BIM技术在模板工程中的应用

孙文进　马显通

摘要：BIM技术自传入中国以来，给建筑业带来了巨大变革，同时伴随着BIM技术理念在建筑行业内不断被认知和认可，BIM技术的应用将对施工企业的建设产生更为重要的影响。文章基于BIM技术的品茗模板工程设计软件应用中的实践和体会，探讨了BIM技术在模板工程方面的具体实施和应用中的优点。

关键词：BIM技术；模板工程；高支模；安全管理；建筑行业 文献标识码：A

中图分类号：TU201 文章编号：1009-2374（2016）03-0039-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.020

1 BIM施工技术概念

BIM施工技術英语全称为Building Information Modeling，译成汉语就是建筑信息模型。BIM施工技术充分利用了几何学原理、空间位置关系理论以及地理信息系统包括建筑物之间的构架、组件的性质与数量。BIM施工技术能够较好地用来展现整个建筑物的生命周期，涵盖了肇建与施工营运过程，能随时随地提取建筑物内材料的诸多信息，且方便快捷，能把整体建筑内所处部位、多种系统予以展现。其建筑模型具备仿真模拟建筑物的真实信息，其优势在于它有可视、模拟、优化、出图等特性，对建筑物的质量、施工进程营建成本等数据信息提供了无纸化管理，节约了资源，方便了管控，能规避危险源、防止建设过程中施工过程的质量与安全出现问题。

2 工程案例

某学校多功能厅工程位于嘉善县，建筑面积为15000m2，建筑高度为15m，作业面高，施工难度大。由三维效果图可看出二层为高支模，支模高度8.50m，跨度22.10m，最大梁截面为800mm×1500mm。

2.1 通过软件智能转换结构施工图简单快速建模

通过软件智能转换结构施工图简单快速建模如图1所示：

2.2 导出模板布置后的3D可视化三维效果图

高大模板支撑系统安全专项施工方案应根据本工程的施工进度、质量、安全和合同要求进行编制，并且要结合工程本身，确保达到安全可靠、符合规定、便于操作和监控的要求。方案编制内容要点包括方案编制说明及依据、工程概况（高大模板支架工程情况及施工安排）、设计支架的大概情形（所用支架的架种与其使用的原材料、尺寸、品质与性能、水泥浇筑的程序和工艺、支架搭设方法和安全要求等）、施工安全保证措施、隐患整改和应急预案、模板支撑设计计算书、支架的施工详图。同时还需做列出以下十五点：（1）安放支架对地基所需的具体要求；（2）所使用的垫板其原材料的品质与具体尺寸；（3）支架对中与对称对其立杆的具体标准；（4）设计构架具体规格、尺寸（涵盖纵、横、步等距离）的施工时候的允许误差差；（5）垂直方向和水平方向剪刀撑的构架与连接的规定；（6）支架的立杆其竖直度允许的误差与横杆的水平误差；（7）方木和其承传梁件的规格要求；（8）设置支架的先后顺序，水泥浇筑的先后与各层的厚薄程度；（9）水泥浇筑进行中操作面上工作人员与机器设备数量的掌控情形；（10）楼盖在浇筑结束到可以对上层支架施工操作的停歇时间，支架能允许卸拆的具体要求；（11）支架设置及设置完成与实施浇筑前的对其质量检验、验收的具体办法；（12）确保严密掌控施工安排欲浇筑技术工艺更改的措施；（13）支架搭建、卸拆与浇筑工作其间的安全监管、控制、保护的手段、措施；（14）非正常情况与突发事件出现的应急处理方式、手段；（15）脚手架的搭设还必须符合《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）等要求。

3 BIM技术在模板工程中的应用

3.1 辨识高支模区域

由上述工程案例可以清楚地了解到，通过建模我们可以直接找出高支模区域，再也不需要逐个去寻找、计算是否是高支模，大大节省了模板工程设计人员的时间，尤其经过建模我们可以更直观地看到斜板斜梁、异形平面结构、主次梁相交节点、变形缝、强弱电井、预留洞口等结构位置，更加注意对重要结构模板的搭设设计。

3.2 模板成本控制

BIM模型被誉为参数化的模型，因此在建模的同时，各类的构建就被赋予了尺寸、型号、材料等的约束参数，BIM是经过可视化设计环境反复验证和修改的成果，由此导出的材料设备数据有很高的可信度，如材料统计功能、模板支架搭设汇总表功能，可按楼层、结构类别快速形成项目统计出砼、模板、钢管、方木、扣件/托等用量。精确的材料用量计算，帮助项目管理者（不管是自营还是模板分包）做到胸有成竹，为降低成本提供了新的技术手段，有效提高了成本管控能力。合理的材料采购、进场安排计划，有利于保障工程进度及成本控制。在工程预算中可以参考BIM模型导出的数据，为造价控制、施工决算提供有利的依据。

3.3 施工进程掌控

BIM技术可以实施对所有参与方、所有专业的施工进程、计划实现集成化掌控，全方位、动态化地把握模板工程施工进程、对使用材料需求和供应商生产与配送情况，消除了施工与资源分配安排之间的矛盾和冲突，保证了多方希望的工期目标能够实现，通过BIM技术可以对模板工程的重点或难点部分进行可建性模拟，按月、日、时进行施工方案的分析优化。利用BIM的技术辅助施工现场可以对高支模以及进行楼梯模板设置等施工技术实行模拟施工，探求其施工方案的合理性，对施工作业时出现的问题进行预先处理；也可以利用BIM技术结合模板工程安排计划进行预演以提高复杂模板工程的可造性。借助BIM技术对模板工程的模拟，工程管理者能够非常直观地了解整个模板工程搭设环节的时间节点和搭设工序，并清晰把握在搭设过程中的难点和要点，施工方也可以进一步对原有搭设方案进行优化和改善，以提高施工效率和施工方案的安全性。

3.4 模板方案的编制和优化

随着经济的发展，模板的结构越来越复杂，对模板方案从传统设计的平面施工图纸上及文字上很难把握住复杂结构，充分利用BIM模型的三维图像的显示，使其显得形象且直观。利用BIM的虚拟模型实行模拟施工能准确地验证其模板工程安全方案编制的可行性、合理性，主要查看以下四点内容：

3.4.1 安置支架的条件所在。设置支架其地面与楼盖等的承载能力与加固、支撑的措施是否完善；高设置的空间内有无附着拉结的情形；周围邻近的楼层或者楼盖有无先期、同期作业施工；于支架设置或者对支架的牢靠度有影响的区域内有无同时抑或交叉作业的施工工程；施工作业时期其季节的风力对高处（设置的支架其底部距离地面应大于或者等于50m）支架的影响如何。

3.4.2 支架架种与杆件、原材料的选配。利用架种、构架对施工工程的适用情况与其配合的措施是否可靠；选用杆件、原材料尺寸与质量、品质是否过关、控制的措施是否有效。

3.4.3 荷载取值。支架上承与下传荷载；包括支架立杆轴力的不均布系数等的多种取值；浇筑的先后与各层薄厚的影响；多层连支荷载的确定；倾斜杆件的水平分力与其侧力作用取值。其中主要勘验荷载能否以最大不利情形下取值。

3.4.4 架体的构造与承、传、载。有无横杆直接承载不安全的情况出现；其剪刀撑以及安置斜杆有无不合标准尺寸和要加固的需求；竖向、水平等剪刀撑（涵盖加强层）和附着拉结安置有无不相互联接的情况；其支架的顶、底、边、中间等部位有无设置水平的加强层；其重载、受侧力等作用部位、设吊拉与附着措施部位和局部需要加强的构造之处有无不牢靠的现象出现。起到最大抑或危险荷载作用的立、横、斜等杆有无选用双杆以及缩减构架规格；圆、弧、环、三角等异形平面的架体与承、传、载等构造设计有无不安全现象存在；有无存在斜杆的单侧作用在立杆步中的情形出现，有无扫地杆太高、立杆太长或者可调底、托座丝杆太细、作业长度太多的情形出现；悬挑抑或悬空的架体其跨度包括节点和承传的架体有无不以计内力予以加强；重载立、斜杆等底部的支垫安装设计有无不牢靠的情形，有无对抗上翻风力以及抗风拉结的手段措施。通过对薄弱环节仔细审查，对于我们在方案实施过程中暴露的安全隐患尽可能提前处理。

3.5 安全措施所在

模板工程施工中可能存在以下问题：

3.5.1 方案编制存在的问题。施工方案计划书未根据工程现场实际情况进行计算驗算，未考虑施工荷载、钢管材料、立杆基础等参数。

3.5.2 模板安装时存在的问题。模板搭设安装时，相关负责人对工人交底不充分，使工人在施工中比较随意，凭经验搭设，导致现场搭设的模板和方案中要求的不一致，产生安全隐患。

3.5.3 要注意以下方面：（1）模板拆除中存在的问题。根据规定，要在混凝土强度达到一定强度模板方可拆除，但是现场实际操作过程中，因为赶工期、工人责任意识不强，往往还未达到强度要求就拆卸模板，极其不规范。（2）模板拆除过程中未按照规定顺序进行拆除。（3）侧模板拆除时，未按照相关规定设置安全防护装置，导致混凝土成品保护未到位，混凝土表面及棱角受损。（4）楼板底模拆除时，专职安全员未做好监督、临时支撑及警戒区域，导致模板掉落发生伤人事故。通过BIM模型，可进行3D可视化审核，审核人员应用经验更专注于模板工程的设计合理性本身，将审核从文字、公式验算等工作中解脱出来，解决审核工作量大、与设计人员交流不顺畅、审核难度大容易审核漏缺陷等问题；通过BIM模型三维显示效果，有助于技术交底和细部构造的显示，让工人更加直观地接受交底内容；采用BIM模型对模板施工工程所有重大危险可能发生情形的“描述”认知、乃至安全措施、防护手段以及危险演示包括依照预定的方案进行模拟施工。按照模板工程的不同施工阶段、重大危险源的不同级别给以区分渲染，主要包括模板安装区域、施工通道、临边位置、材料堆场、施工疏散通道等，利用BIM模型技术最后确定形成的安全区域锁定与模型引导，以三维图片与动画漫游的方式给予进场的具体施工操作人员实行了安全防范教育，可谓“动画用三维，视觉得冲击”“教育效果好，直观加形象”。

4 结语

基于BIM技术的品茗模板工程设计软件大大提升了建模及模型的应用效率和质量，解决了模板工程设计过程中计算难、画图难、算量难、交底难四个难题。BIM技术可视化、优化性、可出图性等方面的创新，为模板工程的发展提供了技术支持，也为控制危险源和降低成本提供了新的技术手段，同时成为实现杜绝高大模板支架坍塌事故要求的基本途径和可靠保证。

作者简介：孙文进（1985-），男，湖北襄阳人，浙江精工建设集团有限公司工程师，研究方向：施工管理。

（责任编辑：陈 洁）