基于BIM技术的砌体工程构造柱免支模施工工艺

马成凤 黎 莉 周生林 颜 燕 梁 仪

广西建工集团第二安装建设有限公司 广西 柳州 545006

1 概述

随着上级部门工程质量提升行动文件陆续印发，提升工程质量成为了建筑业的热点。在主体工程的砌体分部中，按照传统的施工工艺，砌体构造柱一般在砌体砌筑后采用木模板拼装加固，再进行混凝土浇筑，浇筑成形后再拆模。

该工艺容易出现模板漏浆、构造柱混凝土成形效果差、构造柱接缝界面参差不齐等质量问题。此外，浇筑后的构造柱与两侧砌体材料不一致，为防止后期抹灰开裂，需挂网才能进行抹灰，工序较多。

为减少砌体构造柱的质量问题[1-2]，缩减构造柱施工时间，我公司将BIM技术应用到砌体工程施工中，在优化砌体工程排砖的同时，深化了施工工艺设计，即采用了预制构造柱砖模，在构造柱施工时利用构造柱砖模替代木模板，免除木模板支撑的施工方法。该技术已在多个项目中应用，提高了施工质量，有效压缩了工期，取得了较好的社会效益和经济效益。

2 工艺原理与技术特点

2.1 工艺原理

利用BIM技术建立建筑实体模型，优化砌体工程排砖，优化后得出砌体构造柱尺寸，再根据构造柱的尺寸制作构造柱砖模。在砌筑砌体的过程中，构造柱木支模部分直接采用混凝土砖模进行砌筑，利用混凝土砖模代替木支模，免除构造柱木模板支撑。等待砌体达到一定强度后，再进行构造柱混凝土浇筑施工。

2.2 技术特点

1）利用BIM技术对砖砌体进行虚拟排砖，统计各预制构造柱砖外壳数量、尺寸等，避免返工造成的材料浪费。

2）有效避免传统构造柱木模板加固容易出现的加固体系不牢固，浇筑混凝土后构造柱容易产生蜂窝、麻面等 现象。

3）避免了构造柱木模拆除后产生的建筑垃圾，绿色经济、节能环保。

4）构造柱混凝土砖模与砌体砖表面为同一材料，保证了整个砌体外立面的整体美观性。

5）减少了后期构造柱木支模支撑、拆模和后期构造柱抹灰挂网的工序，提高了施工效率。

3 砖模施工技术的应用

3.1 工艺流程

施工准备→利用BIM技术排砖→预制构造柱混凝土砖模→定位放线→构造柱钢筋绑扎→构造柱混凝土砖模砌 筑→构造柱混凝土浇筑

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

1）与混凝土空心砖砖厂进行沟通，确定构造柱砖模制作场地位置，制作构造柱砖模模具。

2）检查混凝土砖模产品合格证、出厂检验报告，以及进行外观检查。

3）相应材料准备齐全，相应施工机具准备到位。

4）组织施工人员熟悉工艺流程、施工要领，进行施工技术及安全交底，提供作业指导书。

3.2.2 利用BIM技术排砖

1）利用Autodesk Revit软件建立砌体工程BIM模型。

2）利用Autodesk Revit软件创建构造柱砖模，设置好砖模的长度、厚度、高度等参数，生成混凝土砖模。

3）“端柱”的构造柱砖模；“端柱”使用长度为200 mm及260 mm，宽度为200 mm，厚度为20 mm的砖模，利用BIM生成设计图（图1）。

图1 “端柱”构造柱设计

4）“中间柱”的构造柱砖模；“中间柱”使用长度为200 mm及320 mm，宽度为200 mm，厚度为20 mm的砖模，利用BIM生成设计图（图2）。

图2 “中间柱”构造柱设计

3.2.3 预制构造柱混凝土砖模

根据BIM技术的排版，统计出构造柱的数量，计算出200、260、320 mm长度各混凝土砖外壳所需的数量，在混凝土空心砖砖厂制作出构造柱砖模模具，然后进行混凝土砖模浇筑；待成品混凝土砖模达到一定强度后，运送至现场使用（图3）。

图3 砖模实物

3.2.4 定位放线

根据施工图纸及BIM深化后的排砖情况，利用经纬仪测出砌筑墙体位置，利用墨线弹出，然后用卷尺量出砌体构造柱位置，用墨线弹出构造柱位置并进行复核。

3.2.5 构造柱钢筋绑扎

预制构造柱钢筋骨架，先将2根竖向受力钢筋平放在绑扎架上，并在钢筋上画出箍筋间距，根据画线位置，将箍筋套在受力钢筋上逐个绑扎，要预留出搭接部分的长度。为防止骨架变形，宜采用反十字扣或缠扣绑扎，箍筋应与受力钢筋垂直，箍筋弯钩叠合处，应沿受力钢筋方向错开放置。为防止骨架在运输中变形，构造柱对角钢筋之间用弯起筋绑扎固定，穿另外2根受力钢筋，并与箍筋绑扎牢固。箍筋弯头弯钩角度为135°，其弯钩的弯曲直径应大于受力钢筋直径，且不小于箍筋直径的2.5倍，箍筋平直部分的长度不应小于箍筋直径的10倍。在柱顶、柱脚与圈梁钢筋交界的部位，应按设计要求加密柱的箍筋。无设计要求时，加密范围一般为圈梁上下各500 mm，箍筋间距为100 mm。

严格按照定位进行构造柱钢筋的绑扎。

3.2.6 构造柱混凝土砖模砌筑

进行砌体工程砌筑，立皮数杆，拉横线，采用“三一”砌筑法，在砌筑至构造柱位置时，传统方法为预留构造柱位置，但是该工法并不预留，而是采用混凝土砖模继续进行砌筑。混凝土砖模砌筑完构造柱位置后，继续砌另一边砖砌体，使构造柱砖模与砌体工程形成一个整体。砌筑完一排砖砌体后，继续下一排砖砌筑，直至砌筑完毕。

混凝土砖模砌筑完成之后及时进行技术复核，保证表面平整度，允许偏差为±5 mm（图4）。

3.2.7 构造柱混凝土浇筑

为保证构造柱混凝土的施工质量，应分阶段进行浇筑，控制混凝土的坍落度。待砖砌体灰缝达到一定强度后，利用细石混凝土浇筑，每次按照1 m高度浇筑，并用圆钢棒捣实混凝土。

图4 构造柱砖模砌筑

3.3 质量控制措施

3.3.1 混凝土砖模模板制作

模板制作时，必须严格安装图纸尺寸制作，截面尺寸允许偏差为±5 mm。

3.3.2 混凝土砖模的制作及养护

入模后，采用振动平台进行振捣，振捣的时间为20～30 s。砖模到达一定强度后，拆模进行养护，湿润养护时间不少于7 d。表面平整度偏差为5 mm以内。

3.3.3 混凝土砖模定位

砖模必须严格按照图纸定位预埋，偏差需控制在5 mm以内。

3.3.4 砌体工程

砌体砌筑时，必须严格按照砌筑排版图设置皮数杆对墙体灰缝进行控制，灰缝大小控制在8～12 mm之间。

3.4 应用效果

基于BIM技术创建建筑结构模型，在软件中模拟施工，优化混凝土砖外壳的参数和排砖。采用免支模方式，避免了传统构造柱木支撑产生的质量影响，从绿色施工的角度，减少了木模板的浪费及多余建筑垃圾的产生。砌体与砖模同时砌筑安装，安装效率高，上下一条线，外观一致，美观整齐。施工工序简单，有效防止了爆模、漏浆等方面的质量通病，具有实用性和美观性，提高了工程的创优率及用户满意率，在使用的过程中得到了业主和监理的一致好评，大大提升了公司的企业形象，社会效益明显。

4 结语

BIM技术在砌体工程构造柱免支模施工中的应用，能及时发现传统施工工艺的不足，优化施工流程。利用砖模同时砌筑工艺代替后期木支撑工艺，提升了工程实体质量，综合效益显著，值得推广应用。