BIM 5D技術(shù)在高支模工程中的應(yīng)用實例

鐘友林 陳煜曉

【摘 要】文章以某項目人防地下室高支模工程為例，總結(jié)了在BIM 5D技術(shù)在高支模工程中的應(yīng)用，利用BIM 5D技術(shù)優(yōu)化高支模施工方案，提取施工材料用量，優(yōu)化施工流水段劃分，實現(xiàn)可視化交底，并進(jìn)行成本動態(tài)分析和控制。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);高支模;支撐體系

【中圖分類號】TU17 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）04-0073-04

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用日趨完善和成熟，從BIM 3D三維建模碰撞檢查功能，BIM 4D可視化施工進(jìn)度模擬，發(fā)展到今天的BIM 5D技術(shù)。BIM 5D技術(shù)在處理實際工程成本核算中有著巨大的優(yōu)勢，它在BIM 4D的基礎(chǔ)上，加入成本要素，從而實現(xiàn)在施工過程中對資金投入、資源配置的動態(tài)控制。本文以實際工程為例，總結(jié)BIM 5D技術(shù)在高支模工程中深化設(shè)計和材料用量計算中的應(yīng)用，供同類工程參考。

1 工程概況

某住宅小區(qū)項目建筑面積為75 244.38 m2，包括兩棟住宅樓及其地下室，地下室有4層加1夾層。地下室為框剪結(jié)構(gòu)，地上為剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑正常使用年限為50年。

根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范要求，施工集中線荷載（設(shè)計值）為20 kN/m及以上，需進(jìn)行高大模板安裝專項施工方案論證。本項目地下負(fù)四層為戰(zhàn)時人防地下室，部分梁截面面積大于0.527 m2，即線荷載（設(shè)計值）大于20 kN/m，其中梁截面700 mm×1 700 mm、600 mm×1 000 mm、300 mm×2 000 mm較為典型，搭設(shè)高度為5.2 m和4.8 m，因此部分人防地下室頂板需按照高大模板要求進(jìn)行支設(shè)和設(shè)計支撐體系。

2 工程特點及難點

本工程人防地下室由地下室外墻、臨空墻、防護(hù)密閉門門框墻、封堵墻、防護(hù)隔墻等組成。在人防地下室高大模支架傳統(tǒng)施工中，由于地下室人防設(shè)施密集、布局復(fù)雜等因素，限制了支撐體系立桿的擺布位置，并且縱橫桿的拉設(shè)時常被打斷，使得支撐體系的整體穩(wěn)定性受到較大影響。為滿足架體的穩(wěn)定性，現(xiàn)場施工管理人員被迫在原模板支撐體系設(shè)計上增加強(qiáng)立桿與縱橫桿，使材料用量大大超出原有設(shè)計規(guī)模，并且拖延了施工進(jìn)度。

因此，本項目采用BIM 5D技術(shù)對人防地下室高支模工程支設(shè)方案進(jìn)行了深化設(shè)計，針對人防地下室復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，采用可視化的提前交底方法，避免大量后期加固工作和材料浪費(fèi)，并精確計算高支模工程支架、模板的材料用量，細(xì)分用料規(guī)格，達(dá)到成本分析和控制的目的。

3 BIM 5D技術(shù)應(yīng)用

3.1 工藝流程

BIM 5D技術(shù)在高大模板工程中應(yīng)用的工藝流程如圖1所示。

3.2 支撐體系計算

按規(guī)范要求，根據(jù)人防地下室主體結(jié)構(gòu)梁、柱、剪力墻的截面尺寸、架體搭設(shè)高度、樓板厚度及層高等數(shù)據(jù)，初步設(shè)計傳統(tǒng)滿堂落地式的扣件式鋼管支撐體系方案，確定支撐架體構(gòu)件的材料型號、間距、步距、剪刀撐等主要參數(shù)。要注意單獨(dú)計算每種構(gòu)件的尺寸，使用不同的間距進(jìn)行排布，滿足不同固件的支模荷載要求 [1]。

3.3 高支模部件族創(chuàng)建

根據(jù)計算確定的支撐各部件尺寸，創(chuàng)建高支模部件族?？砂迅咧２考宸譃?類創(chuàng)建：鋼管類、扣件類、模板類、其他部件類。

鋼管類包括鋼管立桿、鋼管橫桿、鋼管橫向剪刀撐、鋼管豎向剪刀撐。扣件類包括直角扣件、對接扣件、旋轉(zhuǎn)扣件。模板類包括水平模板、豎向模板、水平木枋、垂直木枋、豎直木枋、墊塊。其他部件類包括頂托、對拉螺桿。部分模板部件族如圖2所示;扣件參數(shù)設(shè)置如圖3所示。

3.4 三維模型創(chuàng)建

（1）高支模三維模型創(chuàng)建。采用Revit將創(chuàng)建好的族庫部件，按照支撐體系搭設(shè)方案建立高支模三維模型。在使用Revit建模時，材料的使用需要按實際情況進(jìn)行繪制，尤其是每段立桿的長度，必須與實際配料的長度相符 [1]，以便后期對材料進(jìn)行統(tǒng)計，對鋼管長度進(jìn)行提前加工（如圖4所示）。

（2）人防地下室結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)建。根據(jù)人防地下室結(jié)構(gòu)施工圖創(chuàng)建三維模型，各處梁柱及高低跨板的位置尺寸及標(biāo)高應(yīng)與設(shè)計圖紙相一致（如圖5所示）。

（3）三維模型整合優(yōu)化。如圖6所示，在高支模三維模型上，連接人防地下室結(jié)構(gòu)模型，對高支模與結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行碰撞檢查，并對高支模模型進(jìn)行優(yōu)化，尤其人防墻之間的狹小空間的部位（如圖7、圖8所示）。根據(jù)優(yōu)化后的三維模型，返回修改支撐方案。

3.5 工程量提取

使用優(yōu)化完成后的高支模模型，使用revit明細(xì)表功能，計算提取高支模材料用量。

（1）扣件頂托明細(xì)。設(shè)置扣件頂托明細(xì)表時，明細(xì)表字段選擇“族與類型”“合計”兩個可用字段，并新建一個“分類”參數(shù)，用于不同材料的歸類。排序/成組設(shè)置，排序方式選擇參數(shù)“分類”，方式為升序;總計方式為“標(biāo)題、合計和總數(shù)”?？奂斖忻骷?xì)表如圖9所示。

（2）鋼管明細(xì)表設(shè)置。鋼管明細(xì)表字段選“族與類型”“材料規(guī)格”“斜桿長度”“橫桿長度”“立桿長度”“桿件長度”“合計”，其中“材料規(guī)格”與“桿件長度”為明細(xì)表創(chuàng)建參數(shù)，其他為族帶參數(shù)。鋼管明細(xì)表排序設(shè)置以“斜桿長度”“橫桿長度”“立桿長度”升序方式排序。鋼管明細(xì)表如圖10所示。

（3）模板木枋明細(xì)表設(shè)置模板木枋明細(xì)表字段選擇“族與類型”“材料規(guī)格”“木枋長度”“材料尺寸”“模板面積”“合計”，其中“材料規(guī)格”為明細(xì)表創(chuàng)建的參數(shù)，其他為族自帶參數(shù)。明細(xì)表排序以“族與類型”及“木枋長度”升序排列。模板木枋明細(xì)表如圖11所示。

（4）材料加工。現(xiàn)場施工材料，根據(jù)各材料明細(xì)表中材料規(guī)格及數(shù)量進(jìn)行加工，并進(jìn)行編號歸類堆放。根據(jù)鋼管長度、模板邊長、木枋長度等數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，并在部件明顯處粘貼部件規(guī)格牌，粘貼時要求粘貼牢固并有一定的防磨損及防水功能。材料加工完成后，按規(guī)格大小進(jìn)行編號。歸類堆放應(yīng)按編號順序整齊堆放，并設(shè)置堆放區(qū)防水、防雨、防風(fēng)措施。

3.6 流水段劃分

通過BIM 5D模型對施工進(jìn)度計劃及流水段劃分進(jìn)行優(yōu)化，以“周”為統(tǒng)計單位，檢驗施工過程中資源分布的均衡性，不斷調(diào)整流水段劃分和工序穿插時間，優(yōu)化進(jìn)度計劃，從而有效降低隱形成本 [2]。

3.7 技術(shù)交底

根據(jù)優(yōu)化好的人防地下室高支模模型和支設(shè)方案，使用navisworks軟件及fuzor軟件，創(chuàng)建高支模效果圖、漫游視頻及高支模安裝模擬視頻。在revit軟件中導(dǎo)出高支模的平面圖和側(cè)視圖。

通過材料需求計劃、高支模效果圖、漫游視頻、安裝模擬視頻及平面圖和立面圖（如圖12所示），組織安裝工人進(jìn)行可視化的技術(shù)交底。

3.8 成本控制

通過BIM 5D模型按流水段快速提取人防地下室高支模工程量，制訂材料需求計劃，并將實際用量與計劃用量進(jìn)行對比，分析偏差的原因，通過每周盤存，建立成本動態(tài)臺賬，加強(qiáng)項目過程成本的管控 [2]。

3.9 模板支設(shè)安裝

為提高安裝的準(zhǔn)確性及安裝的效率，管理人員親自組織工人對人防地下室工程高支模立桿排布進(jìn)行放線。依據(jù)安裝順序，設(shè)定材料吊運(yùn)順序。

模板支架安裝順序：支撐體系搭設(shè)，擺擱柵木方，柱頭模板壓枋，柱頭模板，樓板模板，樓板內(nèi)、外墻柱頭模板壓枋，模板調(diào)整驗收。

4 結(jié)語

經(jīng)過實際工程驗證，BIM 5D技術(shù)在高支模工程中的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的施工技術(shù)比較，有以下幾點優(yōu)勢：①通過BIM 5D軟件，創(chuàng)建模板支撐體系各部件的revit族，可在其他項目重復(fù)使用，具有較強(qiáng)的適用性。②模板支架模型創(chuàng)建可同時導(dǎo)出材料表，按規(guī)格的不同列出明細(xì)。③可供項目進(jìn)行成本分析和控制，提高項目管理水平和成本控制力。通過BIM 5D技術(shù)對高支模施工方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，減少了鋼管、模板及木枋等材料的加工數(shù)量，以及隨缺隨切造成的浪費(fèi)，進(jìn)而減少現(xiàn)場鋼管、模板加工產(chǎn)生的施工垃圾，達(dá)到了節(jié)能節(jié)材的綠色施工要求。通過BIM技術(shù)規(guī)劃施工流水段，均衡工作量，材料吊運(yùn)數(shù)量及工作目標(biāo)明確且減少二次吊運(yùn)費(fèi)用。？譾？訛創(chuàng)建的三維模型可進(jìn)行人物實時漫游檢查，可針對復(fù)雜部位進(jìn)行虛擬的實地檢查。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]楊文博，吳睿，高峰，等.BIM技術(shù)結(jié)合有限元分析在高支模施工中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2018（11）：238-239.

[2]張瑜，余杰，黃平，等.基于BIM5D的超長結(jié)構(gòu)雙曲面鋁板幕墻施工工法[J].重慶建筑，2018，17（12）：40-42.