BIM技术在许昌某高层铝模中的应用研究

钟 鸣，张双喜，徐 可，宋 昊，陈齐宽

(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

模板在建筑工程中不管是采用现浇还是预制方式都是必不可少的重要组成部分，关系到工程的施工质量及进度，模板材料本身类型也是关系到资源能源的利用，是否满足未来工业化、信息化及绿色健康发展的需要。目前我国拥有世界第一的模板体量，为我国经济的持续增长提供了强劲支撑。铝合金模板作为绿色建筑材料[1]，不会污染生态环境，具有相对传统木模板节能环保、比钢模板质地轻、可重复使用、加工精度高、组装速度快等优势，近些年来呈爆发式增长，截至2019年底铝合金模板市场保有量已达到总量的25%，得到了市场高度认可并具有巨大的市场潜能，预估2020～2024年的铝合金模板需求量继续以15.9%增长率高速增长，到2024年市场保有量达1 000万t左右，将占国内模板市场总份额50%以上[2]，模板工程的发展也是升级建筑业必要组成部分。

虽然铝合金模板因具有绿色环保、可重复使用、降低施工周期、通用性强等优势，逐步在建筑行业中得到广泛的应用，并受到高层、超高层建筑的青睐[3]，存在诸多优点，在工程应用中也存在不足之处，如规格、品种过多，非标构件使用率低，影响周转率；现场安装难以更改，要求建筑结构图纸十分准确，如果处理不当，会造成工程质量降低、影响工期，提高工程成本，甚至会造成工程事故的产生，并在一定程度上制约着铝合金模板的发展[4]。因此，需要结合新技术解决铝模存在的不足。

建筑信息模型[5](简称为BIM)是当前建筑业转型升级重要的数字化、信息化的重要技术工具，能将预建建筑以三维的方式呈现，可视化效果好，并能综合建筑、结构、装饰、设备、暖通等内容综合考虑，通过碰撞检查提前避免因设计误差或错误造成的问题，综合设计能力强，也可构建自定义簇，解决复杂工程整体或节点问题。BIM技术由于综合优势强，已得到了广泛的应用，也是2035我国成为建筑强国的重要助力。

通过将BIM技术应用到模板工程施工当中，可对模板进行建模、配模，增强模板在施工过程中的精细化调整的水平[6]。并在铝合金模板设计、施工、管理中得到应用，能够有效地提高综合效率[7]，弥补铝合金模板存在的不足。但由于BIM技术专业性强，软件类型繁多，因此，需要从人才培养、专业培训、政策导向、应用推广等方面综合提高BIM技术的应用领域和水平。本文以许昌某高层住宅楼项目为例，通过建立BIM模型，解决铝合金模板存在的弊端，能够有效地避免设计存在的差错，提高施工效率，节约资源。

1 工程概况

1.1 工程概况

许昌某高层住宅楼项目，位于河南省许昌市魏都区裕丰路与文峰路交叉口，其中首期建设项目16#、27#楼采用铝合金模板施工，由中铁十二局集团建筑安装工程有限公司承建，16#楼面积为32 932.28 m2，其中地上为31 938.68 m2，地下为993.60 m2；27#楼面积为32 972.34 m2，其中地上为31 974.64 m2，地下为997.70 m2；地上为均30层，地下均为1层；建筑高度均为90.75 m；建筑工程等级为一级建筑；结构类型为剪力墙结构。

1.2 施工难点

重难点位置特殊处理，经要求在二次砌体与现浇墙体交接处设置压槽，铝模设计采用新型模板，新型角铝予以解决。

1.3 BIM应用目标

通过BIM计算将二维图纸以三维立体效果呈现，避免出现早期设计差错，查漏补缺，对重要节点特殊部位进行细化处理，提前预知模板支撑体系及组合效果，加强多专业综合管理，提质提效，构建模板簇，实现工程数据化、信息化、持续化发展。

2 BIM技术建模的基本流程

首先，基本信息的整理，根据BIM建模需要，整理基本图纸，主要包括建筑、结构、设备及铝合金模板的配模图，详细确定建筑物构建的基本尺寸及相关标高。

然后，构建BIM模型，将建筑的二维CAD结构电子图导入BIM应用软件，确定建筑物的轴网、标高等基本信息。制作铝合金模板的标准参数化的模型族，并将铝合金模板拼接，构建可视化更好的三维模型，如图1所示，通过模型直接导出铝合金模板的量和出图，可将各个部分使用视频制作软件做成施工动画。

图1 三维模型示意图

最后，校核优化，重点处理节点位置，BIM模型构建完成后，应进一步复核建筑准确性，检查修正模型。针对建筑属性信息如材料强度、表观形态、构件或设备制作工艺、制造商等，可结合后期检查、检测及修缮过程进一步整合完善。

3 基于BIM技术在铝合金模板中的应用

二维铝合金模板配模图，通常只有编号、尺寸，并不能清晰地体现出细部之间的拼接关系，花费时间多，由于各个部位，尤其复杂节点，平面图很难表达出其中的相互关系。如果配模不规范，造成切割返厂等问题。因此，如果处理不当，综合考虑铝合金的模板成本、工期等影响并不比传统模板有太大优势。

3.1 规范化配模

由于BIM仿真模型可视化效果好，通过碰撞检查，避免出现差错，进一步可对建筑物的每个部位(如图2所示)进行详细分析优化，通过建模、配模及局部、整体相结合，可对铝合金模板进行标准、规范化配模，促进铝合金模板生产的工业化，可提前对模板进行编标，规范现场放置空间。对铝合金模板的详细参数(尺寸、数量等)可直接导出，方便统计、成本等方面的控制，精准算量来减少过程损耗率和施工工期。还可以考虑物料追踪，为拼装和拆卸创造条件。

图2 各部位BIM仿真效果图

3.2 特殊连接点处理

铝合金模板的优点很多，但是由于构件繁多，在施工应用时容易出错，利用BIM技术的可视化、参数化功能制作铝模板的施工虚拟样板，样板可以全方位立体展示各个连接点，如图3所示。可重点考虑K板(承接板)、对拉螺栓、背楞连接器、早拆头、拉杆、阴角、阴角转角、狗牙、楼梯折板、梯段支撑等构件。

图3 连接点BIM仿真效果图

通过对细部连接点的分析，可以对K板接茬提前模拟，可以模拟优化各个连接点、配件间的完整度，预防出现错台影响施工。对拉螺栓决定着模板的连接和支撑的作用点的位置，通过模拟可以规范拉杆及支撑布置。对于阴角、阴角转角、狗牙复杂节点，经过优化处理，提供工人操作视频，提高施工效率。

通过对特殊节点处理可以使施工前解决复杂难点，规范配件的布局，提前预演特殊位置的拼接、支撑效果，可以让工人提前熟悉各个部件，掌握工艺流程，避免操作失误，保障施工工期，降低综合设计、施工成本。

3.3 制作动画

基于BIM软件建模结束之后，通过视频制作软件，对每个部位可制作施工工艺视频，可供施工前工人岗前培训，操作时可将制作的视频加工后生成二维码，通过手机扫描即可完成视频操作观看，操作方面，提质提效，减少误工。

4 结 语

铝合金模板具有绿色环保、工业化生产的属性，具有巨大的应用空间。BIM技术作为建筑产业数据化、信息化重要载体，通过将两者有效结合，可以解决项目中的实际问题，提高效率，保障施工质量，通过大量的项目应用积累，可推动铝合金标准化、规范化的生产，推动建筑工业化进程，将信息化模型进一步推广、共享，有助于建筑产业智慧化建造的快速发展。

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