BIM技術在高層建筑模板工程中的應用

皮 京 可

(山西銘潤建設工程股份有限公司，山西 晉城 048000)

1 概述

建筑規模在擴大的同時，也增加了工程建設的難度。模板工程是整個建筑工程的重要環節，傳統模板工程需要施工人員根據經驗從二維圖紙上對模板的搭設和用料進行分析，經常會出現誤差，導致模板存在嚴重安全隱患，引發嚴重事故。BIM技術在模板工程中的應用，能夠運用三維技術讓施工人員準確的掌握施工要點，且可以模擬模板施工過程，解決了局部難點部位的施工問題，提高了模板工程的安全性和工作效率。因此，研究分析BIM技術在高層建筑模板工程中的應用具有重要的現實意義。

2 傳統模板工程問題與BIM技術優勢

2.1 傳統模板工程存在的問題

1)技術交底困難：傳統的建筑工程大多采用圖紙進行技術交底，模板工程的施工圖在設計時，主要為某個建筑構件的大樣圖。施工工人在閱讀圖紙過程中，需要根據圖紙的平面圖和立面圖，分析判斷不同模板構件應當位于的具體位置，并完成施工作業。一方面施工工人本身的技術工藝參差不齊，對圖紙的理解也存在偏差，在模板施工過程中可能對圖紙理解錯誤導致模板工程施工存在問題，進而引發安全事故。另外一方面高層建筑工程建筑規模大，結構相對復雜，部分難點區域的模板工程施工很難通過圖紙來具體展現，細部位置的模板工程對于施工人員而言可能存在多種施工方案，且不同施工方案所達到的效果可能存在偏差，單純依靠經驗來進行判斷浪費工程的建設效率和成本(見圖1)。

2)現場配模效率低：高層建筑每層施工之前，相關施工人員需要結合圖紙對每層結構下料。高層建筑每層的結構可能存在變化，這要求施工人員需要結合圖紙對每一層的模板工程用料進行估算，這不僅影響了其他工程施工進度，而且容易出現用料估算錯誤，導致成本虛增。

2.2 BIM技術在模板工程中應用的優勢

1)可視化：BIM技術最顯著的特點就是可以將建筑工程傳統的圖紙轉換為三維立體圖。在模板工程施工之前，通過可視化的設計，施工人員可以精準的掌握模板施工的要點、難點，解決了技術交底過程中存在的理解偏差，確保了施工的效率和安全。

2)施工模擬：模板工程在施工階段，工序多且與其他工程存在交叉作業情況。運用BIM技術的施工模擬工程，可以對整個模板工程進行模擬分析，幫助施工管理者找出較差作業過程中的管理重點，進而優化施工作業方案，提高管理效率。

3)模板配模及統計：BIM軟件中可以實現對不同模板構件屬性的定義，不僅可以用作構件安全性驗算，而且還能根據現場圖紙，自定義進行配模并計算不同模板工序中所需要的各種材料的具體數量，解決了每層施工都需要重新計算用料的問題，提高了模板工程的管理效率，避免了材料的浪費。

3 實例分析BIM技術在模板工程中的應用

某高層商業寫字樓建筑工程，建筑總面積為12.16萬m2，建筑高度為173.65 m，其中地上部分45層，地下3層。整個工程采用鋼管柱鋼梁—鋼筋混凝土核心筒結構。由于本工程建筑高度高，采用傳統模板工程施工不僅安全風險大，而且極易出現隨意切割模板、搭接施工等情況，造成材料的嚴重浪費。因此，在模板工程中引入了BIM技術，具體施工應用如下。

3.1 準備工作

在模板工程施工之前，首先運用BIM Revit軟件對本工程的主體結構進行三維模型搭建，將施工圖紙導入到軟件當中，建立本商業寫字樓工程的三維結構圖，包括樓層、柱、梁、窗口等結構。導入圖之后對于部分建模錯誤之處通過手動方式進行修正。

3.2 高支模辨識

運用BIM 5D平臺的“專項方案查詢”對本工程的混凝土模板支撐工程中存在危險的難點模板區域進行查找(見圖2)，這樣可以快速的定位本工程中的模板施工難點，尤其是異形平面區域、斜板工程區域以及預留門窗洞口區域的結構及模板設計。通過本工程的現場查找，共計發現4處存在施工難點的模板施工區域。

3.3 模板支架設計與布置

運用BIM軟件可以對本工程的樓層抗彎、撓度等參數進行計算，并根據工程圖紙設計要求，生成對應的施工圖紙。本工程主要通過在BIM軟件中輸入模板立桿、橫桿間距等重要參數，利用其自動化驗算功能生成符合施工要求的模板支架設計方案。以本工程的1層部分施工區域為例，該區域的層板厚度約為120 mm，最大截面積500 mm×1 500 mm。因此梁支模的高度為10.9 m，板支模的高度為12.28 m。在BIM軟件中輸入立桿、橫桿間距。最終生成的模板三維排布圖如圖3所示。

根據本區域的模板三維設計，快速的對關鍵施工部位進行施工模擬驗算，并生成對應的剖面圖，便于后期模板工程施工掌握模板用料，如圖4所示。

3.4 計算書生成及材料用量計算

在完成對主要結構部位的模板三維設計之后，利用BIM軟件可以生成結構對應的計算書。然后對模板設計進行安全驗算，如果安全驗算通過，整個模板對應的構件將變成綠色，而驗算未通過的區域將顯示為紅色，需要手動對相關的參數進行調整，直到其符合施工要求為止。

最后對安全驗算通過的模板設計進行材料用料的統計和計算。運用BIM技術可以按照本工程不同樓層、施工區域等，對所需要的模板施工材料用量進行統計，并生成對應的用料統計表。施工管理者可以將用料下載成表格，并對比分析估算材料，若發現軟件生成的材料與實際用量誤差在3%以內，通過對此對比可以將軟件自動生成的用料作為采購計劃(見圖5)。

3.5 模板配模

最后結合本工程的配模原則，即板模板壓梁側模，梁側模包梁底模，主梁模板包次梁模。在進行模板配模時盡量靠邊進行拼接，減少對模板的切割，同時由于工程的墻體板模長，因此采用橫向配模的方式設計。最后運用BIM技術進行配模下料，并標注模板編號，與對應的構件配套使用。

3.6 效益分析

1)人力效益：運用BIM技術進行本工程的模板設計，模板的受力計算、模板設計以及用料統計均通過軟件來完成，減少了人為設計和計算所存在的誤差，并將人力從繁瑣的計算中解放，提高了人力資源效率。

2)經濟效益：根據BIM技術對模板工程的用料進行自動計算和統計后，模板的利用效率大幅度提高，且儲備用料減少，提高了物料的周轉率，減少了庫存積壓，降低了整個工程的施工成本，具有較高的經濟效益。如表1所示為部分施工區域的物料計算量與實際采購量分析情況。

表1 物料計算量與實際使用量分析

4 結語

BIM技術具有的三維可視化、施工模擬、模板配模等透視，有效的解決了傳統模板技術交底差、管理混亂、成本浪費嚴重等問題。相關工作者應重視BIM技術的研究，探討模板構件的可替代性設計，減少建模的數量，從而推動BIM技術在更多的建筑工程中應用，改善建筑工程的建設效率。