基于BIM技術(shù)施工模板及支撐體系的優(yōu)化研究

上官士浩

天元建設集團有限公司

1 模板支撐體系在我國的現(xiàn)狀分析

我國現(xiàn)代城市建設的加快使得現(xiàn)階段高層建筑、超高層建筑的數(shù)量越來越多，高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)通常采用框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等，無論是哪一種結(jié)構(gòu)無可避免的都要用到支撐模板體系進行混凝土的現(xiàn)澆，可以說，在目前的每個建筑物的建造施工過程中都會無可避免的使用到模板支撐體系，因而其在我國建筑行業(yè)的應用相當廣泛，并在其不斷地發(fā)展過程中體現(xiàn)出一下幾個特點：模板支撐體系技術(shù)起步晚，較歐美國家相比要落后，但發(fā)展迅速，成為建筑行業(yè)里的重要方面，并衍生出相關(guān)新型行業(yè)，在我國有較大的進步空間和發(fā)展前景；模板行業(yè)內(nèi)存在著諸多不規(guī)范，質(zhì)量差、技術(shù)工藝落后的模板、腳手架等還在建筑施工現(xiàn)場上流通使用。模板等產(chǎn)品生產(chǎn)標準和使用標準低；模板支撐體系相關(guān)理論方面的研究才剛剛起步，理論的研究并不透徹概念性不強。在實際過程中使用的方法多是借鑒國外對模板支撐體系的結(jié)構(gòu)形式，使用過程中效率不高。

2 BIM技術(shù)與模板及支撐體系的結(jié)合點

BIM技術(shù)(Building Information Modeling)全稱建筑信息模型，能夠充分利用幾何學原理、空間位置關(guān)系理論等展現(xiàn)建筑物各種構(gòu)件所具有的信息，具有協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性等特點，能夠在應用過程中暴露出行業(yè)體制與標準不完善、缺乏協(xié)同管理、全壽命期集成難等問題，從而有效提高項目各參與方交流和溝通?；贐IM技術(shù)進行模板及支撐工程計算機輔助設計，是通過對模板、支架的各項參數(shù)，按照編制方案進行設置并生成模板及腳手架模型，利用BIM技術(shù)檢查支架空間布置是否符合規(guī)范，力學分析是否達到要求，對生成的計算書進行力學分析，優(yōu)化不滿足要求的部位，同時在模板及支架施工過程中充分結(jié)合模型進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)偏差問題，如復雜結(jié)構(gòu)部位碰撞與不協(xié)調(diào)等狀況，立即糾正或?qū)で蟾淖兇胧┮詼p少安全事故的發(fā)生，能夠最大程度提高計算速度，其模擬過程即可等同于實際施工階段，節(jié)約了時間和成本，滿足工程質(zhì)量要求。其次，對BIM設計結(jié)果進行可視化展示，使業(yè)主和施工方能直觀理解設計方案，檢驗設計可施工性，在施工前能預先發(fā)現(xiàn)存在的問題，與設計方共同解決。

對生成的模板及支架模型進行構(gòu)件安全、力學和成本分析也是BIM技術(shù)應用在模板及支撐體系的優(yōu)勢之一。對強度、撓度驗算不合格處進行驗算以達到滿足要求的效果是BIM技術(shù)用于優(yōu)化模板支撐的最大亮點。

3 BIM 技術(shù)施工模板與支撐體系使用要點

3.1 信息和技術(shù)支持

對信息和技術(shù)的準備包括合同文件設計、經(jīng)過審核的工程圖紙設計及其變更、模板及支撐體系的相關(guān)設計規(guī)范。如果這些設計發(fā)生更改或者其施工現(xiàn)場條件有變動，為了提高支撐搭建的精準度，應及時修改模型參數(shù)的動態(tài)數(shù)據(jù)。

3.2 項目的設置

項目的設置是整個施工過程的重點，由工程特征、工程信息、樓層管理、杠桿材料、標高設計和施工的安全參數(shù)這六部分組成，項目的設置是否正確關(guān)系到運算和整體的建模結(jié)構(gòu)。工程特征主要包括：計算依據(jù)、承載的方式、架體的類別、地區(qū)基本數(shù)據(jù)以及構(gòu)造要求；樓層管理主要由每個樓層的高度、室內(nèi)外地面高度、樓地面高度以及梁板的混凝土高度組成；杠桿材料則由鋼管的尺寸、型號以及規(guī)格組成;標高設計包括墻體、梁柱、門窗以及樓梯的標高;施工的安全參數(shù)就是對墻、梁柱等支撐體系的布局屬性進行標準定義和設置。

通過對施工模板及支撐體系現(xiàn)存問題進行分析，總結(jié)BIM技術(shù)與模板支撐體系的結(jié)合點，通過對參數(shù)設置和結(jié)構(gòu)優(yōu)化建立模板腳手架結(jié)構(gòu)模型，并對生成的模型進行計算書的力學校核，對不滿足要求的部位及時更改，實現(xiàn)RIM在模板腳手架結(jié)構(gòu)設計中的應用。

3.3 建筑物的建模

主要包括CAD圖紙轉(zhuǎn)換和手工兩種模式。CAD圖紙轉(zhuǎn)換是指對結(jié)構(gòu)圖中存在的墻、梁柱、板、軸線等進行軟件識別，再進行有效的結(jié)構(gòu)建模。手工建模是指建好軸網(wǎng)后，對墻、柱以及梁板等構(gòu)件手動輸入坐標完成建模。

4 建筑施工模板支撐體系可靠性的完善措施

4.1 重視模架材料和模架產(chǎn)品的質(zhì)量

在模架材料和產(chǎn)品進入施工現(xiàn)場前，要對準備購置的模架材料和產(chǎn)品進行考察和抽查，優(yōu)選廠家，選用合格的材料和合格的產(chǎn)品，嚴防假冒偽劣材料、產(chǎn)品進入施工現(xiàn)場，尤其是所進的扣件，必須按規(guī)定進行抽檢試驗，合格后方可投入使用。模板組建支撐結(jié)構(gòu)與實際工況條件下的所測軸力變化規(guī)律一致。鋼管在使用前應先檢查，過度變形和嚴重磨損的鋼管不得使用。

4.2 做好建筑模板支撐體系風險評估

在現(xiàn)場施工之前，必須確認施工的危險性，要找出危險性并把它加以定量化。然后根據(jù)危險的允許范圍，具體評價危險性，即排除危險性，消除或降低系統(tǒng)的危險性，使其達到允許的范圍。簡單的說來就是在確認的基礎上評估，通過評估達到系統(tǒng)安全。施工期建筑模板支撐體系風險評估基本上可以分為兩種類型：定性評估和定量評估。究竟采用定性還是定量方法主要取決于風險評估過程中可獲得的信息量的多少。當用于某一評估的統(tǒng)計數(shù)據(jù)量較充足時，可采用定量的評估方法：當可獲得信息量有限時，通常采用定性的統(tǒng)計方法。由此可見，施工期建筑模板支撐體系的安全評估是一項綜合性的工作。

結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)施工模板及支撐體系是以計算機建模為基礎來展示設計和施工整體效果，從而達到節(jié)約經(jīng)濟成本、保證施工安全和提升工程整體質(zhì)量水平的目的，具有很高的科學性、統(tǒng)籌性和發(fā)展?jié)摿?，為建筑業(yè)的長遠發(fā)展提供科學高效的技術(shù)支持，對建筑業(yè)具有深遠影響。

[1]蘇浩，寇廣輝，王險峰，黃托瑞，王衛(wèi)侖，龍武劍.混凝土結(jié)構(gòu)鋁合金模板施工過程模擬分析[J].施工技術(shù)，2016，45(15)：69-73.