候，同时考虑苍到BIM转型雪的问题。从目坦前BIM的使颠用情况来看，无在提高建筑创考意的完成度、拐质量和效率的梨前提下，如果鞋能顺利将设计苦的BIM模型颤尽可能完整地六提前转接到下净一阶段的工作蜂中，将对时间谣成本和造价成切本都有一个很痰直接的正面作吼用。坝从目前北京院耽对BIM应用亏的定位来看，江前期的BIM工设计是跟着设蛙计来走的。我托们一般会根据舰设计要求先规掉定出必要的原收则，然后设计黑师根据这些原恐则，遵循合理闲的设计原则来里搭建整个BI男M模型，在设棉计的过程中，虹不断通过BI拖M模型找到设侦计中的问题，绳包括设计空间吧中存在的一些穴问题，并不是藏说设计做完了洒设计师就可以近交接给下游，梨然后撒手不管医了。我们的B鄙IM是整合到证整个设计过程脊当中，在这个话过程中，我们才的设计师会给殃出很多不同的扫研究模型，这环些模型并不是滩最终的模型，唐但可以帮助设拜计师甚至是施允工方，在设计鸟前期就可以考喊虑并规避很多弓后期可能会出片现的问题，这训也是我们北京竭院利用BIM隐所构建的流程诚的最大特点，漆即BIM完全秒是为设计服务我的。样实际上，在设忘计模型向总包随传递的过程中洞，有很多技术泰以外的客观因佳素在制约着B宽IM在中国的误发展。很多大今型工程都会面液临一个工程建哈设周期的问题念，设计周期只塞是工程建设周革期的一部分，购这实际上是短请于国际标准的程。在国际上比远较正常的周期吊是，设计院要蛙先用一定的时锅间去做科研和位测算，设计师前有专门的设计太时间，之后再切由设计师直接懂指导施工。但剑在中国这个过纳程在时间上有幸很大的重叠，浓为了加快建设从的周期，很多袋时候在设计没歇有完成的时候学，施工就已经鹰开始了。这种低情况下如果使鉴用BIM，要宏是项目没有足蚂够大，那可能酬达到同样的效蛋果时，会比简仰单的手绘或二妄维设计多花费吐50%的时间锹，这时上下游虫之间BIM模争型将很难实现你传递。因为如石果设计没有完四成，那BIM蒙模型就无法得深到最精细的细龙化，那这些呈郑现在模型中的史数据就是虚的莲，是下游无法冠使用的。

颂另外还有一个腔大制约就是，斤中国跟国外关更于建筑师的责房任认定制度不患一样，相比较苍来说，国外的腹建筑师会承担河更多的权利和烂责任。另外设归计师的方法和崇能力是否适应封BIM的方式惕也是个无法回剥避的问题。通影过前几年的反坊复论证，勿容如置疑BIM将腥帮助建筑设计裕领域或者工程本建设领域有更流大的发展，具摊体推广起来我夕认为并不存在粒技术上的瓶颈领。因为在“中冈国尊”之前，款上海中心在超熄高层建筑里做圾BIM已经相炊当领先了，只种是施工方和设眯计方在交接传雪递的过程缺乏倍整合性的传递箱环节还存在瓶经颈，我们希望叫这个瓶颈能在蝶“中国尊”这勾个项目中给彻元底打开。呈比起技术，我侧们现在所做的途BIM更多是积紧贴设计。随黑着BIM的发射展，关于BI发M标准的讨论懒也正在提上日湿程。标准这种闹东西不是死的托，它会随着软牛件的开发、社休会的支持环境仇等等不断作出肺调整。北京院屋去年发布了一乌个内部标准，证今年也对其做浴了一定的修正虚，就是想把一安些和设计密切亚相关的外延的亚东西都纳入进根来，比如标准免化住宅，还有桶如何跟后面的萍施工无缝连接晕等问题都在标粱准中做