模板脚手架设计和建筑施工中BIM技术的应用

刘秘

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

混凝土结构主体在施工过程中，模板脚手架的施工工序是混凝土施工的基础部分，它是建筑工程总工期的关键部分，模板脚手架如不符合设计要求，将会直接影响到结构的质量，是质量安全灾害的重灾区。目前，多数建筑项目仍采用传统脚手架的安全管理手段、信息监测技术和低效率的生产模式，缺乏现代化治理方案，导致脚手架安全事故频发。同时，随着我国对建筑工程施工安全更重视，对模板和脚手架不符规范要求的企业列入专项整治对象，且随着我国人口老龄化愈发严重，木工年龄出现断层现象。BIM技术通过对模板和脚手架的系统化管理，防止技术人员由于经验不足，导致模板脚手架整体连接效果不佳，引发安全事故。BIM技术运用现代化手段，对建筑工程中模板、脚手架的支护和施工工艺进行升级[1-3]。

2 模板脚手架出现的问题

2.1 前期准备工作的不充分

多数施工单位在进行模板脚手架施工时，仅是通过简单的设计规划或仅凭借自己的实践经验，就进行大面积施工，增加了后续的施工难度，影响了施工的进程。如果在建筑模板、脚手架的施工中采用BIM技术，在模板、脚手架施工前依照BIM技术规范对其进行设计，可以降低施工难度，提高施工质量。

2.2 施工方案的不精细

施工单位对模板脚手架的施工方案未进行专业设计，多数单位直接承包出去，只注重施工成本、进度和安全问题，导致后期的施工难以进行；施工技术人员只依靠自身经验对其模板和脚手架进行加工、搭建，没有制定系统化施工方案。因此，利用BIM技术制定施工方案，同时，对施工人员应进行专业技术的培训，可以避免出现以上问题，保证施工的顺利进行。

2.3 施工现场管控不严

项目中，监理人员由于经验不足，缺乏对施工人员和租赁设备的管理意识，没有建立现代化管理模式。通过利用BIM技术建立施工管理体系，可以有效提高施工效率，降低施工质量问题的发生率。

2.4 预算不精准

模板脚手架施工现场常出现材料堆积混乱、施工设计不合实际、加工和搭接不得当、材料周转利用难以衔接等问题，这些问题多数是由于施工设计预算不精准。模板脚手架工程设计工作复杂繁琐，需要绘制大量图形，不断进行安全计算并相应做出调整。运用BIM技术对工程量进行计算，使整个项目可视化，减少材料的浪费，使项目的经济效益最大化。

3 模板脚手架设计和建筑施工中BIM技术的应用

BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。BIM技术为施工单位提供了一个数字化和精细化的信息模拟平台。由于模板脚手架的搭设需要专业技术人员自身优越的专业技能和职业素养，BIM技术有效提高了模板脚手架搭设的质量和技术。上海中心大厦等工程在施工现场通过BIM技术建立三维模型，对模板脚手架进行深化设计，生成模拟图形，安排现场材料规划堆积、合理安装和检查验收。BIM软件可以根据模板脚手架的规范要求，对模板脚手架的尺寸、承载能力及现场布置情况进行安全性计算，避免安全事故。同时，BIM技术可对模板脚手架进行经济预算，通过精细化计算，生成模板脚手架施工经济可行性报告。施工时，如方案有调整，只需改动计算参数，对分布位置进行调整。

4 实际应用案例

4.1 工程概况

某城市中心住宅小区，建筑面积47420m2。通过BIM技术对模板脚手架的临时结构支撑来缩短施工工期，精简复杂的结构设计，制定施工方案。

4.2 及时解决出现的问题

4.2.1 三维模型的不精准

在模板脚手架施工前期的准备工作中，由于设计方案不断更改，BIM建立的三维模型比较简化，实际图纸与设计略有差距，即需重新建模；模板脚手架建模技术人员不足，且缺乏现场实践经验；施工工期紧张，软件建模时间短。为了应对这些难题，利用BIM软件直接生成计算书，提高工作效率。因此，在利用建模软件进行设计时，需要对建筑实际情况进行调查，保证三维模型的精准度。

4.2.2 封闭转换层材料计算难度较高

在施工期间，封闭区域的工程转换层搭设的架体是由数个狭小的、密闭的空间组成的，后期拆除和运输的过程都很有难度。在经过多方协商决定对封闭区域的模架不再拆除，但又出现了新的问题：甲乙两方对模架材料用量存在分歧，需要将Revit模型导入广联达算量。最终采取的施工方案：在建模设计中，对构件参数进行合理化调整，生成最终模型；为了能精确预算转换层结构（见图1）所需模板脚手架的数量，通过BIM软件中统计材料的功能，确定所需模板脚手架的用量。因此，模架材料的计算量首先通过Revit建立模型；然后，采用GFC转换为插件，再将Re‐vit模型转换为广联达算量模型；最后，在广联达软件中计算模架的工程量，进而解决甲乙双方材料的分歧。

图1 转换层结构

4.2.3 复杂外立面的细化

建筑施工的外立面环境有诸多不确定因素，为能在安全文明的要求下顺利实施，需要提前对外架设计进行精细化布置。通过运用BIM软件，导入项目计算量的模型进行建筑外架设计（见图2），可以提前发现并处理外架布置存在的隐患问题。基于BIM软件三维设计的可视化特点，施工单位组织相关人员开展专题讨论会，针对一些设计问题进行修改与调整，并达成一致。最终，通过软件对三维设计导出各个部位的二维详图、材料表和计算书，制定合理的施工方案和建筑设计图，通过精细化管理对施工现场进行指导。

图2 外架设计

4.3 BIM技术的应用价值

高支模的编制实施方案由最初计划的15天，缩短到现在只需3天就能完成，并且能够高质量保障施工现场安全，此方案得到了专家的论证与肯定。BIM软件的应用在缩短工期的同时也提高了技术人员的工作效率，在三维外架模型设计阶段，组织现场施工人员参与讨论并确定编制外架施工方案，输出全套的落地架和悬挑架的平、立、剖建筑施工图纸以及计算书。BIM技术还可以通过以往应用经验，对外架设计中各个特殊位置的架体设计和调整操作进行积累和完善，同时还能丰富单构件模板脚手架的应用场景。

5 结语

在建筑施工中应用BIM技术，对模板脚手架的施工进行全面监督，运用现代化、系统化技术，有效提高了建筑施工安全管理的水平，提高了施工材料的周转率，避免造成材料浪费和经济损失。多数施工单位已经开始在建筑中运用BIM技术，对施工技术、施工成本和施工质量进行全方位、系统性的管理。