BIM 技術(shù)在鋁合金模板工程中的應(yīng)用

李偉朋

中國水利水電第十一工程局有限公司（450000）

0 前言

BIM 技術(shù)被廣泛運用到工程建設(shè)過程，技術(shù)人員要結(jié)合具體的技術(shù)措施，科學(xué)開展技術(shù)創(chuàng)新與實踐研究。 在鋁合金模板施工過程， 通過有效應(yīng)用BIM 技術(shù)手段，提高了施工技術(shù)水平、施工管理效率和鋁合金模板施工建設(shè)質(zhì)量。 因此，技術(shù)人員要提高對于BIM 技術(shù)的認(rèn)識與應(yīng)用能力。

1 BIM 技術(shù)分析

BIM 是建筑信息的模型，一個更為專業(yè)化的平臺。他可將建筑項目的整個施工周期作為管理過程中的重要內(nèi)容，通過對建筑模型的模擬實現(xiàn)對設(shè)計和施工的有效控制，同時完成碰撞檢測和其他施工相關(guān)問題的分析和模擬。 結(jié)合BIM 技術(shù)所出現(xiàn)的問題對建筑施工過程中的具體問題進(jìn)行處理，最終實現(xiàn)建筑工程施工的可靠性。

BIM 技術(shù)的主要功能為:①形成立體的建筑模型。模型設(shè)計人員可針對碰撞的鋁合金模板實施系統(tǒng)檢測，同時對構(gòu)件安裝和建筑整體的能量消耗進(jìn)行深入的研究，對鋁合金模板開展設(shè)計，盡量提升設(shè)計的合理性。 ②對施工相關(guān)信息進(jìn)行互通共享。BIM 技術(shù)所形成的專業(yè)化平臺，可將不同種類的信息進(jìn)行互通分享，以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的高效傳輸，同時對設(shè)計流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在提升數(shù)據(jù)共享效率的基礎(chǔ)上優(yōu)化施工的效果。③對鋁合金模板預(yù)制件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。 在鋁合金模板的施工期間，預(yù)制件能夠發(fā)揮較為明顯的功能。 為了全面提升預(yù)制件的質(zhì)量水平， 施工企業(yè)可通過BIM 技術(shù)來實現(xiàn)信息共享，預(yù)制件的制造商可基于充分的生產(chǎn)信息開展具體的生產(chǎn)工作，全面保證生產(chǎn)的質(zhì)量和效率[1]。 圖 1 為 BIM 技術(shù)管理內(nèi)容。

BIM 技術(shù)是當(dāng)前建筑行業(yè)應(yīng)用頻率較高的技術(shù)。BIM 技術(shù)能夠通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的可視化管理。 在開展施工期間，BIM 技術(shù)可隨時結(jié)合施工技術(shù)及管理要求對設(shè)計的模型進(jìn)行優(yōu)化和完善，從而最大限度地形成迎合施工需求的模型。將施工現(xiàn)場的信息高效率傳輸和共享， 能夠明顯提升施工的管理效果。

圖1 BIM 技術(shù)管理內(nèi)容

2 鋁合金模板工程的特點

1）在鋁合金模板施工中應(yīng)用的鋼材具有更高的強(qiáng)度和韌性，因此鋁合金模板與混凝土、木材等原料相比，其形成的結(jié)構(gòu)較輕，尤其在規(guī)模和跨度較大的項目中，鋁合金模板能夠在工程中發(fā)揮更為明顯的作用。

2）鋁合金模板與其他類型的材料相比，具有更為均勻的結(jié)構(gòu)設(shè)置，其在結(jié)構(gòu)中的受力效果與計算模型接近，這樣更有利于研究人員對鋁合金模板進(jìn)行深化研究，以便全面提升有鋁合金模板參與工程的可靠性，最大限度滿足建筑施工的各類要求，特別是建筑物的防震方面的功能。

3）當(dāng)前工程中應(yīng)用的鋼材原料大多通過工廠化的生產(chǎn)方式完成，可迎合結(jié)構(gòu)需求制作成各類型材，保證構(gòu)件尺寸能夠達(dá)到一致的規(guī)格，為后續(xù)的構(gòu)件制作和完善提供前提條件。 在科技進(jìn)步的時代背景下，行業(yè)人員也不斷在努力彌補施工效果的不足，全面提升鋁合金模板的使用可靠性。

3 BIM 技術(shù)在鋁合金模板工程中的應(yīng)用分析

當(dāng)前鋁合金模板的設(shè)計和應(yīng)用方面均已經(jīng)相對成熟，其形式與應(yīng)用渠道更為多元，同時對模板的功能要求也隨之提升。 工程建筑的規(guī)模不斷提高，結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜，項目施工難度日益加大，同時在制作鋼構(gòu)件時各職能部門之間缺乏更為順暢的溝通，便會頻繁出現(xiàn)反復(fù)修改等問題。 鋁合金模板節(jié)點詳圖數(shù)量過多，每個圖紙的各項信息和數(shù)據(jù)均需技術(shù)人員逐項核對，從而保證圖紙信息與設(shè)計方案一致，這便為工程制造了更大的工作量。 對此可發(fā)揮BIM 技術(shù)的信息共享和數(shù)據(jù)檢測方面的優(yōu)勢，全面提升工程實施的效率， 完善項目管理的手段，有效解決施工過程中出現(xiàn)的各類問題。

3.1 快速形成模型

BIM 技術(shù)應(yīng)用立體模型設(shè)計，每個鋼件所使用的原料、位置、截面形式和加工位置均可存儲在信息庫中。 當(dāng)完成所有的建模工序后，技術(shù)人員便可結(jié)合結(jié)構(gòu)的實際需求形成構(gòu)件組合，為后續(xù)的施工項目和管理提供便利。

3.2 對三維模型的分析

對模型整體施加外部荷載，對運行的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢驗，在軟件分析后將文本和圖像進(jìn)行輸出，根據(jù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息和反應(yīng)譜顏色的判斷來確定結(jié)構(gòu)是否合理， 同時輸出結(jié)果可應(yīng)用到不同的BIM 軟件中，通過反復(fù)驗證來判斷數(shù)據(jù)和結(jié)果的準(zhǔn)確性[2]。

3.3 細(xì)節(jié)的設(shè)計與成圖效果

用戶可通過軟件對圖紙按照類別、功能等進(jìn)行分類，便于繪制人員對各類圖紙分別管理，這樣操作不但能夠大幅降低繪圖的時間消耗，同時還可提升圖紙繪制的精準(zhǔn)度。 用戶可對細(xì)部節(jié)點設(shè)置初值， 此后結(jié)合節(jié)點在數(shù)據(jù)庫的預(yù)設(shè)信息進(jìn)行運行。BIM 軟件可結(jié)合預(yù)設(shè)要求完成拼裝，利用軟件進(jìn)行加工和完善，從而提升模型的設(shè)計質(zhì)量，最大限度滿足實際需求。 還可運用軟件的自定義節(jié)點設(shè)置降低空間的復(fù)雜性，從而最大限度實現(xiàn)節(jié)點加工與現(xiàn)場安裝工序的準(zhǔn)確性。

3.4 對工程量進(jìn)行統(tǒng)計，并展示投標(biāo)

在實施工程量的統(tǒng)計時，鋁合金模板運用的材料類型較多，因此需對截面形式和構(gòu)件類型進(jìn)行區(qū)分。 用戶可在建模之初對模型設(shè)置相應(yīng)的信息，在運行通過檢驗后再將各類信息匯總整理，運用軟件的輸出功能對提前設(shè)置的需要核對的信息進(jìn)行輸出處理，這樣不但能夠有效降低操作失誤，還可明顯壓縮工程量的總結(jié)時間。使用BIM 技術(shù)的共享信息功能，為招投標(biāo)雙方提供更好的把握設(shè)計理念的角度， 在此后的施工環(huán)節(jié)建立更為順暢的聯(lián)系，以便相互提出建議和需求。

3.5 對碰撞進(jìn)行檢測

鋁合金模板的施工節(jié)點復(fù)雜程度較高，在具體安裝期間可能發(fā)生節(jié)點零件碰撞的情況，在混凝土組合或管道搭接時也可能出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象。 運用軟件對碰撞進(jìn)行檢測，可提升項目結(jié)構(gòu)和節(jié)點的合理化程度，對工程安裝的整體效率也會有所促進(jìn)。

4 BIM 技術(shù)在鋁合金模板工程中的應(yīng)用實踐

4.1 BIM 技術(shù)基于設(shè)計階段的應(yīng)用

4.1.1 BIM 模型的應(yīng)用

鋁合金模板的各環(huán)節(jié)加工及拼裝工序難以通過圖紙等傳統(tǒng)途徑實現(xiàn)全面預(yù)測，導(dǎo)致模板在具體應(yīng)用中會出現(xiàn)各類質(zhì)量隱患，為后續(xù)的施工環(huán)節(jié)預(yù)留更多的漏洞。 如果應(yīng)用BIM 技術(shù)，便可對上述漏洞進(jìn)行提前預(yù)測，此后實施有效的完善，避免發(fā)生類似的問題。 BIM 技術(shù)可將以往的平面圖紙轉(zhuǎn)化為立體模型，輔助設(shè)計和技術(shù)人員通過研究模型便可獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，了解鋁合金模板所形成的問題，對各類問題進(jìn)行有效解決。

4.1.2 三維實體模型

BIM 技術(shù)可針對鋁合金模板進(jìn)行立體建模，對可能存在的問題進(jìn)行更為細(xì)致和深入的分析，從本質(zhì)上講， 是對整個施工項目提前進(jìn)行模擬演練，并在演練的過程中發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題，找到適合的手段進(jìn)行處理。 在對BIM 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，可通過計算方式獲取具體的鋼材數(shù)量和節(jié)點所需螺栓數(shù)量，讓造價預(yù)算更為直接和可靠，同時通過設(shè)置三維模型形成更為精確的構(gòu)件及節(jié)點樣圖。 傳統(tǒng)形式的圖紙不但難以直接進(jìn)行整體檢視，還會在設(shè)計中存在較多的人為誤差，對后續(xù)的施工效果也會形成負(fù)面影響。

4.2 BIM 技術(shù)基于施工階段的應(yīng)用

4.2.1 4D 模型應(yīng)用

應(yīng)用BIM 技術(shù)，會應(yīng)用到大量的施工及材料方面的數(shù)據(jù)信息，以此保證施工方在具體開展工程實施時，能夠隨時滿足信息需求。 BIM 技術(shù)具有較高的應(yīng)用價值，只需將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息及參數(shù)錄入到模型中，便可形成相應(yīng)的三維模型。 與傳統(tǒng)編算形式相比，BIM 技術(shù)能夠更快完成模擬施工，并對所有涉及到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)整理。 技術(shù)人員還可對模型不利于具體施工的部分進(jìn)行細(xì)致優(yōu)化，全面提升模型的實用性。 還可最大限度提升各類材料和資源應(yīng)用的合理性，避免出現(xiàn)人員和物資等方面的浪費，提升資源的使用效率。

4.2.2 BIM 技術(shù)編制的可執(zhí)行性

將BIM 技術(shù)應(yīng)用到施工計劃中，可全面提升計劃的可行性， 這也是與傳統(tǒng)計劃編制的明顯區(qū)別。BIM 技術(shù)能夠獲取更為全面和細(xì)致的信息，能夠在開展計劃編制環(huán)節(jié)便可有效預(yù)見到施工期間可能出現(xiàn)的各類問題。 傳統(tǒng)施工中，管理人員更為注重對問題的協(xié)調(diào)和處理，而利用BIM 技術(shù)施工則更傾向于提高對施工計劃的執(zhí)行力度，大幅提升施工的質(zhì)量和完成效率。

4.3 BIM 技術(shù)基于現(xiàn)場安裝階段應(yīng)用

鋁合金模板具有較強(qiáng)的特殊性，在施工結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的項目中應(yīng)用較多。 因此，在安裝鋁合金模板時，便需使用更高精度的操作方式，保證鋁合金模板安裝質(zhì)量達(dá)到預(yù)期要求。 在完成運輸和模板構(gòu)件的吊裝時，安裝人員需結(jié)合設(shè)置好的拼裝位置施工，盡量避免在安裝期間發(fā)生人為方面的失誤。 針對吊車性能和運輸車輛空間均需進(jìn)行合理控制，為后續(xù)的安裝做好充分的準(zhǔn)備。 通常，安裝模板構(gòu)件時，安裝人員需根據(jù)經(jīng)驗，這便導(dǎo)致安裝效果具有不確定性，此時BIM 技術(shù)便可發(fā)揮作用。 BIM 技術(shù)可通過數(shù)字化手段對整個安裝工序進(jìn)行評估和預(yù)測，對可能產(chǎn)生的各類問題進(jìn)行預(yù)估，從而在空間和時間方面有效結(jié)合，將施工人員置于相對真實的虛擬環(huán)境中，從而在完成安裝工序時，更為順利地進(jìn)行安裝和實驗操作，并對具體的問題進(jìn)行修復(fù)處理，最大限度提升安裝的質(zhì)量和效率。

針對上述施工內(nèi)容應(yīng)用BIM 技術(shù)， 主要通過Revit 進(jìn)行建模，以NWC 格式對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行輸出，通過Naviswork 軟件打開，最終完成4D 模型。

4.4 BIM 技術(shù)基于后期階段的應(yīng)用

4.4.1 運營階段應(yīng)用

在鋁合金模板的施工階段，更為核心的部分便是運營環(huán)節(jié)。 此部分所需要的時間較長，資金投入較大。 因此技術(shù)人員需充分重視該部分的維護(hù)與管理工作的實施，同時提升技術(shù)水平。 以往在實施建筑的運維時，技術(shù)人員通常會使用人工方式對數(shù)據(jù)及圖紙信息進(jìn)行搜集，從而完善電子表格中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。 但由于鋁合金工程的實施規(guī)模較大，如果仍使用以往的數(shù)據(jù)技術(shù)，便難以迎合當(dāng)前鋁合金模板工程的發(fā)展趨勢。 為了切實解決上述問題，避免在運營過程中發(fā)生時效和數(shù)據(jù)等方面的問題，技術(shù)人員便可使用BIM 技術(shù)進(jìn)行全面的信息建檔，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，促使鋁合金模板施工順利實施[3]。

4.4.2 施工進(jìn)度控制階段應(yīng)用（如圖2 所示）

施工方還可在實施模板構(gòu)件的生產(chǎn)和制造時使用Tekla Structure 軟件有效控制施工和構(gòu)件制造的時間，從而將工期控制在合理范圍內(nèi)，對整體的施工進(jìn)度進(jìn)行科學(xué)管控。 在具體施工時，為了保證模板工程在規(guī)定的期限內(nèi)完成，技術(shù)人員需對工期進(jìn)行科學(xué)控制，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的優(yōu)勢，對模板施工情況進(jìn)行4D 模擬。在施工過程中，技術(shù)人員還可通過4D 技術(shù)對整個施工過程進(jìn)行科學(xué)分析，及時發(fā)現(xiàn)施工環(huán)節(jié)所出現(xiàn)的問題，并采取適當(dāng)?shù)氖侄芜M(jìn)行處理，以此提升工程實施的效率。

圖2 BIM 施工進(jìn)度控制流程

5 BIM 技術(shù)的展望

當(dāng)前我國建筑行業(yè)中，多數(shù)企業(yè)并未對BIM 技術(shù)提高重視，在技術(shù)發(fā)展和團(tuán)隊建設(shè)等方面也存在較大的缺陷， 導(dǎo)致BIM 技術(shù)發(fā)展仍面臨諸多障礙，至今仍處于發(fā)展初期。 但該技術(shù)能夠?qū)φ麄€建筑行業(yè)發(fā)揮更高的應(yīng)用作用，如果能夠有效發(fā)揮BIM 技術(shù)的優(yōu)勢和功能，便可有效解決施工環(huán)節(jié)所出現(xiàn)的各類問題，同時大幅壓縮經(jīng)濟(jì)成本的投入，施工預(yù)算也會更為精確合理，保證工程質(zhì)量達(dá)到預(yù)期水平。BIM 技術(shù)對于建筑行業(yè)來說是一個技術(shù)革命，同時也會有效促進(jìn)整個行業(yè)的跨越式發(fā)展。 因此建筑企業(yè)應(yīng)加大對BIM 技術(shù)的研究和應(yīng)用力度，在資金和人員等多方面給予必要的支持，從而促進(jìn)該項技術(shù)得以迅速提升，不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

當(dāng)前鋁合金模板施工中亟需構(gòu)建專業(yè)的軟件平臺，需將其配合相應(yīng)的硬件使用，但目前形成的信息模型和設(shè)備數(shù)據(jù)在對接方面還存在一定的優(yōu)化空間，同時在此過程中也未形成更為科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)作為參照。上述問題也會對BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用和未來發(fā)展造成一定的障礙。 可見以此為基礎(chǔ)對標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行優(yōu)化非常關(guān)鍵。

6 結(jié)語

隨著科技的進(jìn)步和時代的發(fā)展，建筑施工行業(yè)逐漸向現(xiàn)代化的發(fā)展方向邁進(jìn)，并在這過程中取得了較為矚目的成績。 BIM 技術(shù)應(yīng)用到建筑鋁合金模板施工的過程中，通過模型和信息數(shù)據(jù)等方面的建立，不僅可以有效提升施工效益，還保證了建筑鋁合金模板工程項目的安全和質(zhì)量，從而促使整個施工的高效穩(wěn)定發(fā)展。