一种基于BIM的顶模综合设计及应用方法技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种基于BIM的顶模综合设计及应用方法。
背景技术
目前，顶模系统作为一种新型的模架体系在各大超高层施工过程中得到了较为广
泛的运用，其安全、高效、环保的特点在实际施工过程中得到了完美的体现。有关于顶模系
统及相关配套设施的设计、深度优化、安装、顶升及拆除等方案及实施过程需要极为精细的
过程把控，由于其体量庞大，错误的设计或安装流程会导致成本的急剧增加，且影响工程进
度。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于BIM的顶模
综合设计及应用方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于BIM的顶模综合设计及应
用方法，包括以下步骤：
1）根据已完成的顶模系统项目建筑结构图纸，采用顶模构件族库中建立的标准顶模构
件根据工程项目需求设计建立顶模三维模型；所述顶模构件族库包括的标准顶模构件为贝
雷片、立柱、挂架立杆、翻板、模板；
2）导出模型文件，利用数据转化接口将模型文件类型转换为可供有限元软件分析的文
件类型，然后进行结构可靠性验算，查验顶模各构件受力是否满足国家标准及行业标准要
求，若不满足则根据计算结果调整顶模结构构件的尺寸，每次调整后重新进行结构可靠性
验算，直至满足要求；再导出加工指导文件辅助指导构件生产；
3）根据步骤2）获得的三维模型中建立铝模标准板族库，进行铝模板的自动化配模设计
并实时优化，导出配模图及铝模板用量统计表；
4）建立塔吊族库，明确塔吊型号及性能，以塔吊为基础进行吊装堆场的合理布置，全过
程模拟顶模与塔吊吊装安装及拆除，导出该全过程的荷载工况及塔吊模型文件，进行施工
阶段验算；
5）明确设计使用的灯具规格，三维模拟整个顶模系统各位置照度，根据现有相关规范
要求检查所用灯具是否满足要求，如果照度达不到要求，则调整灯具位置、数量、型号后重
新进行模拟再次检验，直至符合规范要求；
6）通过REVIT第三人漫游的方式检查顶模安全防护是否存在漏洞；若发现问题，及时对
顶模设计模型进行调整修改；
7）利用REVIT软件对顶模系统中的油路及电路管线设计进行碰撞检查及优化，检查是
否存在可能导致施工阶段造成成本损失及延误施工工期的错误设计，检查是否可进一步优
化顶模空间，检查是否便于设备使用及维修，根据实际情况对设计进行优化、整改利用三维
模型进行顶模系统管线综合优化；
8）根据上述步骤已建立好的三维模型，根据工期、技术等要求设计出塔吊与顶模系统
爬升规划，进行动态碰撞检查，检查塔吊、顶模系统、预埋件及钢结构等是否会在爬升过程
中产生碰撞冲突影响主体结构施工，并根据检查进行结构调整优化爬升工况，获得最后的
设计方案。
按上述方案，所述步骤6）中检查内容包括平台侧防护、挂架侧防护和箱梁防护。
本发明产生的有益效果是：
1、本发明方法能对顶模设计全过程进行可视化精细管理；
2、本发明方法能快速实现优化顶模系统配模设计方案，并进行对比取舍，提高工作效
率；
3、通过本发明方法能实时了解顶模系统各部位工作状态及可能存在的问题并及时发
现解决；
4、通过本发明方法能立体化解决塔吊安装、爬升及拆除方案优化问题，方便快捷。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的流程图；
图2是本发明实施例的顶模需要组成构件图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明
进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限
定本发明。
如图1所示，该基于BIM的顶模综合设计及应用方法包括如下步骤。
（1）设计顶模结构、建立族库及BIM模型
根据建筑主体结构特点，以满足施工安全和主体结构施工要求为前提，对顶模系统进
行设计；
建立顶模系统中标准构件族库，如图2所示，包括贝雷片、立柱、挂架立杆、翻板、模板、
加强件和连接件等标准化构件，且按照相应标准进行命名，在后续设计工作中还可以不断
完善新加入构件族库；
利用REVIT中已经建立的顶模系统标准构件族库进行顶模系统三维模型建立，并对三
维模型进行系统学习，熟悉顶模各子系统（支撑系统、动力系统、平台系统、挂架系统及安全
防护系统）的相关详细尺寸及定位。
（2）利用模型进行结构验算
将完成的三维模型导出相应的MIDAS接口文件，将接口文件导入MIDAS GEN模块中，按
实际工程情况考虑各种荷载工况组合，进行工程所需要的结构验算。输出计算结果，查验顶
模各构件受力是否满足国家标准及行业标准要求，若不满足则根据计算结果调整顶模结构
构件，进一步优化顶模系统结构并重新检查，直至满足要求。
（3）自动配模设计并优化
根据步骤（1）中所建立标准化模板具体尺寸及项目三维模型进行铝模板的自动化配
模设计，并从三维视角检查所配模板设计方案的缺陷和不足，及时改进最终达到最优配模
设计方案。
（4）全过程模拟顶模与塔吊安装及拆除
建立塔吊模型，考虑吊装过程各项因素，进行现场吊装堆场的合理布置，尽量减少二次
吊运提高吊装效率。
建立塔吊族库，明确塔吊型号及性能，以塔吊位置为主要考虑因素进行吊装堆场
的合理布置，全过程模拟吊装安装及拆除，导出该全过程的荷载工况及模型文件，进行施工
阶段验算。
（5）明确设计使用的灯具规格，三维模拟整个顶模系统各位置照度，根据现有相关
规范要求检查所用灯具是否满足要求，如果照度达不到要求可调整灯具位置、数量、型号等
重新进行模拟再次检验，直至符合规范要求。
（6）利用REVIT第三人称漫游功能，设计漫游检查路线对顶模各个部位的安全防护
进行全方位检查，确认设计符合安全要求，避免出现安全漏洞，检查内容包括平台侧防护、
挂架侧防护、箱梁防护等。若发现问题，及时反馈给设计人员对顶模设计模型进行调整修
改。
（7）利用REVIT软件对顶模系统中的油路及电路管线设计进行碰撞检查及优化，检
查是否存在可能导致施工阶段造成成本损失及延误施工工期的错误设计，检查是否可进一
步优化顶模空间，检查是否便于设备使用及维修，根据实际情况对设计进行优化、整改。
（8）根据已建立好的三维模型，根据工期、技术等要求设计出塔吊与顶模系统爬升
规划，进行动态碰撞检查，检查塔吊、顶模系统、预埋件及钢结构等是否会在爬升过程中产
生碰撞冲突影响主体结构施工，并根据检查结构调整优化爬升工况。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，
而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。