皮 京 可

(山西銘潤(rùn)建設(shè)工程股份有限公司，山西 晉城 048000)

1 概述

建筑規(guī)模在擴(kuò)大的同時(shí)，也增加了工程建設(shè)的難度。模板工程是整個(gè)建筑工程的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)模板工程需要施工人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)從二維圖紙上對(duì)模板的搭設(shè)和用料進(jìn)行分析，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致模板存在嚴(yán)重安全隱患，引發(fā)嚴(yán)重事故。BIM技術(shù)在模板工程中的應(yīng)用，能夠運(yùn)用三維技術(shù)讓施工人員準(zhǔn)確的掌握施工要點(diǎn)，且可以模擬模板施工過(guò)程，解決了局部難點(diǎn)部位的施工問(wèn)題，提高了模板工程的安全性和工作效率。因此，研究分析BIM技術(shù)在高層建筑模板工程中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 傳統(tǒng)模板工程問(wèn)題與BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2.1 傳統(tǒng)模板工程存在的問(wèn)題

1)技術(shù)交底困難：傳統(tǒng)的建筑工程大多采用圖紙進(jìn)行技術(shù)交底，模板工程的施工圖在設(shè)計(jì)時(shí)，主要為某個(gè)建筑構(gòu)件的大樣圖。施工工人在閱讀圖紙過(guò)程中，需要根據(jù)圖紙的平面圖和立面圖，分析判斷不同模板構(gòu)件應(yīng)當(dāng)位于的具體位置，并完成施工作業(yè)。一方面施工工人本身的技術(shù)工藝參差不齊，對(duì)圖紙的理解也存在偏差，在模板施工過(guò)程中可能對(duì)圖紙理解錯(cuò)誤導(dǎo)致模板工程施工存在問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)安全事故。另外一方面高層建筑工程建筑規(guī)模大，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，部分難點(diǎn)區(qū)域的模板工程施工很難通過(guò)圖紙來(lái)具體展現(xiàn)，細(xì)部位置的模板工程對(duì)于施工人員而言可能存在多種施工方案，且不同施工方案所達(dá)到的效果可能存在偏差，單純依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行判斷浪費(fèi)工程的建設(shè)效率和成本(見(jiàn)圖1)。

2)現(xiàn)場(chǎng)配模效率低：高層建筑每層施工之前，相關(guān)施工人員需要結(jié)合圖紙對(duì)每層結(jié)構(gòu)下料。高層建筑每層的結(jié)構(gòu)可能存在變化，這要求施工人員需要結(jié)合圖紙對(duì)每一層的模板工程用料進(jìn)行估算，這不僅影響了其他工程施工進(jìn)度，而且容易出現(xiàn)用料估算錯(cuò)誤，導(dǎo)致成本虛增。

2.2 BIM技術(shù)在模板工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

1)可視化：BIM技術(shù)最顯著的特點(diǎn)就是可以將建筑工程傳統(tǒng)的圖紙轉(zhuǎn)換為三維立體圖。在模板工程施工之前，通過(guò)可視化的設(shè)計(jì)，施工人員可以精準(zhǔn)的掌握模板施工的要點(diǎn)、難點(diǎn)，解決了技術(shù)交底過(guò)程中存在的理解偏差，確保了施工的效率和安全。

2)施工模擬：模板工程在施工階段，工序多且與其他工程存在交叉作業(yè)情況。運(yùn)用BIM技術(shù)的施工模擬工程，可以對(duì)整個(gè)模板工程進(jìn)行模擬分析，幫助施工管理者找出較差作業(yè)過(guò)程中的管理重點(diǎn)，進(jìn)而優(yōu)化施工作業(yè)方案，提高管理效率。

3)模板配模及統(tǒng)計(jì)：BIM軟件中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同模板構(gòu)件屬性的定義，不僅可以用作構(gòu)件安全性驗(yàn)算，而且還能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圖紙，自定義進(jìn)行配模并計(jì)算不同模板工序中所需要的各種材料的具體數(shù)量，解決了每層施工都需要重新計(jì)算用料的問(wèn)題，提高了模板工程的管理效率，避免了材料的浪費(fèi)。

3 實(shí)例分析BIM技術(shù)在模板工程中的應(yīng)用

某高層商業(yè)寫(xiě)字樓建筑工程，建筑總面積為12.16萬(wàn)m2，建筑高度為173.65 m，其中地上部分45層，地下3層。整個(gè)工程采用鋼管柱鋼梁—鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)。由于本工程建筑高度高，采用傳統(tǒng)模板工程施工不僅安全風(fēng)險(xiǎn)大，而且極易出現(xiàn)隨意切割模板、搭接施工等情況，造成材料的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，在模板工程中引入了BIM技術(shù)，具體施工應(yīng)用如下。

3.1 準(zhǔn)備工作

在模板工程施工之前，首先運(yùn)用BIM Revit軟件對(duì)本工程的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維模型搭建，將施工圖紙導(dǎo)入到軟件當(dāng)中，建立本商業(yè)寫(xiě)字樓工程的三維結(jié)構(gòu)圖，包括樓層、柱、梁、窗口等結(jié)構(gòu)。導(dǎo)入圖之后對(duì)于部分建模錯(cuò)誤之處通過(guò)手動(dòng)方式進(jìn)行修正。

3.2 高支模辨識(shí)

運(yùn)用BIM 5D平臺(tái)的“專(zhuān)項(xiàng)方案查詢(xún)”對(duì)本工程的混凝土模板支撐工程中存在危險(xiǎn)的難點(diǎn)模板區(qū)域進(jìn)行查找(見(jiàn)圖2)，這樣可以快速的定位本工程中的模板施工難點(diǎn)，尤其是異形平面區(qū)域、斜板工程區(qū)域以及預(yù)留門(mén)窗洞口區(qū)域的結(jié)構(gòu)及模板設(shè)計(jì)。通過(guò)本工程的現(xiàn)場(chǎng)查找，共計(jì)發(fā)現(xiàn)4處存在施工難點(diǎn)的模板施工區(qū)域。

3.3 模板支架設(shè)計(jì)與布置

運(yùn)用BIM軟件可以對(duì)本工程的樓層抗彎、撓度等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，生成對(duì)應(yīng)的施工圖紙。本工程主要通過(guò)在BIM軟件中輸入模板立桿、橫桿間距等重要參數(shù)，利用其自動(dòng)化驗(yàn)算功能生成符合施工要求的模板支架設(shè)計(jì)方案。以本工程的1層部分施工區(qū)域?yàn)槔?，該區(qū)域的層板厚度約為120 mm，最大截面積500 mm×1 500 mm。因此梁支模的高度為10.9 m，板支模的高度為12.28 m。在BIM軟件中輸入立桿、橫桿間距。最終生成的模板三維排布圖如圖3所示。

根據(jù)本區(qū)域的模板三維設(shè)計(jì)，快速的對(duì)關(guān)鍵施工部位進(jìn)行施工模擬驗(yàn)算，并生成對(duì)應(yīng)的剖面圖，便于后期模板工程施工掌握模板用料，如圖4所示。

3.4 計(jì)算書(shū)生成及材料用量計(jì)算

在完成對(duì)主要結(jié)構(gòu)部位的模板三維設(shè)計(jì)之后，利用BIM軟件可以生成結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的計(jì)算書(shū)。然后對(duì)模板設(shè)計(jì)進(jìn)行安全驗(yàn)算，如果安全驗(yàn)算通過(guò)，整個(gè)模板對(duì)應(yīng)的構(gòu)件將變成綠色，而驗(yàn)算未通過(guò)的區(qū)域?qū)@示為紅色，需要手動(dòng)對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，直到其符合施工要求為止。

最后對(duì)安全驗(yàn)算通過(guò)的模板設(shè)計(jì)進(jìn)行材料用料的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。運(yùn)用BIM技術(shù)可以按照本工程不同樓層、施工區(qū)域等，對(duì)所需要的模板施工材料用量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并生成對(duì)應(yīng)的用料統(tǒng)計(jì)表。施工管理者可以將用料下載成表格，并對(duì)比分析估算材料，若發(fā)現(xiàn)軟件生成的材料與實(shí)際用量誤差在3%以?xún)?nèi)，通過(guò)對(duì)此對(duì)比可以將軟件自動(dòng)生成的用料作為采購(gòu)計(jì)劃(見(jiàn)圖5)。

3.5 模板配模

最后結(jié)合本工程的配模原則，即板模板壓梁側(cè)模，梁側(cè)模包梁底模，主梁模板包次梁模。在進(jìn)行模板配模時(shí)盡量靠邊進(jìn)行拼接，減少對(duì)模板的切割，同時(shí)由于工程的墻體板模長(zhǎng)，因此采用橫向配模的方式設(shè)計(jì)。最后運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行配模下料，并標(biāo)注模板編號(hào)，與對(duì)應(yīng)的構(gòu)件配套使用。

3.6 效益分析

1)人力效益：運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行本工程的模板設(shè)計(jì)，模板的受力計(jì)算、模板設(shè)計(jì)以及用料統(tǒng)計(jì)均通過(guò)軟件來(lái)完成，減少了人為設(shè)計(jì)和計(jì)算所存在的誤差，并將人力從繁瑣的計(jì)算中解放，提高了人力資源效率。

2)經(jīng)濟(jì)效益：根據(jù)BIM技術(shù)對(duì)模板工程的用料進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)后，模板的利用效率大幅度提高，且儲(chǔ)備用料減少，提高了物料的周轉(zhuǎn)率，減少了庫(kù)存積壓，降低了整個(gè)工程的施工成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。如表1所示為部分施工區(qū)域的物料計(jì)算量與實(shí)際采購(gòu)量分析情況。

表1 物料計(jì)算量與實(shí)際使用量分析

4 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)具有的三維可視化、施工模擬、模板配模等透視，有效的解決了傳統(tǒng)模板技術(shù)交底差、管理混亂、成本浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題。相關(guān)工作者應(yīng)重視BIM技術(shù)的研究，探討模板構(gòu)件的可替代性設(shè)計(jì)，減少建模的數(shù)量，從而推動(dòng)BIM技術(shù)在更多的建筑工程中應(yīng)用，改善建筑工程的建設(shè)效率。