BIM技術在鋁合金模板工程的應用研究

張雙喜，鐘 鳴，徐 可，宋 昊

(1.中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030024;2.許昌學院 土木工程學院，河南 許昌 461000)

0 前 言

建筑產業是我國重要的經濟支柱產業，近些年來，為國民經濟發展提供了強勁支撐。為了進一步加快建筑業升級轉型，2020年7月，住建部等13個部門聯合頒布的《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》明確提出，到2025年，我國建筑工業化、數字化等發展水平顯著提高，生產效率明顯提升，能源資源消耗大幅下降。到2035年，達到世界領先水平，進入智能化建造的世界強國行列。

模板工程是保障工程施工質量、提高施工效率、節能環保的一項重要內容，發展模板工程專業化是必然趨勢，也是升級建業產業必要組成部分。目前，鋁合金模板作為重要的新型模板，實踐證明該模板不但能夠節能環保、改善施工環境，而且還能提質提效，節約成本，并具有良好的經濟和社會效益[1]。基于鋁合金模板系統具有節能環保、經濟適用、安全可靠等優勢，已在建筑施工領域得到大力的推廣。近幾年來，鋁合金模板逐漸成為建筑行業中非常重要建筑材料，產銷量增長的勢頭也尤為突出，越來越受到高層、超高層建筑模板工程的青睞[2]。雖然鋁合金模板逐漸廣泛應用，施工過程中如果措施不到位，也有可能造成事故的發生，存在的不足之處也需要結合新技術進行解決。

BIM(建筑信息模型)是在CAD(計算機輔助設計)技術后在建筑行業中出現的非常重要的計算機應用技術。BIM技術能夠提供新的理念和技術，在整個建筑工程過程中得到應用，實現對傳統模式的轉變、優化和升級，在建筑應用中具有仿真可視化、數據化等優勢，具有巨大的推廣空間，并極大地提升了設計效率，提升項目管理能力，對于建筑產業的發展有著極為深遠的影響。在建筑產業模板工程當中，可利用BIM技術進行建模、配模，增強模板在施工過程中的精細化調整的水平[3]。

因此，如將BIM技術與鋁合金模板系統有效結合，將能夠很好地提高綜合設計和施工水平，實現規范化操作，提質提效，適合大力推廣應用。

1 鋁合金模板發展現狀

1.1 鋁合金模板的特點

鋁合金模板主要由鋁面板、支架、緊固附件等構成。施工前需要根據圖紙經過深化設計將模板標準化、定位化等，隨后廠家按照鋁合金模板的設計圖進行加工，驗收合格并送往施工現場，并在施工現場完成拼接組裝。相較于傳統模板，鋁合金模板的設計和施工應用均具有技術上的革新，能有效地推動裝配式混凝土技術的發展，也是建筑業技術工業化的體現[4]。相較于傳統模板[5]，具有以下優點。

1)施工周期縮短，操作方便。拆卸快捷，組裝簡單方便，并且可進行流水線施工，提高工程的施工進度，節約成本。

2)可重復利用，回收率高。雖然初次投入較高，但一套模板在規范操作施工情況下可重復利用數百次，大大節省平均成本，模板可回收再利用，減少廢棄。

3)模板承載力高，穩定性好，安全性強。鋁合金模板承載力較高，能夠滿足大部分工程需要，不易燃、不生銹，減少安全隱患。

4)通用性好，應用范圍廣。可根據工程需要，采用不同規格板材拼裝，使用過的鋁合金模板，可根據工程需要快速改造，并適用于建筑的各個部位。

除以上顯著優點之外，鋁合金模板還具有減少拼縫，精度高，拆模后外觀好，降低抹灰成本；現場施工垃圾少；回收價值高等優點。鋁合金模板具有很多優點，但仍存在一些不足，主要表現如下。

1)設計前需要反復校核，后期不宜設計變更過大。

2)后期改造成本大，一旦前期設計不當，返廠加工時間較長，影響工期。

3)外立面需少做線條，由于線腳容易造成破損的情況，線腳尺寸應控制在適當尺寸范圍內。

4)整個工程中鋁合金模板構件繁多，在施工應用時容易出錯。

1.2 鋁合金模板的發展

鋁合金模板首次出現在20世紀60年代的美國，后來在加拿大、韓國等很多國家得到發展。我國于20世紀80年代首次在深圳、東莞等城市使用鋁合金模板，隨著“綠色、環保、節能”等政策的頒布，鋁合金模板逐步受到建筑行業的重視。2013年，廣東、湖北等省將其列入建筑行業的施工定額。2016年，住建部又頒布了建筑行業標準。近幾年來，鋁合金模板由于具有綜合性的優勢，其產能也呈爆發式增長，除了滿足國內市場需求，已經有多家公司開始出口國外。截止2019年底，我國共有鋁合金模板相關企業近1 200家，我國也成為了世界上最大的鋁合金模板生產地和應用市場。數據顯示：鋁合金模板2014年的產能僅為250萬m2左右，相對產能還較低，而到了2019年底產能則達了6 500萬m2左右；2014年我國的供需100萬m2左右，到了2019年需求量4 850萬m2左右[6]。在未來，國內外供需方面還具有巨大的潛力。

目前我國還沒有建立完全統一的鋁合金模板系統標準，則會影響到標準化生產和通用性，從而降低了綜合效益，因此，仍需繼續優化升級，加快工業化生產。

2 BIM技術在鋁合金模板工程中的應用

2.1 BIM技術的特點

BIM是以三維設計為基礎的復合型技術，繼CAD之后又一革新，能夠數字信息為載體，將所有建筑信息貫穿在建筑的全生命周期當中，可進行虛擬仿真，制作動畫，結合各個專業綜合分析，優化建筑設計、指導施工、監控運用過程等[7]。主要優點如下。

1)三維綜合設計性強。支持多專業、多系統共同設計，避免圖紙差錯，改善設計質量，實現數據共享。

2)可視化、直觀化強。對于設計人員，能夠直觀地查看成型方式和效果。

3)虛擬仿真效果好。可在數字虛擬中提前實現建筑的過程和結果，可對各個部件提前編好號碼，指導施工，能夠最大限度減少錯誤的產生。

同樣，BIM技術也存在一些不足，如初期投入大，需要培訓專業技術人員，設計軟件不夠統一等。

2.2 BIM技術在鋁合金模板工程中的應用

鋁合金模板符合建筑業工業化的理念，具有強勁的發展空間，對于存在的不足之處也是需要亟待解決的問題，結合BIM技術信息化、可視化等優勢可以得到有效解決[7]。如能將BIM技術有效的應用到鋁合金模板的整體設計、配模、工程施工的全過程，則能夠提高前期鋁合金模板的設計效率，優化生產模板的整體配置，提升整體管理水平，規范現場施工操作[8]。可采用自主開發三維數字建模，完成主體數據與鋁合金模板設計數據對接和實現數據間的傳遞，呈現可視化的施工動畫模擬，對模板設計進行檢查，來提高設計的準確性和工作效率。可進行模板局部優化設計，如模板支撐體系，K板接茬等。操作歸納如下。

1)設計時，將工程需要的全部鋁合金模板標準化、信息化，將各組成部分模板、配件等一體化，盡量減少整體模板使用總量。

2)施工前，輸出模板、配件等信息清單，到工廠加工生產，可對每個部件編上號碼。先在工廠內進行試裝，避免出現不必要的誤差和疏漏。

3)施工時，可利用BIM及相關技術制作的施工操作視頻，對操作工人進行培訓，并指導施工。

將兩者有效結合，不但可以保障工程施工質量，而且能夠提高施工效率。

3 結 語

為了完成具備世界領先核心競爭力，進入智能建造世界強國行列的目標，在建筑行業工業化、數字化等轉型升級過程當中，更要重視能源和資源的利用，重視標準化和規范化，以提質增效。模板工程作為建筑產業中一個重要環節，應利用好BIM技術的信息化、立體化優勢，來充分發揮鋁合金模板在建筑工業化中的潛能，將BIM技術的優勢貫穿到鋁合金模板設計、施工等環節整個過程中，有機地進行結合，解決鋁合金模板尚有的不足，更大程度地發揮鋁合金模板的優點，可以產生巨大的社會和經濟效益，不但可以保障施工質量，提高效率，而且能夠實現節能環保，促進建筑產業轉型升級、持續健康的發展。

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