基于BIM技術的砌體工程構造柱免支模施工工藝

馬成鳳 黎 莉 周生林 顏 燕 梁 儀

廣西建工集團第二安裝建設有限公司 廣西 柳州 545006

1 概述

隨著上級部門工程質量提升行動文件陸續印發，提升工程質量成為了建筑業的熱點。在主體工程的砌體分部中，按照傳統的施工工藝，砌體構造柱一般在砌體砌筑后采用木模板拼裝加固，再進行混凝土澆筑，澆筑成形后再拆模。

該工藝容易出現模板漏漿、構造柱混凝土成形效果差、構造柱接縫界面參差不齊等質量問題。此外，澆筑后的構造柱與兩側砌體材料不一致，為防止后期抹灰開裂，需掛網才能進行抹灰，工序較多。

為減少砌體構造柱的質量問題[1-2]，縮減構造柱施工時間，我公司將BIM技術應用到砌體工程施工中，在優化砌體工程排磚的同時，深化了施工工藝設計，即采用了預制構造柱磚模，在構造柱施工時利用構造柱磚模替代木模板，免除木模板支撐的施工方法。該技術已在多個項目中應用，提高了施工質量，有效壓縮了工期，取得了較好的社會效益和經濟效益。

2 工藝原理與技術特點

2.1 工藝原理

利用BIM技術建立建筑實體模型，優化砌體工程排磚，優化后得出砌體構造柱尺寸，再根據構造柱的尺寸制作構造柱磚模。在砌筑砌體的過程中，構造柱木支模部分直接采用混凝土磚模進行砌筑，利用混凝土磚模代替木支模，免除構造柱木模板支撐。等待砌體達到一定強度后，再進行構造柱混凝土澆筑施工。

2.2 技術特點

1）利用BIM技術對磚砌體進行虛擬排磚，統計各預制構造柱磚外殼數量、尺寸等，避免返工造成的材料浪費。

2）有效避免傳統構造柱木模板加固容易出現的加固體系不牢固，澆筑混凝土后構造柱容易產生蜂窩、麻面等 現象。

3）避免了構造柱木模拆除后產生的建筑垃圾，綠色經濟、節能環保。

4）構造柱混凝土磚模與砌體磚表面為同一材料，保證了整個砌體外立面的整體美觀性。

5）減少了后期構造柱木支模支撐、拆模和后期構造柱抹灰掛網的工序，提高了施工效率。

3 磚模施工技術的應用

3.1 工藝流程

施工準備→利用BIM技術排磚→預制構造柱混凝土磚模→定位放線→構造柱鋼筋綁扎→構造柱混凝土磚模砌 筑→構造柱混凝土澆筑

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

1）與混凝土空心磚磚廠進行溝通，確定構造柱磚模制作場地位置，制作構造柱磚模模具。

2）檢查混凝土磚模產品合格證、出廠檢驗報告，以及進行外觀檢查。

3）相應材料準備齊全，相應施工機具準備到位。

4）組織施工人員熟悉工藝流程、施工要領，進行施工技術及安全交底，提供作業指導書。

3.2.2 利用BIM技術排磚

1）利用Autodesk Revit軟件建立砌體工程BIM模型。

2）利用Autodesk Revit軟件創建構造柱磚模，設置好磚模的長度、厚度、高度等參數，生成混凝土磚模。

3）“端柱”的構造柱磚模；“端柱”使用長度為200 mm及260 mm，寬度為200 mm，厚度為20 mm的磚模，利用BIM生成設計圖（圖1）。

圖1 “端柱”構造柱設計

4）“中間柱”的構造柱磚模；“中間柱”使用長度為200 mm及320 mm，寬度為200 mm，厚度為20 mm的磚模，利用BIM生成設計圖（圖2）。

圖2 “中間柱”構造柱設計

3.2.3 預制構造柱混凝土磚模

根據BIM技術的排版，統計出構造柱的數量，計算出200、260、320 mm長度各混凝土磚外殼所需的數量，在混凝土空心磚磚廠制作出構造柱磚模模具，然后進行混凝土磚模澆筑；待成品混凝土磚模達到一定強度后，運送至現場使用（圖3）。

圖3 磚模實物

3.2.4 定位放線

根據施工圖紙及BIM深化后的排磚情況，利用經緯儀測出砌筑墻體位置，利用墨線彈出，然后用卷尺量出砌體構造柱位置，用墨線彈出構造柱位置并進行復核。

3.2.5 構造柱鋼筋綁扎

預制構造柱鋼筋骨架，先將2根豎向受力鋼筋平放在綁扎架上，并在鋼筋上畫出箍筋間距，根據畫線位置，將箍筋套在受力鋼筋上逐個綁扎，要預留出搭接部分的長度。為防止骨架變形，宜采用反十字扣或纏扣綁扎，箍筋應與受力鋼筋垂直，箍筋彎鉤疊合處，應沿受力鋼筋方向錯開放置。為防止骨架在運輸中變形，構造柱對角鋼筋之間用彎起筋綁扎固定，穿另外2根受力鋼筋，并與箍筋綁扎牢固。箍筋彎頭彎鉤角度為135°，其彎鉤的彎曲直徑應大于受力鋼筋直徑，且不小于箍筋直徑的2.5倍，箍筋平直部分的長度不應小于箍筋直徑的10倍。在柱頂、柱腳與圈梁鋼筋交界的部位，應按設計要求加密柱的箍筋。無設計要求時，加密范圍一般為圈梁上下各500 mm，箍筋間距為100 mm。

嚴格按照定位進行構造柱鋼筋的綁扎。

3.2.6 構造柱混凝土磚模砌筑

進行砌體工程砌筑，立皮數桿，拉橫線，采用“三一”砌筑法，在砌筑至構造柱位置時，傳統方法為預留構造柱位置，但是該工法并不預留，而是采用混凝土磚模繼續進行砌筑。混凝土磚模砌筑完構造柱位置后，繼續砌另一邊磚砌體，使構造柱磚模與砌體工程形成一個整體。砌筑完一排磚砌體后，繼續下一排磚砌筑，直至砌筑完畢。

混凝土磚模砌筑完成之后及時進行技術復核，保證表面平整度，允許偏差為±5 mm（圖4）。

3.2.7 構造柱混凝土澆筑

為保證構造柱混凝土的施工質量，應分階段進行澆筑，控制混凝土的坍落度。待磚砌體灰縫達到一定強度后，利用細石混凝土澆筑，每次按照1 m高度澆筑，并用圓鋼棒搗實混凝土。

圖4 構造柱磚模砌筑

3.3 質量控制措施

3.3.1 混凝土磚模模板制作

模板制作時，必須嚴格安裝圖紙尺寸制作，截面尺寸允許偏差為±5 mm。

3.3.2 混凝土磚模的制作及養護

入模后，采用振動平臺進行振搗，振搗的時間為20～30 s。磚模到達一定強度后，拆模進行養護，濕潤養護時間不少于7 d。表面平整度偏差為5 mm以內。

3.3.3 混凝土磚模定位

磚模必須嚴格按照圖紙定位預埋，偏差需控制在5 mm以內。

3.3.4 砌體工程

砌體砌筑時，必須嚴格按照砌筑排版圖設置皮數桿對墻體灰縫進行控制，灰縫大小控制在8～12 mm之間。

3.4 應用效果

基于BIM技術創建建筑結構模型，在軟件中模擬施工，優化混凝土磚外殼的參數和排磚。采用免支模方式，避免了傳統構造柱木支撐產生的質量影響，從綠色施工的角度，減少了木模板的浪費及多余建筑垃圾的產生。砌體與磚模同時砌筑安裝，安裝效率高，上下一條線，外觀一致，美觀整齊。施工工序簡單，有效防止了爆模、漏漿等方面的質量通病，具有實用性和美觀性，提高了工程的創優率及用戶滿意率，在使用的過程中得到了業主和監理的一致好評，大大提升了公司的企業形象，社會效益明顯。

4 結語

BIM技術在砌體工程構造柱免支模施工中的應用，能及時發現傳統施工工藝的不足，優化施工流程。利用磚模同時砌筑工藝代替后期木支撐工藝，提升了工程實體質量，綜合效益顯著，值得推廣應用。