铝合金模板与悬挑脚手架配合施工技术研究

赵 宝，金泰羽，徐靖杰，张天宇

（中建一局集团建设发展有限公司，北京102308）

由于铝合金模板具有施工质量好、绿色环保、周转率高、安拆方便等优点，已广泛应用到建筑施工中[1～2]。综合考虑造型、建筑高度、施工成本等因素后，需要将铝合金模板体系与悬挑脚手架结合施工[3～5]，在铝合金模板施工过程中往往会与悬挑架安装产生一系列冲突。为解决此类问题，本文基于BIM技术，研究了高层住宅铝合金模板与花篮式斜拉杆悬挑脚手架结合的施工技术，为类似工程提供了解决问题的思路和经验。

1 工程概况

某住宅项目总建筑面积13.3 万m2，共8 栋住宅楼，地下1 层，地上3#、6#楼为17 层，其余楼栋为20 层，剪力墙结构。见表1。

表1 建筑设计概况 m

综合考虑施工成本和施工质量后，1#～8#楼支模体系全部采用铝合金模板，外防护架采用花篮斜拉杆式型钢悬挑脚手架。见表2。

表2 悬挑脚手架概况

铝合金模板为快拆式铝合金模板65体系，外墙为2 700 mm 外墙板+400 mmK 板；内墙为150 mm 楼面c槽+2 600 mm 墙板+200 mm 接高板+40 mm 底角及100 mm 楼 面c 槽+2 600 mm 墙 板+200 mm 接 高 板+40 mm底角。每栋楼配置铝合金模板1套，楼面支撑、梁底支撑和悬挑支撑各3套。

悬挑脚手架体系：外架步距1.8 m、横距0.9 m、纵距为1.5 m，主悬挑梁为国标16#工字钢，钢管规格为ϕ48 mm×3.6 mm，外防护网采用1.8 m×1.2 m 外挂冲孔式钢板防护立网。

2 主要问题

2.1 穿墙套管及螺栓预埋

1）凸窗位置套管预埋易与铝模深化后增加的短墙结构冲突。

2）预埋套管在混凝土浇筑过程中易偏位，绑扎固定难把控。

3）花篮式悬挑脚手架阳角处通过十字交叉式预埋螺栓与阳角外架悬挑主梁拉结，但预埋螺栓在施工中易发生偏位。

2.2 铝模K板与悬挑主梁位置冲突

铝模K板宽400 mm，外墙部位的K板与外架悬挑主梁锚固位置冲突且K 板留置周期较长，影响架体正常搭设。

2.3 花篮斜拉杆与悬挑结构冲突

凸窗位置的悬挑板较多，悬挑长度可达800 mm，与花篮斜拉杆位置冲突，导致斜拉杆不易与结构梁或墙拉结。

3 基于BIM技术的优化设计

3.1 花篮式悬挑脚手架的优化设计及安装工艺流程

基于BIM 技术对花篮式悬挑脚手架进行深化设计，使用三维模型对外架悬挑主梁进行排布和花篮斜拉杆定位，同时对外架通过BIM 技术与铝模+结构模型进行碰撞检测，逐一解决各类冲突问题。见图1。

图1 铝合金模板+花篮式悬挑脚手架优化设计流程

3.2 深化设计要点

1）创建铝模深化后的主体结构模型。利用Revit+Fuzor 软件建立主体结构模型，主要考虑铝合金模板深化后主体结构，完全反映出现实施工模型，重点关注部位为一次浇筑成型的凸窗悬挑板、外墙造型短墙、卫生间降板及防水反坎等。见图2。

图2 主体结构BIM模型构建

2）创建铝合金模板-K 板模型。参照铝合金模板参数，给出K 板的宽度、厚度及标高等，为下一步悬挑脚手架BIM安装模拟提供前提条件。见图3。

图3 铝合金模板-K板BIM模型

3）创建悬挑架脚手架BIM 模型。根据脚手架参数，创建悬挑脚手架BIM 模型，模型包括花篮拉杆、悬挑主梁、脚手架体、钢板网等，按照脚手架布置图排布悬挑主梁，模拟脚手架搭设过程。见图4和图5。

图4 悬挑脚手架主悬挑梁BIM模型构建

图5 悬挑脚手架搭设过程模拟

3.3 铝合金模板与花篮式悬挑脚手架冲突分析

1）针对凸窗位置套管预埋易与铝合金模板深化后所增加的结构短墙位置冲突问题，基于BIM 模型进行模拟安装，提前优化图纸，使预埋套筒避开结构短墙进行预埋。见图6。

图6 悬挑主梁排布避开短墙设置

2）为解决预埋套管在铝模中难固定、易偏位问题，利用BIM 技术在铝合金模板上进行精确定位钻孔，同时在套管中穿定位钢筋方法固定预埋套管，通过实际施工的验证，该方法有效解决了该问题。

3）阳角处预埋螺栓定位要求要十分精确，偏差超过20 mm 时便会对悬挑主梁的安装造成难度。采用BIM 模型，设计出阳角处预埋的标高和位置，在铝合金模板对应位置进行开孔，同时在开孔处使用两个螺母前后固定，有效消除了混凝土浇筑过程中阳角处螺栓易偏位和定位精度不足问题。

4）针对铝合金模板-K 板与外架悬挑主梁位置冲突，通过3D 模型进行该处主梁定位，使用碰撞和漫游功能进行检测，最终将悬挑主梁预埋套管设置在K 板之下（结构层标高下500 mm），使悬挑主梁有效避开K板进行锚固。见图7。

图7 悬挑主梁与K板位置处理

5）花篮斜拉杆与悬挑结构冲突。南侧凸窗及造型的悬挑板较多，且悬挑长度达800 mm，通过BIM 模型，精准定位花篮拉杆与悬挑板的相对位置关系，在悬挑板上预留洞口，解决花篮斜拉杆与悬挑结构冲突问题，同时避免预留孔洞偏位和尺寸预留过大等弊端。见图8。

图8 BIM模型进行悬挑板预留孔洞精准定位

3.4 花篮式悬挑脚手架与主体结构碰撞分析

通过Fuzor 软件对BIM 模型进行漫游，预览各节点空间位置关系，返回至Revit 模型中进行修正，以减少碰撞分析工作量。

在碰撞检测中重点关注悬挑主梁与凸窗悬挑板、墙体的位置关系；锚固压板与降板的位置关系；花篮拉杆与外架立杆、横杆的位置关系等。通过复查每一碰撞点，追踪至Revit 模型中对应的碰撞位置，进行逐一优化调整。见图9。

图9 碰撞检测

4 结语

基于BIM 技术优化了铝合金模板+花篮式悬挑脚手架施工的悬挑主梁工字钢的排布、外墙K 板的位置、悬挑板的预留孔洞定位、预埋套管及螺栓的定位和固定方法等，同时进行整体碰撞检测，细部调整了碰撞点。

1）有效解决了预埋套管及螺栓精确定位和固定问题。

2）解决了外墙K 板与悬挑外架的悬挑主梁位置关系，使铝合金模板与花篮式悬挑脚手架更有效的配合施工，发挥各体系优点。

3）对悬挑架悬挑主梁的排布、细部碰撞点进行优化，避免了后期施工返工、材料浪费及额外人工费用等无效成本的产生，节约了施工成本。

4）通过BIM模型进行模拟施工、可视化交底，提高了施工作业人员的工作效率，提升了施工安全和质量。

5）符合绿色建造和智慧建造的要求，为类似工程提供了较好的施工经验和解决问题思路。

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