基于BIM技術(shù)施工模板及支撐體系的優(yōu)化研究

上官士浩

天元建設(shè)集團(tuán)有限公司

1 模板支撐體系在我國(guó)的現(xiàn)狀分析

我國(guó)現(xiàn)代城市建設(shè)的加快使得現(xiàn)階段高層建筑、超高層建筑的數(shù)量越來越多，高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)通常采用框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等，無(wú)論是哪一種結(jié)構(gòu)無(wú)可避免的都要用到支撐模板體系進(jìn)行混凝土的現(xiàn)澆，可以說，在目前的每個(gè)建筑物的建造施工過程中都會(huì)無(wú)可避免的使用到模板支撐體系，因而其在我國(guó)建筑行業(yè)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，并在其不斷地發(fā)展過程中體現(xiàn)出一下幾個(gè)特點(diǎn)：模板支撐體系技術(shù)起步晚，較歐美國(guó)家相比要落后，但發(fā)展迅速，成為建筑行業(yè)里的重要方面，并衍生出相關(guān)新型行業(yè)，在我國(guó)有較大的進(jìn)步空間和發(fā)展前景；模板行業(yè)內(nèi)存在著諸多不規(guī)范，質(zhì)量差、技術(shù)工藝落后的模板、腳手架等還在建筑施工現(xiàn)場(chǎng)上流通使用。模板等產(chǎn)品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和使用標(biāo)準(zhǔn)低；模板支撐體系相關(guān)理論方面的研究才剛剛起步，理論的研究并不透徹概念性不強(qiáng)。在實(shí)際過程中使用的方法多是借鑒國(guó)外對(duì)模板支撐體系的結(jié)構(gòu)形式，使用過程中效率不高。

2 BIM技術(shù)與模板及支撐體系的結(jié)合點(diǎn)

BIM技術(shù)(Building Information Modeling)全稱建筑信息模型，能夠充分利用幾何學(xué)原理、空間位置關(guān)系理論等展現(xiàn)建筑物各種構(gòu)件所具有的信息，具有協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性等特點(diǎn)，能夠在應(yīng)用過程中暴露出行業(yè)體制與標(biāo)準(zhǔn)不完善、缺乏協(xié)同管理、全壽命期集成難等問題，從而有效提高項(xiàng)目各參與方交流和溝通。基于BIM技術(shù)進(jìn)行模板及支撐工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是通過對(duì)模板、支架的各項(xiàng)參數(shù)，按照編制方案進(jìn)行設(shè)置并生成模板及腳手架模型，利用BIM技術(shù)檢查支架空間布置是否符合規(guī)范，力學(xué)分析是否達(dá)到要求，對(duì)生成的計(jì)算書進(jìn)行力學(xué)分析，優(yōu)化不滿足要求的部位，同時(shí)在模板及支架施工過程中充分結(jié)合模型進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差問題，如復(fù)雜結(jié)構(gòu)部位碰撞與不協(xié)調(diào)等狀況，立即糾正或?qū)で蟾淖兇胧┮詼p少安全事故的發(fā)生，能夠最大程度提高計(jì)算速度，其模擬過程即可等同于實(shí)際施工階段，節(jié)約了時(shí)間和成本，滿足工程質(zhì)量要求。其次，對(duì)BIM設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行可視化展示，使業(yè)主和施工方能直觀理解設(shè)計(jì)方案，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)可施工性，在施工前能預(yù)先發(fā)現(xiàn)存在的問題，與設(shè)計(jì)方共同解決。

對(duì)生成的模板及支架模型進(jìn)行構(gòu)件安全、力學(xué)和成本分析也是BIM技術(shù)應(yīng)用在模板及支撐體系的優(yōu)勢(shì)之一。對(duì)強(qiáng)度、撓度驗(yàn)算不合格處進(jìn)行驗(yàn)算以達(dá)到滿足要求的效果是BIM技術(shù)用于優(yōu)化模板支撐的最大亮點(diǎn)。

3 BIM 技術(shù)施工模板與支撐體系使用要點(diǎn)

3.1 信息和技術(shù)支持

對(duì)信息和技術(shù)的準(zhǔn)備包括合同文件設(shè)計(jì)、經(jīng)過審核的工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及其變更、模板及支撐體系的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。如果這些設(shè)計(jì)發(fā)生更改或者其施工現(xiàn)場(chǎng)條件有變動(dòng)，為了提高支撐搭建的精準(zhǔn)度，應(yīng)及時(shí)修改模型參數(shù)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

3.2 項(xiàng)目的設(shè)置

項(xiàng)目的設(shè)置是整個(gè)施工過程的重點(diǎn)，由工程特征、工程信息、樓層管理、杠桿材料、標(biāo)高設(shè)計(jì)和施工的安全參數(shù)這六部分組成，項(xiàng)目的設(shè)置是否正確關(guān)系到運(yùn)算和整體的建模結(jié)構(gòu)。工程特征主要包括：計(jì)算依據(jù)、承載的方式、架體的類別、地區(qū)基本數(shù)據(jù)以及構(gòu)造要求；樓層管理主要由每個(gè)樓層的高度、室內(nèi)外地面高度、樓地面高度以及梁板的混凝土高度組成；杠桿材料則由鋼管的尺寸、型號(hào)以及規(guī)格組成;標(biāo)高設(shè)計(jì)包括墻體、梁柱、門窗以及樓梯的標(biāo)高;施工的安全參數(shù)就是對(duì)墻、梁柱等支撐體系的布局屬性進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)定義和設(shè)置。

通過對(duì)施工模板及支撐體系現(xiàn)存問題進(jìn)行分析，總結(jié)BIM技術(shù)與模板支撐體系的結(jié)合點(diǎn)，通過對(duì)參數(shù)設(shè)置和結(jié)構(gòu)優(yōu)化建立模板腳手架結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)生成的模型進(jìn)行計(jì)算書的力學(xué)校核，對(duì)不滿足要求的部位及時(shí)更改，實(shí)現(xiàn)RIM在模板腳手架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

3.3 建筑物的建模

主要包括CAD圖紙轉(zhuǎn)換和手工兩種模式。CAD圖紙轉(zhuǎn)換是指對(duì)結(jié)構(gòu)圖中存在的墻、梁柱、板、軸線等進(jìn)行軟件識(shí)別，再進(jìn)行有效的結(jié)構(gòu)建模。手工建模是指建好軸網(wǎng)后，對(duì)墻、柱以及梁板等構(gòu)件手動(dòng)輸入坐標(biāo)完成建模。

4 建筑施工模板支撐體系可靠性的完善措施

4.1 重視模架材料和模架產(chǎn)品的質(zhì)量

在模架材料和產(chǎn)品進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)前，要對(duì)準(zhǔn)備購(gòu)置的模架材料和產(chǎn)品進(jìn)行考察和抽查，優(yōu)選廠家，選用合格的材料和合格的產(chǎn)品，嚴(yán)防假冒偽劣材料、產(chǎn)品進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，尤其是所進(jìn)的扣件，必須按規(guī)定進(jìn)行抽檢試驗(yàn)，合格后方可投入使用。模板組建支撐結(jié)構(gòu)與實(shí)際工況條件下的所測(cè)軸力變化規(guī)律一致。鋼管在使用前應(yīng)先檢查，過度變形和嚴(yán)重磨損的鋼管不得使用。

4.2 做好建筑模板支撐體系風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

在現(xiàn)場(chǎng)施工之前，必須確認(rèn)施工的危險(xiǎn)性，要找出危險(xiǎn)性并把它加以定量化。然后根據(jù)危險(xiǎn)的允許范圍，具體評(píng)價(jià)危險(xiǎn)性，即排除危險(xiǎn)性，消除或降低系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，使其達(dá)到允許的范圍。簡(jiǎn)單的說來就是在確認(rèn)的基礎(chǔ)上評(píng)估，通過評(píng)估達(dá)到系統(tǒng)安全。施工期建筑模板支撐體系風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估基本上可以分為兩種類型：定性評(píng)估和定量評(píng)估。究竟采用定性還是定量方法主要取決于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中可獲得的信息量的多少。當(dāng)用于某一評(píng)估的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)量較充足時(shí)，可采用定量的評(píng)估方法：當(dāng)可獲得信息量有限時(shí)，通常采用定性的統(tǒng)計(jì)方法。由此可見，施工期建筑模板支撐體系的安全評(píng)估是一項(xiàng)綜合性的工作。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)施工模板及支撐體系是以計(jì)算機(jī)建模為基礎(chǔ)來展示設(shè)計(jì)和施工整體效果，從而達(dá)到節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本、保證施工安全和提升工程整體質(zhì)量水平的目的，具有很高的科學(xué)性、統(tǒng)籌性和發(fā)展?jié)摿Γ瑸榻ㄖI(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供科學(xué)高效的技術(shù)支持，對(duì)建筑業(yè)具有深遠(yuǎn)影響。

[1]蘇浩，寇廣輝，王險(xiǎn)峰，黃托瑞，王衛(wèi)侖，龍武劍.混凝土結(jié)構(gòu)鋁合金模板施工過程模擬分析[J].施工技術(shù)，2016，45(15)：69-73.