模板腳手架設計和建筑施工中BIM技術的應用

劉秘

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

混凝土結構主體在施工過程中，模板腳手架的施工工序是混凝土施工的基礎部分，它是建筑工程總工期的關鍵部分，模板腳手架如不符合設計要求，將會直接影響到結構的質量，是質量安全災害的重災區(qū)。目前，多數(shù)建筑項目仍采用傳統(tǒng)腳手架的安全管理手段、信息監(jiān)測技術和低效率的生產模式，缺乏現(xiàn)代化治理方案，導致腳手架安全事故頻發(fā)。同時，隨著我國對建筑工程施工安全更重視，對模板和腳手架不符規(guī)范要求的企業(yè)列入專項整治對象，且隨著我國人口老齡化愈發(fā)嚴重，木工年齡出現(xiàn)斷層現(xiàn)象。BIM技術通過對模板和腳手架的系統(tǒng)化管理，防止技術人員由于經驗不足，導致模板腳手架整體連接效果不佳，引發(fā)安全事故。BIM技術運用現(xiàn)代化手段，對建筑工程中模板、腳手架的支護和施工工藝進行升級[1-3]。

2 模板腳手架出現(xiàn)的問題

2.1 前期準備工作的不充分

多數(shù)施工單位在進行模板腳手架施工時，僅是通過簡單的設計規(guī)劃或僅憑借自己的實踐經驗，就進行大面積施工，增加了后續(xù)的施工難度，影響了施工的進程。如果在建筑模板、腳手架的施工中采用BIM技術，在模板、腳手架施工前依照BIM技術規(guī)范對其進行設計，可以降低施工難度，提高施工質量。

2.2 施工方案的不精細

施工單位對模板腳手架的施工方案未進行專業(yè)設計，多數(shù)單位直接承包出去，只注重施工成本、進度和安全問題，導致后期的施工難以進行；施工技術人員只依靠自身經驗對其模板和腳手架進行加工、搭建，沒有制定系統(tǒng)化施工方案。因此，利用BIM技術制定施工方案，同時，對施工人員應進行專業(yè)技術的培訓，可以避免出現(xiàn)以上問題，保證施工的順利進行。

2.3 施工現(xiàn)場管控不嚴

項目中，監(jiān)理人員由于經驗不足，缺乏對施工人員和租賃設備的管理意識，沒有建立現(xiàn)代化管理模式。通過利用BIM技術建立施工管理體系，可以有效提高施工效率，降低施工質量問題的發(fā)生率。

2.4 預算不精準

模板腳手架施工現(xiàn)場常出現(xiàn)材料堆積混亂、施工設計不合實際、加工和搭接不得當、材料周轉利用難以銜接等問題，這些問題多數(shù)是由于施工設計預算不精準。模板腳手架工程設計工作復雜繁瑣，需要繪制大量圖形，不斷進行安全計算并相應做出調整。運用BIM技術對工程量進行計算，使整個項目可視化，減少材料的浪費，使項目的經濟效益最大化。

3 模板腳手架設計和建筑施工中BIM技術的應用

BIM技術具有可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點。BIM技術為施工單位提供了一個數(shù)字化和精細化的信息模擬平臺。由于模板腳手架的搭設需要專業(yè)技術人員自身優(yōu)越的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，BIM技術有效提高了模板腳手架搭設的質量和技術。上海中心大廈等工程在施工現(xiàn)場通過BIM技術建立三維模型，對模板腳手架進行深化設計，生成模擬圖形，安排現(xiàn)場材料規(guī)劃堆積、合理安裝和檢查驗收。BIM軟件可以根據(jù)模板腳手架的規(guī)范要求，對模板腳手架的尺寸、承載能力及現(xiàn)場布置情況進行安全性計算，避免安全事故。同時，BIM技術可對模板腳手架進行經濟預算，通過精細化計算，生成模板腳手架施工經濟可行性報告。施工時，如方案有調整，只需改動計算參數(shù)，對分布位置進行調整。

4 實際應用案例

4.1 工程概況

某城市中心住宅小區(qū)，建筑面積47420m2。通過BIM技術對模板腳手架的臨時結構支撐來縮短施工工期，精簡復雜的結構設計，制定施工方案。

4.2 及時解決出現(xiàn)的問題

4.2.1 三維模型的不精準

在模板腳手架施工前期的準備工作中，由于設計方案不斷更改，BIM建立的三維模型比較簡化，實際圖紙與設計略有差距，即需重新建模；模板腳手架建模技術人員不足，且缺乏現(xiàn)場實踐經驗；施工工期緊張，軟件建模時間短。為了應對這些難題，利用BIM軟件直接生成計算書，提高工作效率。因此，在利用建模軟件進行設計時，需要對建筑實際情況進行調查，保證三維模型的精準度。

4.2.2 封閉轉換層材料計算難度較高

在施工期間，封閉區(qū)域的工程轉換層搭設的架體是由數(shù)個狹小的、密閉的空間組成的，后期拆除和運輸?shù)倪^程都很有難度。在經過多方協(xié)商決定對封閉區(qū)域的模架不再拆除，但又出現(xiàn)了新的問題：甲乙兩方對模架材料用量存在分歧，需要將Revit模型導入廣聯(lián)達算量。最終采取的施工方案：在建模設計中，對構件參數(shù)進行合理化調整，生成最終模型；為了能精確預算轉換層結構（見圖1）所需模板腳手架的數(shù)量，通過BIM軟件中統(tǒng)計材料的功能，確定所需模板腳手架的用量。因此，模架材料的計算量首先通過Revit建立模型；然后，采用GFC轉換為插件，再將Re‐vit模型轉換為廣聯(lián)達算量模型；最后，在廣聯(lián)達軟件中計算模架的工程量，進而解決甲乙雙方材料的分歧。

圖1 轉換層結構

4.2.3 復雜外立面的細化

建筑施工的外立面環(huán)境有諸多不確定因素，為能在安全文明的要求下順利實施，需要提前對外架設計進行精細化布置。通過運用BIM軟件，導入項目計算量的模型進行建筑外架設計（見圖2），可以提前發(fā)現(xiàn)并處理外架布置存在的隱患問題。基于BIM軟件三維設計的可視化特點，施工單位組織相關人員開展專題討論會，針對一些設計問題進行修改與調整，并達成一致。最終，通過軟件對三維設計導出各個部位的二維詳圖、材料表和計算書，制定合理的施工方案和建筑設計圖，通過精細化管理對施工現(xiàn)場進行指導。

圖2 外架設計

4.3 BIM技術的應用價值

高支模的編制實施方案由最初計劃的15天，縮短到現(xiàn)在只需3天就能完成，并且能夠高質量保障施工現(xiàn)場安全，此方案得到了專家的論證與肯定。BIM軟件的應用在縮短工期的同時也提高了技術人員的工作效率，在三維外架模型設計階段，組織現(xiàn)場施工人員參與討論并確定編制外架施工方案，輸出全套的落地架和懸挑架的平、立、剖建筑施工圖紙以及計算書。BIM技術還可以通過以往應用經驗，對外架設計中各個特殊位置的架體設計和調整操作進行積累和完善，同時還能豐富單構件模板腳手架的應用場景。

5 結語

在建筑施工中應用BIM技術，對模板腳手架的施工進行全面監(jiān)督，運用現(xiàn)代化、系統(tǒng)化技術，有效提高了建筑施工安全管理的水平，提高了施工材料的周轉率，避免造成材料浪費和經濟損失。多數(shù)施工單位已經開始在建筑中運用BIM技術，對施工技術、施工成本和施工質量進行全方位、系統(tǒng)性的管理。