趙惠惠 徐兵武

（1.運(yùn)城職業(yè)技術(shù)大學(xué)，山西 運(yùn)城 044000；2.山西運(yùn)城建工集團(tuán)有限公司，山西 運(yùn)城 044000）

0 引言

近年來(lái)，許多國(guó)外及國(guó)內(nèi)城市建筑施工中廣泛采用BIM建筑信息模型技術(shù)。隨著B(niǎo)IM建筑信息模型技術(shù)的發(fā)展，從3D到5D技術(shù)的應(yīng)用，以及相應(yīng)的BIM建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定與出臺(tái)，為建筑設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、工程造價(jià)、工程管理以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)等提供有效的保障。尤其是高大空間模板支撐體系在建筑施工中逐步增多，傳統(tǒng)的高支模體系施工技術(shù)存在著局限和不足，而B(niǎo)IM建筑模型信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為建筑高支模體系施工帶來(lái)了很大的便利?；诖耍疚囊阅辰ㄖ咧ｓw系施工項(xiàng)目為例，重點(diǎn)探討B(tài)IM建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用，以供相關(guān)人員參考。

1 工程概況

某項(xiàng)目為運(yùn)城果品交易會(huì)展中心建設(shè)工程，建筑面積為28258.9m2，建筑總高度為41.3m。項(xiàng)目主要由主樓和東西兩館組成；地下室一層，含人防區(qū)域；地上兩層，二層至屋頂中間設(shè)置夾層。主體結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土框架，屋頂為大跨度鋼屋架。本工程涉及到超高及大跨度的梁、板結(jié)構(gòu)較多，需要支撐高大模板體系的范圍甚廣，對(duì)高支模的施工質(zhì)量安全提出更高的要求。

2 高支模體系BIM模型的構(gòu)建與計(jì)算

當(dāng)前，各大信息技術(shù)公司開(kāi)發(fā)的BIM技術(shù)軟件較多，但在建筑行業(yè)中建筑模型的構(gòu)建仍以選用Autodestk的Revit系列軟件的居多[1]。該軟件可以構(gòu)建3D立體模型，能夠通過(guò)可視化的視圖窗口清晰地展示建筑物中的各類管道、門(mén)窗、墻柱、內(nèi)部構(gòu)造節(jié)點(diǎn)、裝飾物等圖形，以達(dá)到精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，為建筑施工技術(shù)提供關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)視圖及參數(shù)的目的。Revit軟件與國(guó)內(nèi)許多BIM翻模計(jì)算軟件或插件相匹配，能夠在Revit建?；A(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，以獲得需要的施工安全計(jì)算數(shù)據(jù)和可視化圖形。

2.1 主樓模型的構(gòu)建

在工程項(xiàng)目施工中，組建BIM技術(shù)小組，由專業(yè)的BIM工程師根據(jù)建筑施工圖紙，借助BIM建模軟件可直觀的顯示出建筑物的3D立體效果，以便于相關(guān)施工技術(shù)人員對(duì)建筑物的外觀形狀和內(nèi)部構(gòu)造等一目了然。BIM技術(shù)人員運(yùn)用Revit軟件，在結(jié)構(gòu)樣板下進(jìn)行模型構(gòu)建，并逐步導(dǎo)入CAD施工圖紙，按照?qǐng)D紙的要求，建立主樓地下室一層至屋頂，對(duì)于基礎(chǔ)、地下人防結(jié)構(gòu)部分，鋼柱、折梁等模型采用族進(jìn)行參數(shù)化構(gòu)建，并賦予相應(yīng)的材質(zhì)，最終完成主樓的結(jié)構(gòu)部分模型，如圖1所示。

圖1 主樓模型

2.2 高支模體系模型的構(gòu)建與計(jì)算

高支模作為危大專項(xiàng)工程，近年多次出現(xiàn)坍塌事故，它在工程上屬于一種臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)施。尤其是各工程項(xiàng)目在施工運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的人員、技術(shù)、管理等方面都會(huì)存在很多的不確定性，容易存在安全隱患，嚴(yán)重的造成安全事故[2]。由此在高支模設(shè)計(jì)方案制定時(shí)要嚴(yán)格審圖，依據(jù)規(guī)范條例及工程文件進(jìn)行合理布局和安全設(shè)計(jì)。

當(dāng)前，在各建筑工程施工中，部分項(xiàng)目以品茗模板計(jì)算軟件為輔助，進(jìn)行高支模安全計(jì)算。品茗模板計(jì)算軟件的使用，需要通過(guò)品茗HIBIM軟件對(duì)Revit所建的模型進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化，導(dǎo)入模板軟件。由于會(huì)出現(xiàn)部分構(gòu)件歸屬樓層錯(cuò)誤，可在整棟三維下，用模板軟件的構(gòu)件樓層調(diào)整功能完成構(gòu)件歸屬，部分標(biāo)高錯(cuò)誤的采用高度調(diào)整命令完成，最后進(jìn)行整棟樓構(gòu)件處理，至此完成模型轉(zhuǎn)化導(dǎo)入。該模板軟件也包含了結(jié)構(gòu)建模部分，對(duì)于無(wú)法轉(zhuǎn)化的構(gòu)件，也可進(jìn)行手動(dòng)建模。更重要的是品茗模板軟件中的高支模區(qū)域識(shí)別、智能架體排布及安全計(jì)算的可視化交底等都為模板搭設(shè)在各種工況的應(yīng)用提供了可靠的依據(jù)和技術(shù)措施。

2.2.1 高支模區(qū)域的劃分

建筑模型導(dǎo)入后，品茗模板計(jì)算軟件根據(jù)住建部發(fā)布的《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》，對(duì)工程中存在的高支模區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別劃分[3]，將輸出的結(jié)果與施工圖紙分析對(duì)比，辨識(shí)出的構(gòu)件符合要求，無(wú)遺漏部分。會(huì)展中心主樓的地下一層層高為6.6m，地上部分的1-2層層高為9m，3層是層高為5.5m的夾層,所涉及到的梁、板都需要高支模支撐體系，施工難度系數(shù)很大。

2.2.2 模板體系設(shè)計(jì)

模板支架在施工中應(yīng)用較多的是扣件式、碗扣式、盤(pán)扣式等，主要特點(diǎn)如表1[4]。

表1 模架支撐體系對(duì)比表

由于盤(pán)扣件式腳手架一般被認(rèn)為是剛接與鉸接之間的半剛接體系，承載力大，具有安全可靠等特點(diǎn)，尤其適用于荷載大、構(gòu)造復(fù)雜、施工技術(shù)要求高的公共建筑物[5]。結(jié)合本工程中涉及到梁、板都為超高、超重、大跨度的特點(diǎn)，高支模體系首選盤(pán)扣式模板支架。

模架搭設(shè)參數(shù)化設(shè)計(jì)是借助BIM軟件系統(tǒng)，按照施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置架體參數(shù)中的計(jì)算參數(shù)、構(gòu)件做法及桿件材料。如桿件規(guī)格、截面尺寸、材料屬性、間距、步距以及剪刀撐、構(gòu)配件等信息（見(jiàn)圖2），以控制模板支架設(shè)計(jì)模型，使得高支模參數(shù)化設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。

圖2 梁底部設(shè)立柱構(gòu)造做法圖

2.2.3 成果導(dǎo)出

架體參數(shù)設(shè)置完成后，本項(xiàng)目采用智能布置和手動(dòng)布置相結(jié)合，對(duì)布置的架體進(jìn)行智能優(yōu)化和安全復(fù)核，確定計(jì)算通過(guò)后，查看每層樓模板支架的三維搭設(shè)模型（見(jiàn)圖3和圖4）。最后導(dǎo)出搭設(shè)參數(shù)圖、立桿布置圖圖紙、節(jié)點(diǎn)詳圖、高支模計(jì)算書(shū)、施工方案等成果，為高支模施工方案編制提供可靠依據(jù)。

圖3 一層層模板搭設(shè)效果圖

圖4 支架搭設(shè)局部圖

3 基于BIM模型的高支模體系施工要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備要點(diǎn)

根據(jù)編制的高支模專項(xiàng)施工方案，存在超限的部分，應(yīng)經(jīng)專家論證并審核通過(guò)后，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人組織施工技術(shù)人員對(duì)圖紙、技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及高支模專項(xiàng)施工方案等文件做深入的學(xué)習(xí)和研究[6]。特殊部位模板架體的搭設(shè)工藝及操作流程，由BIM技術(shù)人員進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)演示、解說(shuō)及答疑，確保各級(jí)施工及操作人員能夠?qū)⒏咧Ｄ０弩w系的施工技術(shù)要點(diǎn)理解透徹，并簽字確認(rèn)。

模板體系選用鋼管、方木及構(gòu)配件等材料必須具備產(chǎn)品合格證、質(zhì)量保證書(shū)及出廠檢驗(yàn)報(bào)告，且各類材料在進(jìn)場(chǎng)前必須進(jìn)行復(fù)檢。本項(xiàng)目嚴(yán)格履行進(jìn)場(chǎng)材料的檢測(cè)程序，檢驗(yàn)不合格的材料一律清退出場(chǎng)。所有驗(yàn)收合格的材料，按類型、規(guī)格、應(yīng)用部位做好分類和標(biāo)識(shí)，并且采用規(guī)定的方式在指定的地點(diǎn)進(jìn)行存放，為避免淋雨或暴曬，應(yīng)做好遮蓋保護(hù)。

3.2 施工過(guò)程要點(diǎn)

由于主樓中的梁、板多為大跨度超高構(gòu)件，因此采用12mm厚模板訂成雙層，模板與木方間的連接要牢靠，防止滑動(dòng)。模架支設(shè)時(shí)注意板的起拱，起拱高度為跨度的0.3%。

模板支撐體系采用承插盤(pán)口式腳手架，鋼管立柱的掃地桿、水平拉桿、斜桿根據(jù)搭設(shè)間距布置。各桿件采用插銷結(jié)合，結(jié)合后再以榔頭槌實(shí)。支架架體豎向斜桿滿布設(shè)置，架體底層和頂層設(shè)置扣件鋼管水平大剪刀撐。支架架體外側(cè)應(yīng)設(shè)置豎向斜撐，以保證整個(gè)架體的穩(wěn)定性[7]。模板支架搭設(shè)流程圖如圖5所示。

圖5 模板支架搭設(shè)流程圖

模板體系搭設(shè)完成后，由相應(yīng)的專業(yè)施工人員開(kāi)始綁扎鋼筋，澆筑、振搗混凝土，同時(shí)制作混凝土試塊，按同條件養(yǎng)護(hù),待試塊達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，經(jīng)項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人同意后方可進(jìn)行支架模板拆除工作[8]。為確保施工現(xiàn)場(chǎng)的安全，由專業(yè)人員佩戴安全防護(hù)用品進(jìn)行拆除，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)警戒線以防止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入施工區(qū)域。拆除前先清理干凈在支撐系統(tǒng)上的殘留雜物，避免拆除過(guò)程中掉落而對(duì)人員造成傷害，以減少安全事故發(fā)生的概率。拆除應(yīng)按照“后支先拆，先支后拆”的原則進(jìn)行，避免支撐結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而出現(xiàn)事故。拆除的所有桿件及構(gòu)配件要分類擺放，以便后續(xù)使用。

3.3 監(jiān)控量測(cè)要點(diǎn)

在高支模的施工中，為確保施工安全，監(jiān)控量測(cè)是必不可少的部分[9]。模板支架體系在澆筑混凝土?xí)r，需要對(duì)立桿頂、支架整體的水平位移和基礎(chǔ)沉降等做實(shí)時(shí)監(jiān)控，單靠旁站監(jiān)控對(duì)安全的預(yù)警顯然不充分，因此需要在關(guān)鍵部位的支架上和荷載最不利位置上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)儀器精度需滿足現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)要求，設(shè)定變形監(jiān)測(cè)報(bào)警值，并通過(guò)監(jiān)測(cè)感應(yīng)器將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至BIM平臺(tái)，供施工方及時(shí)查看處理。

4 高支模體系施工應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

4.1 精準(zhǔn)控制施工成本

運(yùn)用BIM模板軟件對(duì)高支模桿件材料的參數(shù)信息進(jìn)行設(shè)定，反復(fù)經(jīng)構(gòu)件計(jì)算及安全驗(yàn)算，利用BIM可視化對(duì)于特殊部位的架體設(shè)置進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到精確的參數(shù)信息。軟件能夠根據(jù)樓層、構(gòu)件類型及規(guī)格計(jì)算出材料用量及匯總表，這可為工程項(xiàng)目中模板模塊的成本預(yù)測(cè)和分析提供參考，從而有效的控制施工成本。

4.2 合理優(yōu)化施工方案

高支模施工中利用BIM的三維模型視圖，將高低梁接茬、梁柱節(jié)點(diǎn)、大跨度斜梁、施工縫等關(guān)鍵點(diǎn)部位以漫游動(dòng)畫(huà)的形式進(jìn)行演示，針對(duì)高支模施工方案作深入分析并進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化[10]，能夠避免模板的支撐件與墻體或柱子出現(xiàn)碰撞，減少工人返工，保證高支模搭設(shè)質(zhì)量。同樣根據(jù)優(yōu)化后的方案，能夠讓技術(shù)人員熟悉模板搭設(shè)環(huán)節(jié)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和搭設(shè)工序。從而提升施工效率。

4.3 有效保障施工安全

施工安全是任何工程項(xiàng)目的首要責(zé)任，而且高支模施工的危險(xiǎn)系數(shù)更高，稍有不慎，很容易出現(xiàn)安全事故。為避免出現(xiàn)施工質(zhì)量安全問(wèn)題，借助BIM模板軟件設(shè)計(jì)，制定可靠的高支模施工專項(xiàng)方案，并通過(guò)三維模型進(jìn)行動(dòng)畫(huà)展示，能夠直觀的對(duì)施工人員做有效的技術(shù)交底，特別是關(guān)鍵部位的構(gòu)造要點(diǎn)和和施工工藝，同時(shí)能做好相應(yīng)的安全防護(hù)及應(yīng)急措施，從而確?，F(xiàn)場(chǎng)的施工安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，高支模體系在公共建筑的應(yīng)用占比逐步增多，施工技術(shù)要求隨之提高，且安全問(wèn)題也成為施工過(guò)程中關(guān)注的焦點(diǎn)。將BIM建筑信息技術(shù)和高支模體系施工相結(jié)合，利用軟件創(chuàng)建三維立體模型，通過(guò)漫游動(dòng)畫(huà)的方式模擬高支模體系的施工過(guò)程，能夠有效解決現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的碰撞問(wèn)題，為施工安全提供有效的保障。BIM軟件在施工中的應(yīng)用仍有不足，針對(duì)復(fù)雜的工程綜合應(yīng)用應(yīng)進(jìn)行深入探索。