BIM技术在铝合金模板工程的应用研究

张双喜，钟 鸣，徐 可，宋 昊

(1.中铁十二局集团建筑安装工程有限公司，山西 太原 030024;2.许昌学院 土木工程学院，河南 许昌 461000)

0 前 言

建筑产业是我国重要的经济支柱产业，近些年来，为国民经济发展提供了强劲支撑。为了进一步加快建筑业升级转型，2020年7月，住建部等13个部门联合颁布的《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》明确提出，到2025年，我国建筑工业化、数字化等发展水平显著提高，生产效率明显提升，能源资源消耗大幅下降。到2035年，达到世界领先水平，进入智能化建造的世界强国行列。

模板工程是保障工程施工质量、提高施工效率、节能环保的一项重要内容，发展模板工程专业化是必然趋势，也是升级建业产业必要组成部分。目前，铝合金模板作为重要的新型模板，实践证明该模板不但能够节能环保、改善施工环境，而且还能提质提效，节约成本，并具有良好的经济和社会效益[1]。基于铝合金模板系统具有节能环保、经济适用、安全可靠等优势，已在建筑施工领域得到大力的推广。近几年来，铝合金模板逐渐成为建筑行业中非常重要建筑材料，产销量增长的势头也尤为突出，越来越受到高层、超高层建筑模板工程的青睐[2]。虽然铝合金模板逐渐广泛应用，施工过程中如果措施不到位，也有可能造成事故的发生，存在的不足之处也需要结合新技术进行解决。

BIM(建筑信息模型)是在CAD(计算机辅助设计)技术后在建筑行业中出现的非常重要的计算机应用技术。BIM技术能够提供新的理念和技术，在整个建筑工程过程中得到应用，实现对传统模式的转变、优化和升级，在建筑应用中具有仿真可视化、数据化等优势，具有巨大的推广空间，并极大地提升了设计效率，提升项目管理能力，对于建筑产业的发展有着极为深远的影响。在建筑产业模板工程当中，可利用BIM技术进行建模、配模，增强模板在施工过程中的精细化调整的水平[3]。

因此，如将BIM技术与铝合金模板系统有效结合，将能够很好地提高综合设计和施工水平，实现规范化操作，提质提效，适合大力推广应用。

1 铝合金模板发展现状

1.1 铝合金模板的特点

铝合金模板主要由铝面板、支架、紧固附件等构成。施工前需要根据图纸经过深化设计将模板标准化、定位化等，随后厂家按照铝合金模板的设计图进行加工，验收合格并送往施工现场，并在施工现场完成拼接组装。相较于传统模板，铝合金模板的设计和施工应用均具有技术上的革新，能有效地推动装配式混凝土技术的发展，也是建筑业技术工业化的体现[4]。相较于传统模板[5]，具有以下优点。

1)施工周期缩短，操作方便。拆卸快捷，组装简单方便，并且可进行流水线施工，提高工程的施工进度，节约成本。

2)可重复利用，回收率高。虽然初次投入较高，但一套模板在规范操作施工情况下可重复利用数百次，大大节省平均成本，模板可回收再利用，减少废弃。

3)模板承载力高，稳定性好，安全性强。铝合金模板承载力较高，能够满足大部分工程需要，不易燃、不生锈，减少安全隐患。

4)通用性好，应用范围广。可根据工程需要，采用不同规格板材拼装，使用过的铝合金模板，可根据工程需要快速改造，并适用于建筑的各个部位。

除以上显著优点之外，铝合金模板还具有减少拼缝，精度高，拆模后外观好，降低抹灰成本；现场施工垃圾少；回收价值高等优点。铝合金模板具有很多优点，但仍存在一些不足，主要表现如下。

1)设计前需要反复校核，后期不宜设计变更过大。

2)后期改造成本大，一旦前期设计不当，返厂加工时间较长，影响工期。

3)外立面需少做线条，由于线脚容易造成破损的情况，线脚尺寸应控制在适当尺寸范围内。

4)整个工程中铝合金模板构件繁多，在施工应用时容易出错。

1.2 铝合金模板的发展

铝合金模板首次出现在20世纪60年代的美国，后来在加拿大、韩国等很多国家得到发展。我国于20世纪80年代首次在深圳、东莞等城市使用铝合金模板，随着“绿色、环保、节能”等政策的颁布，铝合金模板逐步受到建筑行业的重视。2013年，广东、湖北等省将其列入建筑行业的施工定额。2016年，住建部又颁布了建筑行业标准。近几年来，铝合金模板由于具有综合性的优势，其产能也呈爆发式增长，除了满足国内市场需求，已经有多家公司开始出口国外。截止2019年底，我国共有铝合金模板相关企业近1 200家，我国也成为了世界上最大的铝合金模板生产地和应用市场。数据显示：铝合金模板2014年的产能仅为250万m2左右，相对产能还较低，而到了2019年底产能则达了6 500万m2左右；2014年我国的供需100万m2左右，到了2019年需求量4 850万m2左右[6]。在未来，国内外供需方面还具有巨大的潜力。

目前我国还没有建立完全统一的铝合金模板系统标准，则会影响到标准化生产和通用性，从而降低了综合效益，因此，仍需继续优化升级，加快工业化生产。

2 BIM技术在铝合金模板工程中的应用

2.1 BIM技术的特点

BIM是以三维设计为基础的复合型技术，继CAD之后又一革新，能够数字信息为载体，将所有建筑信息贯穿在建筑的全生命周期当中，可进行虚拟仿真，制作动画，结合各个专业综合分析，优化建筑设计、指导施工、监控运用过程等[7]。主要优点如下。

1)三维综合设计性强。支持多专业、多系统共同设计，避免图纸差错，改善设计质量，实现数据共享。

2)可视化、直观化强。对于设计人员，能够直观地查看成型方式和效果。

3)虚拟仿真效果好。可在数字虚拟中提前实现建筑的过程和结果，可对各个部件提前编好号码，指导施工，能够最大限度减少错误的产生。

同样，BIM技术也存在一些不足，如初期投入大，需要培训专业技术人员，设计软件不够统一等。

2.2 BIM技术在铝合金模板工程中的应用

铝合金模板符合建筑业工业化的理念，具有强劲的发展空间，对于存在的不足之处也是需要亟待解决的问题，结合BIM技术信息化、可视化等优势可以得到有效解决[7]。如能将BIM技术有效的应用到铝合金模板的整体设计、配模、工程施工的全过程，则能够提高前期铝合金模板的设计效率，优化生产模板的整体配置，提升整体管理水平，规范现场施工操作[8]。可采用自主开发三维数字建模，完成主体数据与铝合金模板设计数据对接和实现数据间的传递，呈现可视化的施工动画模拟，对模板设计进行检查，来提高设计的准确性和工作效率。可进行模板局部优化设计，如模板支撑体系，K板接茬等。操作归纳如下。

1)设计时，将工程需要的全部铝合金模板标准化、信息化，将各组成部分模板、配件等一体化，尽量减少整体模板使用总量。

2)施工前，输出模板、配件等信息清单，到工厂加工生产，可对每个部件编上号码。先在工厂内进行试装，避免出现不必要的误差和疏漏。

3)施工时，可利用BIM及相关技术制作的施工操作视频，对操作工人进行培训，并指导施工。

将两者有效结合，不但可以保障工程施工质量，而且能够提高施工效率。

3 结 语

为了完成具备世界领先核心竞争力，进入智能建造世界强国行列的目标，在建筑行业工业化、数字化等转型升级过程当中，更要重视能源和资源的利用，重视标准化和规范化，以提质增效。模板工程作为建筑产业中一个重要环节，应利用好BIM技术的信息化、立体化优势，来充分发挥铝合金模板在建筑工业化中的潜能，将BIM技术的优势贯穿到铝合金模板设计、施工等环节整个过程中，有机地进行结合，解决铝合金模板尚有的不足，更大程度地发挥铝合金模板的优点，可以产生巨大的社会和经济效益，不但可以保障施工质量，提高效率，而且能够实现节能环保，促进建筑产业转型升级、持续健康的发展。

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