石夢琪，姜紅平，唐 翔，沈傲雪，王曉芳，侯亮亮（中建一局集團(tuán)第一建筑有限公司，上海 201100）

隨著建筑業(yè)信息化的快速發(fā)展，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)在施工現(xiàn)場的應(yīng)用逐漸深入、成熟。近年來，一些大型項目特別是高層及超高層項目如我國深圳平安國際金融中心、北京中國尊以及阿聯(lián)酋迪拜亞特蘭蒂斯酒店等，已開始全面深入地應(yīng)用 BIM 技術(shù)，并取得了較好的成果。如中國尊項目，在工期緊、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、場地空間有限的條件下，通過利用 BIM 技術(shù)，進(jìn)行各專業(yè)融合的設(shè)計深化、全方位的施工方案優(yōu)化等，真實地反映虛擬施工，在保證工程質(zhì)量的前提下，節(jié)約了成本并縮短了工期。

當(dāng)前，在高層與超高層建筑蓬勃發(fā)展之際，附著式升降腳手架的優(yōu)越性越發(fā)明顯。材料用料少，使用過程只需安拆 1 次，爬升快捷方便，經(jīng)濟(jì)效益顯著，是一種很有推廣價值的高層建筑外腳手架。但是，隨著目前建筑結(jié)構(gòu)外形日趨復(fù)雜，附著式升降腳手架在安裝、提升、使用和拆除 4 個階段中遇到的問題也越來越多。本文從 BIM 技術(shù)的可視性、模擬性等特點，以及工程量統(tǒng)計、節(jié)點模型深化、構(gòu)造受力分析等功能入手，結(jié)合工程實例談?wù)?BIM 技術(shù)在附著升降腳手架施工中的應(yīng)用效果。

1 工程概況

南京某媒體大廈項目位于江蘇省南京市建鄴區(qū)雨潤大街以南，江東中路以東。工程總用地面積 18 500.00 m2，總建筑面積 155 022.94 m2，其中：地上建筑面積 96 834.22 m2，地下建筑面積 58 188.72 m2。建設(shè)規(guī)模：A 棟為 35 F，149.9 m，建筑面積約 81 890.28 m2，結(jié)構(gòu)形式為框架-核心筒體系；B 棟為 24 F，104.0 m，建筑面積約 35 755.71 m2，結(jié)構(gòu)形式為框架-抗震墻體系；C 棟為 5 F，45.9 m，建筑面積約 9 188.24 m2，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)。

2 BIM 技術(shù)在附著式腳手架中的應(yīng)用

進(jìn)行附著式升降腳手架機(jī)位的平面布置及連墻件的布置時，必須考慮主體結(jié)構(gòu)及外立面幕墻形式特點，兩者的布局要相適應(yīng)。因此，首先用 BIM 技術(shù)建立項目建筑模型以及幕墻模型，圖 1 所示，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行附著式升降腳手架機(jī)位布置，從而可精準(zhǔn)地避開幕墻龍骨等構(gòu)件。在完成模型與機(jī)位的布置后，建立附著式升降腳手架模型，如圖 2 所示。本項目采用 Revit 建立主體結(jié)構(gòu)模型與附著式升降腳手架模型。

圖1 項目建筑、幕墻 BIM 模型

圖2 附著式升降腳手架模型

2.1 BIM 技術(shù)應(yīng)用于工程量統(tǒng)計

項目 BIM 團(tuán)隊在創(chuàng)建附著式升降腳手架模型的同時將所有的族庫均設(shè)置為可編輯模式，并且根據(jù)附著式升降腳手架升降設(shè)備材料類型及構(gòu)配件組成，分別創(chuàng)建了連接板族、電動葫蘆族、鏤空網(wǎng)版走道板族、樓梯族、水平桁架族、導(dǎo)軌族、防護(hù)網(wǎng)片族、花紋鋼板走道板族、附墻件族及翻板族等。項目所建族為參數(shù)化族，可以根據(jù)項目不同需求進(jìn)行構(gòu)件尺寸參數(shù)設(shè)置，實用性、復(fù)制性以及拓展性強(qiáng)。通過對附著式升降腳手架進(jìn)行參數(shù)化建模，能方便準(zhǔn)確地得到附著式升降腳手架工程量。傳統(tǒng)的爬架工程量統(tǒng)計是指造價工程師根據(jù)施工圖紙或施工方案進(jìn)行人工手算工程量，耗費的時間多、占用的精力較大。附著式升降腳手架工程所涉及的構(gòu)件如防護(hù)網(wǎng)片、附墻支座、翻板、走道板等數(shù)量越來越大、種類越來越多，數(shù)量計算就需要付出極大的耐心和細(xì)心，即使如此準(zhǔn)確程度也得不到保證。

本工程通過將 BIM 技術(shù)引入至附著式升降腳手架中，根據(jù) BIM 模型中構(gòu)件的本身屬性，利用族與類型、注釋、合計等字段進(jìn)行識別，從而直接統(tǒng)計出連接板、翻板、電動葫蘆、鏤空網(wǎng)版走道板、樓梯、水平桁架、導(dǎo)軌、防護(hù)網(wǎng)片、花紋鋼板走道板、附墻件等的用量，有效避免了傳統(tǒng)算量過程中人為因素的影響。本項目附著式升降腳手架材料用量：翻板 324 個，導(dǎo)軌 246 個，內(nèi)挑連接板 2 720 個，附墻支座310 個，走道板 1 013 塊，防護(hù)網(wǎng) 2 124 片。為更加滿足實際施工需求，并用于指導(dǎo)施工，本工程建立的爬架族均可達(dá)到 LOD 400 以上的精度，可用于細(xì)部構(gòu)造展示與交底，能清晰顯示構(gòu)件連接方式，并可反復(fù)使用。為防止構(gòu)件族在組合過程中重疊交錯從而影響導(dǎo)出的工程量出現(xiàn)誤差，在建立完成模型以后，項目 BIM 團(tuán)隊用 Navisworks 中碰撞檢查找出模型中的問題，使工程量更加精確。在細(xì)部構(gòu)造中，展現(xiàn)走道板與走道板之間、立桿與立桿之間、走道板與外部面板之間的連接方式。構(gòu)件連接形式如圖 3 所示；附著式升降腳手架構(gòu)件如圖 4 所示。

圖3 構(gòu)件連接形式示意圖

圖4 附著式升降腳手架構(gòu)件族

相比傳統(tǒng)的手工算量，應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行爬架統(tǒng)計的工程量更加高效與精準(zhǔn)。雖然在前期建立族庫的過程中會比較耗費人力和時間，但是在下一個同類型工程的附著式腳手架工程量統(tǒng)計、工藝展示、節(jié)點深化圖的應(yīng)用等環(huán)節(jié)實施時將是十分便捷的，同時避免了二次人工手算。

2.2 建立健全的 BIM 工作機(jī)制

為有效提高 BIM 技術(shù)在附著式腳手架施工中應(yīng)用的精準(zhǔn)度和指導(dǎo)現(xiàn)場的可操作性，項目部需要建立一個健全的 BIM 工作機(jī)制及流程具體如圖 5 所示。規(guī)范各部門與各專業(yè)的工作職能，簡化傳統(tǒng)的工作流程，提高工作效率。

前期通過建模完整的爬架機(jī)位布置模型，并將該模型與幕墻預(yù)埋件模型進(jìn)行校核檢驗，從而有效避免爬架機(jī)位與幕墻預(yù)埋件、幕墻龍骨等位置相沖突。根據(jù)施工方案中的爬架預(yù)埋螺栓對混凝土的受力分析，提交設(shè)計院進(jìn)行受力復(fù)核，進(jìn)一步提高架體的整體安全性能。附著式升降腳手架機(jī)位布置優(yōu)化局部如圖 6 所示，附著式提升腳手架機(jī)位布置如圖 7 所示。

圖 5 工作流程圖

圖6 附著式升降腳手架機(jī)位布置優(yōu)化局部圖

圖7 附著式提升腳手架機(jī)位布置圖

2.3 三維可視化交底

由于在傳統(tǒng)的施工管理中，常用的交底模式是基于施工方案、CAD 圖紙的表達(dá)方式，因此在信息傳遞的過程中容易出現(xiàn)施工交底不清、節(jié)點分析不明、操作人員對交底內(nèi)容不理解等問題。本項目在運用 BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)上，將復(fù)雜節(jié)點通過動畫、模型、視頻等形式展現(xiàn)在施工人員眼前，使安裝工藝、構(gòu)配件組成簡單直觀，提高了現(xiàn)場操作人員對施工工藝的理解，增強(qiáng)了溝通協(xié)調(diào)效果及對工程施工的把握能力，有效提高了附著式升降腳手架工程安裝效率及安全性。

2.4 安全管理

附著式升降腳手架由于具有前述施工特點，所以目前在高層建筑施工中應(yīng)用較為廣泛，但其具有極高的安全性要求，在高空作業(yè)時一旦發(fā)生安全事故將產(chǎn)生嚴(yán)重后果。因此，要加強(qiáng)附著式升降腳手架在施工過程中的安全管理，提高安全控制措施，包括主體結(jié)構(gòu)的預(yù)留預(yù)埋、提升前的安全檢查以及內(nèi)外密封防護(hù)等。利用 BIM 技術(shù)的可視化特性是能更好地做到預(yù)留預(yù)埋、安全檢查與安全防護(hù)的。

利用 BIM 模型的可視化特性，在結(jié)構(gòu)預(yù)留預(yù)埋前整合附著式升降腳手架模型，確定不同位置處結(jié)構(gòu)預(yù)留預(yù)埋類型。此處架體為與結(jié)構(gòu)墻體連接，預(yù)埋時須在結(jié)構(gòu)墻預(yù)留套管。另外，通過整合后的模型，可以直觀地看到架體與結(jié)構(gòu)墻體或樓板之間的間隙是否滿足規(guī)范要求。本工程架體與結(jié)構(gòu)墻體細(xì)部構(gòu)造如圖 8 所示。該處墻體與腳手架處為翻板全封閉，因此無墜落風(fēng)險。

圖8 架體與結(jié)構(gòu)墻體細(xì)部構(gòu)造

同時，將整體模型導(dǎo)入 Navisworks 軟件中，以第三人的模式進(jìn)行漫游，形成逃生疏散模擬，如圖 9 所示。漫游過程中開啟碰撞、重力以及蹲伏效果，以此來預(yù)測發(fā)生事故時不同位置工作人員的疏散路線，提前對不同位置的工作人員安排好最佳路線如圖 10 所示，盡可能避免在疏散時產(chǎn)生人流擁擠、疏散不均等問題，有效縮短逃生時間，保障工人安全。同時根據(jù)項目場地平面布置規(guī)劃現(xiàn)場工人及管理人員在遇到突發(fā)事件時的逃生路線。A 棟現(xiàn)場工人及管理人員從施工現(xiàn)場 1 號大門疏散； B 棟現(xiàn)場工人從施工現(xiàn)場 2 號大門疏散； C 棟現(xiàn)場工人從施工現(xiàn)場 3 號大門疏散。

圖9 逃生疏散模擬

圖10 規(guī)劃現(xiàn)場逃生路線

3 結(jié) 語

本文以南京某媒體大廈項目為例，探討了 BIM 技術(shù)在附著式升降腳手架專項施工中的應(yīng)用和管理，得出以下結(jié)論。

(1) 建立參數(shù)化族庫和利用 BIM 技術(shù)進(jìn)行工程量統(tǒng)計分析，節(jié)省大量算量時間并保證了算量精度。

(2) 作業(yè)人員能夠根據(jù)平面布置模型更好地進(jìn)行現(xiàn)場材料堆場布置，確保架體在地面拼裝。

(3) 利用 BIM 技術(shù)的可視化特性，提高了操作人員的施工效率和安裝準(zhǔn)確度。

(4) 利用 BIM 技術(shù)的可視化及模擬性等特點，更加準(zhǔn)確地做好結(jié)構(gòu)的預(yù)留預(yù)埋、安全檢查及架體密封防護(hù)，提前確定逃生疏散線路，加強(qiáng)現(xiàn)場的安全管理能力。

BIM 技術(shù)的應(yīng)用大大提升了附著式升降腳手架施工中的信息化和規(guī)范化管理水平，同時在附著式升降腳手架施工的降本增效及安全管理等方面取得良好效果。對其他超高層附著式升降腳手架的施工具有借鑒意義。