BIM技术在铝模深化设计中的应用与探讨

2022-04-26安旭王伟许英豪钟宇野

自动化技术与应用 2022年4期

安旭,王伟,许英豪,钟宇野

（中国建筑第七工程局有限公司，河南郑州 450000）

1 引言

BIM技术是目前在国内建筑行业中大力推广的新技术，其以建筑工程项目信息数据作为模型基础，建立完善的、高度集合的项目信息模型[1-3]。铝模施工也逐渐成为建筑行业内日益追逐的新技术之一，以其良好的成型质量及高效的穿插模式等优势，备受各项目管理人员的关注。

对此，董大泽等人应用BIM 技术对铝合金模板进行深化设计[4]，并运用于工程实例，提出了建立铝模拼装模型，对铝模的拼装连接方式进行模拟施工。张亚伟等人提出在铝模图纸优化过程中常出现优化不彻底现象[5]，并结合实际项目工程，运用BIM 技术对铝模深化应用，解决工艺展示、图纸会审、技术交底、发现技术难点等问题。

本文结合目前BIM 技术应用的特点及铝模应用现状，探索其在铝模图纸深化过程中应用的要点，根据项目的铝模施工经验和深化设计实践，结合工程实施过程总结如下。

2 铝模BIM模型及实施工作流程

本文实际应用工程总建筑面积约为34万m2，共计22栋高层住宅及1层地下车库，总造价约为5.8亿元，其中，22#、23#、25#、30#、31#、32#、33#、35#楼共计8 栋楼为铝模施工楼栋。

铝模施工楼栋均为33 层的高层住宅，为保证建设单位预售节点，在项目施工组织中，项目部决定于项目4 层开始施工铝模，本项目铝模中的BIM技术亦在该8栋楼的4层至33层进行BIM模型构建及运用。

2.1 实施工作流程

通过初步审查CAD图纸，明确特殊部位设计意图，采用BIM软件，构建BIM模型，确认BIM模型细部构造达到可视化模型程度，根据构建的BIM 模型，配置铝合金模板，确认铝模构件与支撑体系，利用BIM模型，调整单顶支撑及标准板布置、外墙K 板部位，构建铝模BIM 模型，对铝模BIM 模型开展碰撞检测，获取碰撞报告，并进行各类模板构件安全验算，对与铝模配套使用的爬架进行BIM深化，构建配套设施BIM 模型，交底并复制验收铝模BIM 模型。具体的实施工作流程如图1所示。

图1 铝模深化BIM实施工作流程图

2.2 初审设计图纸与构建BIM模型

项目接收施工蓝图后，首先初步审查CAD图纸，明确各个线条大样、特殊部位设计意图，并成立BIM小组，依据BIM建模标准及施工蓝图，采用BIM 软件，设计图纸深化建模。在构建过程中，从现场生产、技术、成本等因素多方面要求，依据BIM技术的可视化等功能优化设计。设计图纸及BIM模型如图2所示。

图2 设计图纸及BIM模型

2.3 确认BIM模型细部构造

在深化图纸的BIM 构建过程中，确保设计中建筑与结构的每一个细节，如门窗洞口、下挂、压槽滴水线等细节模型达到可视化模型程度，保证在二维中难以察觉的细节，均在模型中直观体现，确保各个细节深化到位[6]。

1.2.2 外植体灭菌。对预处理的外植体用75%乙醇擦拭，然后拿到超净工作台上用紫外灯消毒30 min，接着用0.1%升汞消毒处理5～10 min，每种处理用20个外植体。将外植体接种于MS培养基中，45 d后统计外植体的污染率、存活率，筛选龙血树外植体最佳消毒时间。污染率指污染芽数占总接种芽数的比例；死亡率指未污染芽中死亡芽数占总接种芽数的比例；存活率指未污染芽中存活芽数占总接种芽数的比例。

部分重点注意的细节有：

(1)对比建筑图等图纸，充分考虑后期项目施工中的二次结构，在保证建筑整体刚度的前提下，采用结构拉缝板等措施，将二次结构中的部分砌体墙进行现浇设置，具体可现浇的部位有：

1)外墙全现浇；

2)电梯井、卫生间、厨房墙体全现浇；

3)与现浇墙体相邻的墙垛、门垛、窗相邻的墙垛、门垛、窗垛≤300mm 时一次现浇，转角门垛、T 字垛、门间垛≤300mm端墙优化为现浇墙体；

4)剪力墙间≤600mm砌筑墙优化现浇；

5)构造柱、反坎等一次性现浇成型。

图3 外墙现浇模型

图4 企口与下挂大样

(2)除了常规的滴水线、踢脚线等细部节点一次现浇成型外，厨房、卫生间、阳台等的R 角也一次性浇筑成型处理，该措施不仅更有效地预防卫生间阴角渗水等问题，同时，减少了厨房卫生间R角二次施工的开支。

2.4 确认铝模构件与支撑体系

根据构建的BIM 模型，针对设计图纸、深化标准等文件，反复对模型进行核对，保证BIM 模型中每一节点大样、开间进深、构件尺寸等均符合设计图纸及深化标准等要求。对调整完成深化设计的BIM模型，配置铝合金模板，铝模配置采用BIM 技术[7]，针对各模板构件，根据建设单位铝合金模板要求及设计模型概况，确认各构件尺寸及样式，确保模板配置无误。

图5 K板模型

图6 传料口模型

针对各项标准构件及附属设施进行确认完毕，须对深化BIM 模型，进行模板的配置，配置过程中，依据BIM 模型的可视化功能，反复针对模板配置查验，保证在支撑体系实施的质量安全。

各项标准构件及附属设施进行确认完毕，针对支撑体系的BIM模型进行构建，构建前依据BIM模型的可视化功能，针对每一项支撑体系等进行逐一确认，保证在每一个组件均符合相关标准要求后，再进行模板的拼装组建。

图7 背楞模型

图8 顶撑模型

2.5 构建铝模BIM模型

确认并构建标准板、支撑体系等构件尺寸后，针对模板体系进行拼装配模，如飘窗、阳台、采光井、外墙、构造柱等部位，反复进行配模并不断调整[8]，在符合深化BIM 模型的要求时，最大限度使用标准板，保证现场施工的简便与快捷。

图9 楼梯上三步模型

图10 阳台支撑模型

同时，针对沉箱部位、楼梯上三步、阳台支撑加固等部位模板细部调整与核对，同时，利用BIM 模型，针对单顶支撑及标准板布置、外墙K 板部位均进行反复核对调整，调整完毕后，针对不利于加固的位置及各项施工困难部位提出解决方案及优化措施。

图11 铝模BIM模型

2.6 碰撞检测铝模BIM模型

针对已构建的铝模BIM模型，开展碰撞检测，并获取碰撞报告，检测针对铝合金模板加固螺杆与预埋线盒、结构钢筋等问题进行开展，检测完成后，需针对报告铝模模型进行调整，保证水电等预留预埋位置准确无误，确保可以指导厂家进行模板生产及现场安装[9]。

2.7 编制辅助方案

对已构建完成的铝模的BIM 模型，进行各类模板构件安全验算，常规的平面图纸难以进行模板三维立体验算，利用BIM模型，可反复调整直至验算通过，并以此作为依据编制施工方案，保证施工方案的安全性。

图12 墙板BIM模型验算

图13 背楞BIM模型验算

同时，对已复核验算完成的铝模BIM 模型，对总计的2274件铝合金模板构件，进行模板编码，并提取构件明细清单，发给铝合金模板厂家，开始进行模板的生产与配置，利用BIM模型进行构件下料，保证了下料的准确性。

2.8 构建配套设施BIM模型

作为铝模施工的配套防护设施，为保证铝模深化建模的BIM 模型更全面，项目部在铝模施工的楼栋中，除了针对铝模进行模型构建以外，也对与铝模配套使用的爬架进行BIM深化，确保铝模BIM模型中外墙的模板配置更为合理。

爬架深化过程中，针对附墙支座、预埋拉杆等部位进行布置深化，结合铝模的BIM模型，确保支座等安装与铝模中K板、结构线条等构件碰撞的发生，同时，协调各部位进行调整深化，确保爬架安全施工的同时，也能保证外墙铝模的施工质量。

图14 爬架BIM模型

图15 爬架附着BIM模型

2.9 交底与辅助验收BIM模型

铝模BIM模型的构建并确认完毕后，施工前，项目BIM小组组织项目全体管理人员，进行铝模BIM模型交底，针对铝模施工中的重难点部位，在模型中进行逐一的讲解，确保现场施工的顺利实施。

在铝模施工的重点的工厂预拼装及现场首拼过程中，可参照BIM模型，对工厂及现场拼装过程中予以指导[10]，同时，项目管理人员利用BIM模型辅助工厂预拼装及现场首拼验收，确保在过程中及拼装后拼装的模板符合BIM模型要求，避免不必要的返工。

3 工程实践结果

3.1 铝合金模板施工经济效益分析

针对BIM技术在铝模深化中的应用计算可知，各类商品混凝土的综合价格为：C30为355.25元/m3；C40为385.34元/m3；C45为402.24元/m3；C50为419.32元/m3；C55为：419.32元/m3；HRB400级直径φ10以内的钢筋价格为3917元/吨；砌体采购价格为345.64元/m3；薄抹灰材料抗裂砂浆为15.5元/m2。根据BIM 模型工程量统计可知，在砌体结构优化为混凝土结构前，根据做法要求，砌体结构采用加气混凝土高精砌块砌筑，施工10mm 厚薄抹灰，则每栋楼砌体量为1332.49m3；薄抹灰量为6662.46m2。砌体结构优化为现浇混凝土结构后，每层建筑面积为487m2，每层混凝土等级同同层墙柱，同时，配筋双层双向，竖向钢筋为HRB400E 级，直径8mm，间距200mm；横向钢筋为HRB400E 级，直径6.5mm，间距200mm，则每栋楼的混凝土量为C55混凝土88.83m3；C50为222.08m3；C45为222.08m3；C40为222.08m3；C30为577.41m3；每栋楼优化后增加的钢筋量为2123.09 吨；由此，采用BIM技术进行铝模深化所获得的总效益为22557400.85 元。外墙等部位一次性现浇，且达到免抹灰条件，可省去外架、吊篮等施工工期及费用，同时，自开展本项BIM 技术应用以来，项目营造BIM 技术管理氛围，为公司输送优秀的BIM 储备人才，获得了良好的间接的经济效益。综上所述，采用BIM技术的工程量统计数据准确性较高，能够有效解决因人为、图纸等因素导致的工程量统计错误等问题，从而提高工程量统计的工作效率，为铝合金模板施工成本核算提供可靠数据，保证铝模深化设计质量，加快了深化设计流程，为项目创造了良好的经济效益和社会效益。