BIM技术在高层建筑模板工程中的应用

皮 京 可

(山西铭润建设工程股份有限公司，山西 晋城 048000)

1 概述

建筑规模在扩大的同时，也增加了工程建设的难度。模板工程是整个建筑工程的重要环节，传统模板工程需要施工人员根据经验从二维图纸上对模板的搭设和用料进行分析，经常会出现误差，导致模板存在严重安全隐患，引发严重事故。BIM技术在模板工程中的应用，能够运用三维技术让施工人员准确的掌握施工要点，且可以模拟模板施工过程，解决了局部难点部位的施工问题，提高了模板工程的安全性和工作效率。因此，研究分析BIM技术在高层建筑模板工程中的应用具有重要的现实意义。

2 传统模板工程问题与BIM技术优势

2.1 传统模板工程存在的问题

1)技术交底困难：传统的建筑工程大多采用图纸进行技术交底，模板工程的施工图在设计时，主要为某个建筑构件的大样图。施工工人在阅读图纸过程中，需要根据图纸的平面图和立面图，分析判断不同模板构件应当位于的具体位置，并完成施工作业。一方面施工工人本身的技术工艺参差不齐，对图纸的理解也存在偏差，在模板施工过程中可能对图纸理解错误导致模板工程施工存在问题，进而引发安全事故。另外一方面高层建筑工程建筑规模大，结构相对复杂，部分难点区域的模板工程施工很难通过图纸来具体展现，细部位置的模板工程对于施工人员而言可能存在多种施工方案，且不同施工方案所达到的效果可能存在偏差，单纯依靠经验来进行判断浪费工程的建设效率和成本(见图1)。

2)现场配模效率低：高层建筑每层施工之前，相关施工人员需要结合图纸对每层结构下料。高层建筑每层的结构可能存在变化，这要求施工人员需要结合图纸对每一层的模板工程用料进行估算，这不仅影响了其他工程施工进度，而且容易出现用料估算错误，导致成本虚增。

2.2 BIM技术在模板工程中应用的优势

1)可视化：BIM技术最显著的特点就是可以将建筑工程传统的图纸转换为三维立体图。在模板工程施工之前，通过可视化的设计，施工人员可以精准的掌握模板施工的要点、难点，解决了技术交底过程中存在的理解偏差，确保了施工的效率和安全。

2)施工模拟：模板工程在施工阶段，工序多且与其他工程存在交叉作业情况。运用BIM技术的施工模拟工程，可以对整个模板工程进行模拟分析，帮助施工管理者找出较差作业过程中的管理重点，进而优化施工作业方案，提高管理效率。

3)模板配模及统计：BIM软件中可以实现对不同模板构件属性的定义，不仅可以用作构件安全性验算，而且还能根据现场图纸，自定义进行配模并计算不同模板工序中所需要的各种材料的具体数量，解决了每层施工都需要重新计算用料的问题，提高了模板工程的管理效率，避免了材料的浪费。

3 实例分析BIM技术在模板工程中的应用

某高层商业写字楼建筑工程，建筑总面积为12.16万m2，建筑高度为173.65 m，其中地上部分45层，地下3层。整个工程采用钢管柱钢梁—钢筋混凝土核心筒结构。由于本工程建筑高度高，采用传统模板工程施工不仅安全风险大，而且极易出现随意切割模板、搭接施工等情况，造成材料的严重浪费。因此，在模板工程中引入了BIM技术，具体施工应用如下。

3.1 准备工作

在模板工程施工之前，首先运用BIM Revit软件对本工程的主体结构进行三维模型搭建，将施工图纸导入到软件当中，建立本商业写字楼工程的三维结构图，包括楼层、柱、梁、窗口等结构。导入图之后对于部分建模错误之处通过手动方式进行修正。

3.2 高支模辨识

运用BIM 5D平台的“专项方案查询”对本工程的混凝土模板支撑工程中存在危险的难点模板区域进行查找(见图2)，这样可以快速的定位本工程中的模板施工难点，尤其是异形平面区域、斜板工程区域以及预留门窗洞口区域的结构及模板设计。通过本工程的现场查找，共计发现4处存在施工难点的模板施工区域。

3.3 模板支架设计与布置

运用BIM软件可以对本工程的楼层抗弯、挠度等参数进行计算，并根据工程图纸设计要求，生成对应的施工图纸。本工程主要通过在BIM软件中输入模板立杆、横杆间距等重要参数，利用其自动化验算功能生成符合施工要求的模板支架设计方案。以本工程的1层部分施工区域为例，该区域的层板厚度约为120 mm，最大截面积500 mm×1 500 mm。因此梁支模的高度为10.9 m，板支模的高度为12.28 m。在BIM软件中输入立杆、横杆间距。最终生成的模板三维排布图如图3所示。

根据本区域的模板三维设计，快速的对关键施工部位进行施工模拟验算，并生成对应的剖面图，便于后期模板工程施工掌握模板用料，如图4所示。

3.4 计算书生成及材料用量计算

在完成对主要结构部位的模板三维设计之后，利用BIM软件可以生成结构对应的计算书。然后对模板设计进行安全验算，如果安全验算通过，整个模板对应的构件将变成绿色，而验算未通过的区域将显示为红色，需要手动对相关的参数进行调整，直到其符合施工要求为止。

最后对安全验算通过的模板设计进行材料用料的统计和计算。运用BIM技术可以按照本工程不同楼层、施工区域等，对所需要的模板施工材料用量进行统计，并生成对应的用料统计表。施工管理者可以将用料下载成表格，并对比分析估算材料，若发现软件生成的材料与实际用量误差在3%以内，通过对此对比可以将软件自动生成的用料作为采购计划(见图5)。

3.5 模板配模

最后结合本工程的配模原则，即板模板压梁侧模，梁侧模包梁底模，主梁模板包次梁模。在进行模板配模时尽量靠边进行拼接，减少对模板的切割，同时由于工程的墙体板模长，因此采用横向配模的方式设计。最后运用BIM技术进行配模下料，并标注模板编号，与对应的构件配套使用。

3.6 效益分析

1)人力效益：运用BIM技术进行本工程的模板设计，模板的受力计算、模板设计以及用料统计均通过软件来完成，减少了人为设计和计算所存在的误差，并将人力从繁琐的计算中解放，提高了人力资源效率。

2)经济效益：根据BIM技术对模板工程的用料进行自动计算和统计后，模板的利用效率大幅度提高，且储备用料减少，提高了物料的周转率，减少了库存积压，降低了整个工程的施工成本，具有较高的经济效益。如表1所示为部分施工区域的物料计算量与实际采购量分析情况。

表1 物料计算量与实际使用量分析

4 结语

BIM技术具有的三维可视化、施工模拟、模板配模等透视，有效的解决了传统模板技术交底差、管理混乱、成本浪费严重等问题。相关工作者应重视BIM技术的研究，探讨模板构件的可替代性设计，减少建模的数量，从而推动BIM技术在更多的建筑工程中应用，改善建筑工程的建设效率。