李彪，李遠(yuǎn)

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 引言

在懸挑腳手架的施工建設(shè)中，利用BIM技術(shù)進(jìn)行模型設(shè)計(jì)可更好地分析整體施工結(jié)構(gòu)的合理性。通過3D數(shù)字技術(shù)，在腳手架施工前，使用現(xiàn)代設(shè)備模擬腳手架，并使用虛擬化搜索腳手架的非理性元素[1]。改進(jìn)建?？捎行岣呶覈?guó)土木工程和腳手架建設(shè)的科學(xué)水平，腳手架在施工中起著重要作用，關(guān)系到施工安全問題。

2 BIM技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

BIM技術(shù)具有以下應(yīng)用特點(diǎn)：①將項(xiàng)目工作從二維轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)；②能有效完成復(fù)雜設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、計(jì)算機(jī)化、智能化和科技化；③實(shí)施腳手架工程信息與統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息的分離；④對(duì)傳統(tǒng)的3D設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新，在施工過程中自動(dòng)調(diào)整參數(shù)信息，準(zhǔn)確計(jì)算當(dāng)前施工材料。

3 懸挑腳手架設(shè)計(jì)與施工分析

使用CAD軟件繪制當(dāng)前施工項(xiàng)目的腳手架施工設(shè)計(jì)。懸挑工字鋼控制通常分配有標(biāo)準(zhǔn)的建筑計(jì)劃，并且繪制過程比較繁瑣。傳統(tǒng)的繪制流程是先繪制基礎(chǔ)層，然后在專業(yè)軟件的框架內(nèi)安全計(jì)算需要完成的各個(gè)部分。這些安全模式需要定期更改，直到滿足預(yù)期的階段需求

二維CAD圖形不能直接反映主體工程結(jié)構(gòu)與腳手架的結(jié)構(gòu)關(guān)系。懸挑工字鋼之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。施工質(zhì)量難以滿足工程設(shè)計(jì)要求，腳手架安全得不到保障?；诙S腳手架平面圖，無法準(zhǔn)確計(jì)算施工工程量和成本，難以確定整個(gè)施工預(yù)算。

4 基于BIM技術(shù)的控制臺(tái)腳手架設(shè)計(jì)案例研究

4.1 項(xiàng)目概況

徐州XT2020-34號(hào)地塊開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目（二期）位于黃銅山新區(qū)，面積25.1萬㎡，最高建筑22層，高度55.5m。

遵守施工的時(shí)間、質(zhì)量和安全要求，以及腳手架設(shè)計(jì)原則，分析了目前的工程現(xiàn)狀并參考以前的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，決定在四樓使用懸挑腳手架。每六層樓由一個(gè)懸挑層組成，高達(dá)20m。

4.2 設(shè)計(jì)過程

一旦確定了腳手架的形狀和輪廓，就可以將它們附加到建筑物的3D模型上。許多3D模型通常使用智能且快速的軟件進(jìn)行建模，這樣可以節(jié)省大量時(shí)間。建模完成后，智能建模必須驗(yàn)證是否有解決方案和恢復(fù)程序。3D模型完成后，可以將模型文件上傳到腳手架工程設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行構(gòu)建并創(chuàng)建布局。制作腳手架計(jì)劃的所有施工要求和安全參數(shù)都可以安裝在軟件中。該軟件可以創(chuàng)建框架等輔助結(jié)構(gòu)元素（如墻體結(jié)構(gòu)、剪刀架、封閉板等）。如果對(duì)本地“設(shè)置”不滿意，可以手動(dòng)修改，軟件進(jìn)行重新修改后的計(jì)算也會(huì)回歸原始數(shù)據(jù)，需要重新計(jì)算。所有安裝參數(shù)都可以自動(dòng)調(diào)整到模型中，與傳統(tǒng)方法相比可以避免許多重復(fù)步驟。可以將基于軟件的模型導(dǎo)入Revit中進(jìn)行結(jié)構(gòu)碰撞檢測(cè)、3D布局和映射，然后進(jìn)一步導(dǎo)入Navisworks中進(jìn)行建模、項(xiàng)目進(jìn)度控制、施工中漫游動(dòng)畫等[2]。

4.3 BIM模型創(chuàng)建方法

與傳統(tǒng)的二維建筑方案相比，平面圖的表達(dá)和內(nèi)容比傳統(tǒng)的二維建筑方案更專業(yè)。智能軟件可根據(jù)建筑圖紙轉(zhuǎn)換成3D模型，直接反映建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部關(guān)系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)問題，并聯(lián)系設(shè)計(jì)單位解決問題，節(jié)省大量時(shí)間和勞動(dòng)力。

4.3.1 基本記錄

Ito Solidworks Premiu系 統(tǒng)平 臺(tái)由3D BIM開發(fā)。配置控制是系統(tǒng)的唯一部分，它包括三個(gè)基本特征參數(shù)化模塊：零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖。在CAD文檔中，可以從不同的部門導(dǎo)出，也可以轉(zhuǎn)換和不同參數(shù)進(jìn)行組合。用戶可以直接調(diào)用特定模式的標(biāo)準(zhǔn)和功能元素并實(shí)時(shí)交換，降低了開發(fā)過程中的錯(cuò)誤率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

4.3.2 主要結(jié)構(gòu)模型

基于以上基本考慮，重新設(shè)計(jì)和優(yōu)化電子CAD圖像的基本結(jié)構(gòu)，并將其導(dǎo)入SolidWorks系統(tǒng)平臺(tái)，創(chuàng)建BIM模型。同時(shí)，提供基本結(jié)構(gòu)的支柱、通過系統(tǒng)平臺(tái)模塊參數(shù)功能加載，自動(dòng)生成施工信息的梁和面板模型、材料列表，為啟動(dòng)項(xiàng)目模型提供載體。

4.3.3 腳手架構(gòu)件族庫(kù)

基于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則和建筑和鋼腳手架的安全標(biāo)準(zhǔn)，以及建設(shè)單位的標(biāo)準(zhǔn)化建筑管理手冊(cè)，為Solid‐works Premium開發(fā)了平臺(tái)模塊。同時(shí)，部分標(biāo)準(zhǔn)化企業(yè)施工現(xiàn)場(chǎng)腳手架構(gòu)件族庫(kù)正在建設(shè)中（見圖1）。

圖1 腳手架構(gòu)件族庫(kù)BIM模型圖

4.3.4 模型集成

隨著Solidworks Premium系統(tǒng)平臺(tái)參數(shù)模塊應(yīng)用的開發(fā)，對(duì)主體結(jié)構(gòu)的BIM模型和腳手架構(gòu)件的BIM模型基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理修改，并整合到規(guī)范中。必須提前優(yōu)化潛在的沖突情況，提前做好施工階段使用BIM技術(shù)的計(jì)劃和準(zhǔn)備工作（見圖2）。

圖2 懸挑式腳手架BIM模型優(yōu)化圖

4.4 施工方案的規(guī)劃與應(yīng)用

4.4.1 策劃先行，可視化技術(shù)交底

優(yōu)化后的模型可以在solidWorks Spremium平臺(tái)的專用漫游檢測(cè)功能程序中進(jìn)行可視化。此外，可以實(shí)時(shí)查看3D BIM模型，而不是在項(xiàng)目規(guī)劃階段呈現(xiàn)。系統(tǒng)平臺(tái)還可以通過eDrawings插件生成可執(zhí)行的exe文件[3]。通過電子郵件或復(fù)制給甲方和施工單位，以便客戶可以通過終端漫游訪問BIM項(xiàng)目模型，而無需安裝系統(tǒng)平臺(tái)軟件。

4.4.2 數(shù)字元件模擬，精密外部處理

基于Solidworks Premium平臺(tái)的BIM控制懸挑式腳手架優(yōu)化模型，可直接導(dǎo)入工程圖紙進(jìn)行深度平面設(shè)計(jì)，有效將3D BIM模型與2D BIM模型鏈接，將信息添加到建筑材料列表中。最后將建筑圖導(dǎo)出為一線工地運(yùn)營(yíng)商提供的DWG或PDF格式，保證建筑和信息的高效傳遞。

4.4.3 識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)隱患，提前進(jìn)行安全監(jiān)管

通過優(yōu)化控制臺(tái)支撐BIM模型，將固定懸挑式工字鋼的U型螺栓組預(yù)裝在精密備件系統(tǒng)中，定位主體陰陽角搭基本結(jié)構(gòu)，確定危險(xiǎn)源。確保每根立桿都安裝在懸挑式工字鋼上，并事先消除安全威脅，確保整個(gè)外框的安全性和耐用性。

4.4.4 建筑工人實(shí)時(shí)監(jiān)控建筑物的安全和質(zhì)量

通過RFID芯片的集成，BIM-SolidWorks成為與現(xiàn)場(chǎng)情況有機(jī)集成的平臺(tái)。懸挑腳手架的BIM模型通過其可視化技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控操作員并及時(shí)記錄可能發(fā)生的事件。預(yù)防和減少工作事故，全面把控工地安全和施工質(zhì)量。

5 優(yōu)勢(shì)分析

BIM系統(tǒng)的基本性質(zhì)是通過3D設(shè)計(jì)和幾乎所有與設(shè)計(jì)相關(guān)的數(shù)據(jù)來獲取工程信息模型的，能夠持續(xù)、即時(shí)地提供完整、可靠、高質(zhì)量、充分協(xié)調(diào)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)、進(jìn)度和成本信息。工程IT模型可用于繪圖加速（節(jié)省時(shí)間），改善協(xié)調(diào)（減少錯(cuò)誤、降低成本、節(jié)省資金），提高生產(chǎn)力，改善工作質(zhì)量和減少非運(yùn)營(yíng)通信。

在項(xiàng)目生命周期的三個(gè)關(guān)鍵階段（規(guī)劃、建設(shè)、管理），項(xiàng)目信息模型可以捕獲以下關(guān)鍵信息：①計(jì)劃階段的設(shè)計(jì)、規(guī)劃、預(yù)算信息；②建設(shè)階段的信息質(zhì)量、規(guī)劃和成本計(jì)算；③管理階段的生產(chǎn)力、財(cái)務(wù)信息。

5.1 成本預(yù)測(cè)

BIM系統(tǒng)包含可計(jì)算的建筑信息，計(jì)算機(jī)將模型視為建筑物，每種材料在建筑中都有自己的屬性和相互關(guān)系。BIM軟件可以準(zhǔn)確計(jì)算鋼管、緊固件、護(hù)邊板、安全網(wǎng)等各種材料的工程量。在各個(gè)層級(jí)或控制臺(tái)版塊下，幫助項(xiàng)目經(jīng)理有效提高成本控制、采購(gòu)材料、高效建造，控制項(xiàng)目進(jìn)度和成本。

5.2 施工進(jìn)度控制

BIM技術(shù)可以提高項(xiàng)目管理效率。集中監(jiān)控所有專業(yè)施工人員和承包商的場(chǎng)景，實(shí)時(shí)全面協(xié)調(diào)材料生產(chǎn)、供應(yīng)商分配和腳手架施工，避免現(xiàn)場(chǎng)施工與資源沖突。確保項(xiàng)目目標(biāo)可以通過參數(shù)化建模、實(shí)地考察、建模以及基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目和工作計(jì)劃中的問題和不一致的及時(shí)檢測(cè)來實(shí)現(xiàn)。BIM技術(shù)可以模擬懸挑腳手架施工和工字鋼布置的建模，解決以往建模中暴露的問題，明確最適合的施工方案，并且還能根據(jù)腳手架的實(shí)際情況提高懸挑梁復(fù)雜施工構(gòu)件的使用可靠性。借助BIM技術(shù)，項(xiàng)目經(jīng)理可以直接、準(zhǔn)確地了解懸挑式腳手架安裝的流程和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，提前實(shí)施復(fù)雜的運(yùn)行機(jī)制，為后續(xù)高難度工作的展開奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)腳手架施工的細(xì)節(jié)有清晰認(rèn)識(shí)，提高施工效率和工程安全。

6 結(jié)語

最后需要強(qiáng)調(diào)的是，在懸挑腳手架施工中使用BIM技術(shù)不僅可以提高施工安全和建設(shè)效率、效果，而且可以有效實(shí)施施工全過程的技術(shù)指導(dǎo)和安全控制，提高室外工作的效率和質(zhì)量。該模型的構(gòu)建基于BIM技術(shù)，具有直接的可視化和圖形化的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建模、施工過程優(yōu)化，并為懸挑腳手架的施工建設(shè)提供技術(shù)和管理協(xié)助。