陳守權(quán),謝錦鴻,董友錚

(中國五冶集團(tuán)有限公司,四川成都 610000)

隨著鋁模板施工技術(shù)的發(fā)展，高層建筑住宅工程鋁模板的施工應(yīng)用越來越多。鋁模板具有施工期短，應(yīng)用在高層住宅中周轉(zhuǎn)使用次數(shù)多，綠色環(huán)保，平均使用成本低，施工方便，整體穩(wěn)定性好，混凝土結(jié)構(gòu)幾何尺寸偏差小，混凝土結(jié)構(gòu)表面質(zhì)量好，可以減少表面抹灰工序等優(yōu)點。

鋁模板設(shè)計配模制作，其結(jié)構(gòu)強度高，不易修改，并修改成本高。施工鋁模板設(shè)計應(yīng)最大限度減少規(guī)格型號，減少復(fù)雜形狀，故應(yīng)結(jié)合高層住宅每幢每層主體結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)、水電安裝、裝飾裝修等對鋁模板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

運用BIM技術(shù)建立主體結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)模型、水電安裝、裝飾裝修等三維模型，對主體結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)模型、水電安裝、裝飾裝修等進(jìn)行鋁模板設(shè)計優(yōu)化，建立鋁模板設(shè)計模型，應(yīng)用三維模型設(shè)計鋁模板，達(dá)到鋁模板配模簡單，減少規(guī)格型號，統(tǒng)一規(guī)格型號，使施工簡便，降低施工難度，降低工程施工成本，提高工程質(zhì)量。

1 鋁模板設(shè)計難點

(1)高層住宅主體結(jié)構(gòu)樓層給排水管道、消防管道、電纜管線等安裝，各管道穿過樓板、墻體，預(yù)留孔洞多，易發(fā)生預(yù)留孔洞位置尺寸錯誤。

(2)高層住宅主體結(jié)構(gòu)避難層、頂層與標(biāo)準(zhǔn)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置不同，導(dǎo)致避難層、頂層結(jié)構(gòu)的鋁模板單獨設(shè)計制作。

(3)高層住宅主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部門、窗、洞口周邊的二次結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱、過梁及磚墻幾何尺寸小，施工空間狹窄，施工難度大。

2 鋁模板設(shè)計引入BIM技術(shù)

2.1 基于BIM技術(shù)優(yōu)化主體結(jié)構(gòu)樓層管道、管線及其預(yù)留洞口

高層住宅主體結(jié)構(gòu)樓層給排水管道、消防管道、電纜管線等安裝，這些管道穿過樓板、墻體預(yù)留孔洞易發(fā)生位置尺寸錯誤。使用魯班安裝BIM軟件建立給排水管道、消防管道、電纜管線三維模型，再將安裝模型與土建模型導(dǎo)入魯班works，對給排水管道、消防管道、電纜管線之間進(jìn)行碰撞檢查，對給排水管道、消防管道、電纜管線與樓板、墻體進(jìn)行碰撞檢查，檢查給排水管道、消防管道、電纜管線的位置、尺寸，檢查穿過樓板、墻體的預(yù)留孔洞位置。對給排水管道、消防管道、電纜管線優(yōu)化綜合布線，確保管道管線的預(yù)留孔洞位置尺寸正確，優(yōu)化管道管線部位的鋁模板設(shè)計，達(dá)到該部位鋁模板設(shè)計正確無誤，提高施工質(zhì)量。

2.2 基于BIM技術(shù)優(yōu)化避難層、頂層與標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)

高層住宅避難層、頂層與標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置不同，使用魯班土建BIM軟件建立避難層、頂層與標(biāo)準(zhǔn)層的三維模型，利用BIM技術(shù)的可視化、關(guān)聯(lián)性等功能，對避難層、頂層與標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)梁、板等進(jìn)行對比分析，調(diào)整避難層及頂層結(jié)構(gòu)梁、板，使避難層及頂層結(jié)構(gòu)最大限度與標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)一致。根據(jù)優(yōu)化后的避難層及頂層結(jié)構(gòu)梁、板確定鋁模板優(yōu)化布置方案，優(yōu)化避難層、頂層鋁模板設(shè)計，減少避難層、頂層鋁模板的單獨配置數(shù)量，降低鋁模板施工成本，降低施工難度。

2.3 基于BIM技術(shù)優(yōu)化主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部門、窗、洞口周邊二次結(jié)構(gòu)

高層住宅主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部門、窗、洞口周邊的二次結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱、過梁及磚墻幾何尺寸小，施工空間狹小，造成其周邊的二次結(jié)構(gòu)砌筑磚墻、綁扎鋼筋、支設(shè)模板、澆筑過梁與構(gòu)造柱等，不易施工操作，不能保證施工質(zhì)量。使用魯班土建BIM軟件建立二次結(jié)構(gòu)的三維模型，利用BIM技術(shù)的可視化、關(guān)聯(lián)性、自動識別等功能對門、窗、洞口周邊的二次結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。對不易施工不能保證質(zhì)量的二次結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱、過梁及磚墻等，將其與主體結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化為一整體結(jié)構(gòu)，設(shè)計優(yōu)化為混凝土結(jié)構(gòu)，對該部位鋁模板與結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計，減少門、窗、洞口周邊的二次結(jié)構(gòu)施工工序，解決其二次結(jié)構(gòu)施工難度，提高施工質(zhì)量。

鋁模板設(shè)計流程見圖1。

圖1 鋁模板設(shè)計流程

3 操作要點

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)施工單位及鋁模板設(shè)計生產(chǎn)單位對設(shè)計圖紙的結(jié)構(gòu)圖、建筑圖和水電安裝圖等進(jìn)行審查，要求設(shè)計院同時提供Autocad版圖紙。

(2)組織土建、鋼筋、水電等專業(yè)建模人員，配置建模計算機、建模軟件。

3.2 建立BIM三維模型

(1)建立主體結(jié)構(gòu)BIM三維模型。

土建、鋼筋專業(yè)建模人員對首層、標(biāo)準(zhǔn)層、避難層、頂層等各層進(jìn)行BIM建模。

(2)建立樓層水電管道管線BIM三維模型。

安裝專業(yè)建模人員對給排水管道、消防管道、電纜管線等進(jìn)行BIM建模。

(3)建立二次結(jié)構(gòu)BIM三維模型。

土建、鋼筋專業(yè)建模人員建立二次結(jié)構(gòu)BIM模型，特別是主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部門、窗、洞口周邊的二次結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱、過梁及磚墻的模型。

(4)建立外墻節(jié)點線條BIM模型。

建立外墻裝飾節(jié)點線條BIM模型、特別是建立外墻節(jié)點模型。

3.3 基于BIM技術(shù)優(yōu)化主體結(jié)構(gòu)樓層管道、管線及其預(yù)留洞口

安裝模型及土建模型建立完成后，運用魯班安裝及魯班土建建模軟件中的合法性檢查及云模型檢查功能，對安裝模型及土建模型的精確度及正確性進(jìn)行檢查，確保模型的基準(zhǔn)點相同，模型準(zhǔn)確無誤。

(1)將建立的安裝模型及土建模型保存為PDS格式，上傳至EDS平臺。

(2)通過魯班works創(chuàng)建工作集，將已上傳至EDS平臺的安裝模型及土建模型基于同一基準(zhǔn)點合模。

(3)運用魯班works的碰撞檢查功能對主體結(jié)構(gòu)各樓層三維模型，排水管道、消防管道、電纜管線三維模型進(jìn)行碰撞檢查。識別各管道管線與樓板、墻體的碰撞點，檢查樓層管道管線的位置、尺寸，核對穿過樓板、墻體的預(yù)留孔洞位置尺寸，自動生成詳細(xì)的碰撞檢查報告(圖2)。

圖2 碰撞檢查報告

(4)結(jié)合碰撞檢查報告，會同設(shè)計方對管道管線之間的碰撞點，管道管線與樓板、墻體之間的碰撞部位，管道管線的位置、尺寸及穿過樓板、墻體的預(yù)留孔洞位置尺寸進(jìn)行修改、調(diào)整、優(yōu)化，使管道管線位置布置、管徑尺寸合理，預(yù)留洞口位置尺寸正確(圖3、圖4)。

圖3 優(yōu)化后管道管線

圖4 孔洞預(yù)留定位

(5)鋁模板配模設(shè)計時，參照已經(jīng)優(yōu)化調(diào)整后的預(yù)留孔洞位置尺寸，在樓板、墻體鋁模板相應(yīng)位置上預(yù)留出洞口，并將鋁模板加強筋的布置位置與洞口位置錯開，確保樓板、墻體的鋁模板設(shè)計制作正確，保證鋁模板自身強度，提高主體結(jié)構(gòu)各洞口施工質(zhì)量。

3.4 基于BIM技術(shù)優(yōu)化避難層、頂層與標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)

運用建立的避難層、頂層與標(biāo)準(zhǔn)層的BIM三維模型，對避難層、頂層與標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)柱、墻、梁、板等進(jìn)行三維模型對比分析，直觀的分析出避難層、頂層與標(biāo)準(zhǔn)層各部位的平面位置及幾何尺寸不相同處。針對不相同不一致部位，最大限度優(yōu)化調(diào)整避難層及頂層結(jié)構(gòu)柱、墻、梁、板與標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)柱、墻、梁、板的平面位置及幾何尺寸相同及一致。

(1)通過魯班土建建模軟件的三維顯示功能，將避難層與標(biāo)準(zhǔn)層的模型單獨顯示。

(2)在構(gòu)件顯示控制中，打開相應(yīng)構(gòu)件的顯示，利用BIM技術(shù)的可視化功能，直接找出避難層與標(biāo)準(zhǔn)層降板不一致的樓板(圖5)。

圖5 優(yōu)化前避難層無降板

(3)找出避難層不一致的樓板后，與設(shè)計方、建設(shè)方進(jìn)行修改，修改后該區(qū)域樓板降板與標(biāo)準(zhǔn)層樓板降板一致(圖6)。

(4)避難層樓板優(yōu)化后，該層的鋁模板配?？梢灾苯硬捎脴?biāo)準(zhǔn)層的鋁模板體系，避免單獨設(shè)計鋁模板，降低了施工難度，減少了鋁模板材料。

3.5 基于BIM技術(shù)優(yōu)化主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部門、窗、洞口周邊二次結(jié)構(gòu)

運用建立主體結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)的BIM三維模型，對門、窗、洞口周邊的構(gòu)造柱、過梁及磚墻進(jìn)行三維模型關(guān)聯(lián)分析，從中篩選出門邊構(gòu)造柱、磚墻較窄(≤300 mm)的二次結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

(1)在主體結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，建立二次結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱、過梁及磚墻的模型。

(2)在魯班土建建模軟件中，使用尺寸標(biāo)注功能對門、窗、洞口周邊的構(gòu)造柱、過梁及磚墻進(jìn)行標(biāo)注，找出門邊較窄(≤300 mm)的構(gòu)造柱、磚墻(圖7)。

圖7 門邊構(gòu)造柱、磚墻優(yōu)化前

(3)與設(shè)計方、建設(shè)方對門側(cè)邊不大于300 mm構(gòu)造柱、磚墻進(jìn)行優(yōu)化，將該部位的構(gòu)造柱、磚墻與主體結(jié)構(gòu)墻設(shè)計優(yōu)化為一整體，在主體施工時使用混凝土一并澆筑(圖8)。

圖8 門邊構(gòu)造柱、磚墻優(yōu)化為混凝土墻

(4)對該部位鋁模板統(tǒng)一配模設(shè)計，簡化了門、窗、洞口周邊構(gòu)造柱、磚墻施工工序，解決此部位構(gòu)造柱、磚墻施工難度，提高施工質(zhì)量。

4 材料與設(shè)備

鋁模板體系的高層住宅構(gòu)件優(yōu)化軟件、硬件見表1。

表1 鋁模板體系設(shè)計軟件、硬件

5 質(zhì)量安全控制

(1)施工單位及鋁模板設(shè)計技術(shù)人員，對結(jié)構(gòu)圖、建筑圖、裝飾裝修圖、水電安裝圖等，進(jìn)行全面審核。

(2)運用BIM技術(shù)建立主體結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)模型、水電安裝、裝飾裝修等三維模型，模型的正確性、精度必須符合相應(yīng)的要求。

(3)在構(gòu)件優(yōu)化過程中，設(shè)計人員、鋁模板制作加工人員、施工技術(shù)人員必須到場，全程參與對構(gòu)件的優(yōu)化，對優(yōu)化過程進(jìn)行全過程監(jiān)督和指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)不符合建筑質(zhì)量要求和鋁模板生產(chǎn)制作的問題及時進(jìn)行處理。

(4)高層住宅結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化后，應(yīng)當(dāng)符合相應(yīng)的規(guī)范、設(shè)計要求，不得降低結(jié)構(gòu)強度，影響建筑質(zhì)量。

(5)高層住宅水電管線優(yōu)化后，應(yīng)當(dāng)符合相應(yīng)的用電、消防規(guī)范，樓板、墻體預(yù)留洞等也應(yīng)符合相應(yīng)的質(zhì)量要求。

(6)高層住宅結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化后，應(yīng)當(dāng)符合相應(yīng)的規(guī)范、設(shè)計要求，不得降低結(jié)構(gòu)強度，影響建筑使用和結(jié)構(gòu)安全。

(7)高層住宅水電管線優(yōu)化后，應(yīng)當(dāng)滿足相應(yīng)的用電、消防等規(guī)范、設(shè)計要求，不得影響用電安全，消防安全。

6 結(jié)束語

應(yīng)用BIM技術(shù)建立高層住宅BIM三維模型，應(yīng)用三維模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，再建立鋁模板設(shè)計三維模型，應(yīng)用三維模型設(shè)計鋁模板，并進(jìn)行鋁模板設(shè)計優(yōu)化，統(tǒng)一鋁模板設(shè)計規(guī)格型號，降低施工難度，提高施工效率，提高混凝土施工質(zhì)量。