BIM 技術在鋁模深化設計中運用分析

張朝楗

（中建五局第三建設有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引言

社會經濟的發展與城市化進程的推進為建筑行業創造了良好的發展環境，也提出了更高的要求，綠色可持續已經成為建筑行業的主要發展方向。鋁模有著裝卸方便、可重復利用、施工質量高的優點，與建筑可持續發展的需求相契合。鋁模目前已經逐步取代木質模板成為建筑工程的首選，也得到了推廣應用。但鋁模設計難度大、不易現場加工的特點也阻礙了鋁模的進一步發展。因此需要利用BIM 技術對其進行深化設計，借助BIM 技術對施工的模擬與管理功能提升鋁模設計的精確性與契合度，同時起到減少過程損耗、節約成本的作用。

1 鋁模概述

鋁模即鋁合金模板（圖1），是以鋁合金為原料制成的建筑模板，相較于其他材質的模板有著裝卸方便、可重復利用、施工質量高的優勢，能夠更好地滿足當下建筑工程的多樣化需求，是現階段得到廣泛運用的節能產品[1]。不僅如此，鋁合金模板的尺寸精確，對環境的適應力強，在存放與管理時也較為便利。在鋁合金模板的加工過程中對板材進行過氧化處理，并噴涂粉末，避免板材在高溫環境下出現氧化或涂層破損的問題。鋁合金模板也存在一定的缺點。第一體現在其尺寸的固定性，無法進行多次修改與調整，靈活性不佳，調整更換模板的過程也將對整體工期造成負面影響。第二體現在鋁合金模板的常用表面涂層滲透性低，需要長時間的風干。鋁合金模板的推廣應用不僅可以幫助建筑企業達成自身的發展目標，也將促進建筑行業的穩定發展。

圖1 鋁合金模板

2 鋁模施工流程

在鋁模施工的過程中需要先依據設計圖紙完成鋁模制作，并將其運送到施工現場并在指定點位進行拼裝，并根據實際情況與預設模型的對比調整后續拼裝方案。現場具體的施工流程如下。

首先，進行測量放線，明確鋁合金模板的具體尺寸，并完成墻柱部分鋼筋的綁扎、定位與焊接。其次，依次安裝墻柱、梁、樓面，樓梯等部分的模板，并進行整體加固與校正。最后，在樓面預留預埋水電管線，綁扎梁板與樓梯部分的鋼筋并安裝樓梯踏步板，完成吊模吊架的安裝工作，待模板經過最終檢驗后進行澆筑。

需要注意的是鋁合金模板屬于早拆模體系[2]，因此各部分的立桿實質上并不相連，主要通過墻柱與梁板自身的性能與支撐力來保證整體結構的穩定性，并在對支撐力要求較高的部分架設斜撐進行加固。在混凝土完成凝結后可以拆除模板，但仍然要保留支撐結構，待驗證混凝土的性能合格后方可拆除支撐。模板的拆除按以下幾個步驟進行。在混凝土澆筑24h 后按先拆連接處后拆底座的順序拆除墻柱部分的斜撐，然后按由上至下的順序拆除螺桿與背楞。在拆除墻柱模板時需要注意從陽角開始依次拆卸，并按照拆卸順序將部件擺放起來，并在模板拆除工作完成后將模板進行清理。此外，鋁合金模壓板可以被多次使用，因此拆卸的模板、部件與零件都需要得到妥善保存。

3 BIM 技術在鋁模深化設計中的應用價值

近年來鋁合金模板因其在性能方面的優勢與特點得到了廣泛應用，其設計制作流程如圖2 所示，鋁合金模板在使用完成后還可以回收進行二次利用，因此能夠降低應用成本，同時提升對資源的利用效率[3]。在鋁合金模板運用的初期，設計人員主要依靠CAD 軟件來完成設計工作，但是該軟件在性能與功能方面都與鋁合金模板的設計制作需求存在一定差距，且平面的圖紙難以對工廠的預加工起到指導作用，而BIM 技術的應用則能夠從兩個方面對鋁合金模板的設計制作進行優化。

圖2 鋁模的設計制作流程

（1）由于CAD 軟件本身存在一定的不足與限制，因此在利用BIM 技術進行鋁合金模板設計是需要針對性地在CAD 功能的基礎上作出進一步的拓展，突破其自有的局限性。BIM 技術應當建立可視化的三維模型，在此基礎上對鋁模的設計進行深化，設計者可以給每一個不同的部件設定獨立的編號，方便后續的制作人員依據編號與加工圖判斷構建的參數是否標準。此外，設計者還應當根據BIM 模型生成加工料表，以此確保材料的數量與質量，切實提升鋁合金模板的制作效率。

（2）此前鋁合金模板的設計過程中除CAD 軟件之外還需要其他軟件的輔助，不僅客觀上加大了設計工作的難度，而且提升了設計錯誤的出現概率。BIM 技術的應用能夠統一不同軟件的數據端口，并在相關數據信息的基礎上生成輔助模型，以此為鋁合金模板設計的完善提供助力，以此達成深化設計的目的。

4 BIM 技術在鋁模深化設計中的運用策略

4.1 優化支撐體系與模型構建

對鋁合金模板來說，其穩定性直接影響到功能的發揮，因此想要利用BIM 技術深化鋁膜設計，首先要從支撐體系的優化出發。設計人員要利用BIM 技術對鋁梁連接件、角模、水平轉角模等特殊節點模板的設計作出二次審核與確認，明確其在整體結構設計中能夠發揮的作用。而針對傳料口、放線孔等模板配置構件，設計人員也需要結合模板的虛擬三維模型確認其尺寸，保證部件都能符合相關規定的要求與建筑工程的實際需求，確保支撐體系的性能與功能[4]。

BIM 技術在鋁模設計深化中優勢發揮的基礎就在于虛擬三維模型的構建，因此設計人員在確定標準鋁模與支撐體系的尺寸后，還需要在模板體系的基礎上拼裝飄窗、陽臺、采光井等結構部件并對其尺寸與方位持續進行調整，在保證模型合理性的最大限度上發揮鋁模的作用。與此同時還需要對細部目標進行調整與核對，如果仍然存在對鋁模穩定性造成負面影響的問題或影響施工效率與質量的施工困難，則需要提出針對性的解決方案與優化措施。

4.2 關注配套輔助工作落實

鋁模設計的深化不僅要關注設計工作本身，也需要從相關輔助工作出發，提升輔助工作的質量，以此帶動鋁模設計的深化。

首先，設計人員應當為鋁模設計編制相應的輔助方案。在已經完成構建與優化的鋁模三維模型的基礎上還需要對其他構建的安全性進行驗算，不同于平面圖紙在調整與再次驗算方面的繁復，BIM 技術能夠直接對模型匯總的構建進行調整并實時進行驗算，提升工作效率的同時保障再次基礎上編制的施工方案的安全性。而針對已經驗算完畢的構件就可以進行單獨編碼并將相關參數發送給鋁合金模板的制作廠家，為下料工作提供指導。

其次，設計人員還需要構建配套設施的虛擬三維模型。為保證鋁合金模板虛擬三維模型的全面性，設計人員不僅要構建鋁模的模型，也要對配套的爬架等設施設計進行優化，提升配套防護設施模板配置的合理性。以爬架設計的深化為例，針對其與墻板部分的連結支座等構件的布置進行深化，避免鋁模結構中構建產生沖突，提升配套設施的協調性，保障后續相關施工的安全性。

4.3 創新BIM 技術的應用途徑

建筑工程鋁模深化設計想要充分發揮BIM 技術的作用，還需要在現今鋁模設計工作的基礎上創新BIM技術的應用途徑。

首先，設計人員要利用BIM 技術對虛擬三維模型的構建流程（圖3）進行優化。現階段鋁模的應用之所以受到限制，其較高的應用難度也是主要的原因之一。BIM 技術的應用能夠有效降低施工人員對鋁模施工的學習成本。基于鋁模的三維模型對施工圖紙進行深化處理與分析。①設計人員需要利用BIM 技術，在標準參數的基礎上構建模型，并借助數據庫的幫助完成對模型拼接的優化。②針對平面圖紙無法直觀展示鋁模安裝位置與方法的問題，設計人員應當對現有模型進行持續調整與優化，并將其轉化為高質量的施工方案，提升鋁模的施工效率，避免出現二次返工的問題[5]。③BIM技術構建的虛擬三維模型還可以起到對施工狀況的分析作用，基于軟件的分析與統計功能確定標準層鋁模構建的數量，并與現有施工材料的數量進行對比，為后續的材料管理工作提供引導，解決施工需求與材料供給數量不一致的問題。

圖3 虛擬三維模型構建流程

其次，建筑工程中鋁模的設計人員應當發揮BIM技術在可視化方面的巨大優勢，構建準確、清晰的三維模型，通過模型直觀呈現鋁模設計的施工效果，為幫助施工人員和技術人員提供可靠的交流媒介與載體，更好地完成設計工藝與社工技術的交底工作。具體實現途徑與應用方向如下：①設計人員可以在建筑工程的標準層與基礎層中以動畫的方式對施工工藝進行交底，并呈現出最終的施工效果。一方面方便設計人員向施工人員講解具體的設計理念與需求；另一方面施工人員也可以對其中施工技藝的選擇與施工步驟的安排提出質疑，提升施工工藝選擇的合理性，切實提升交底工作的質量。②設計人員可以利用BIM 技術完成對關鍵施工環節、工序以及相應細節的交底，為不同崗位施工人員提供針對性細化的施工圖紙，為現場施工提供指導。

再次，施工人員可以借助BIM 技術對鋁模的設計圖紙進行優化。在BIM 技術廣泛應用之前，鋁模設計的優化與深化都是在CAD 圖紙的基礎上進行的，受到CAD 軟件功能的限制，圖紙設計與參數出現問題的概率也相對較大。而BIM 技術的應用能夠創造出高擬真度與還原度的三維模型，清楚地展示鋁模設計中的重難點，以此提升施工方案的合理性與側重性。與此同時，鋁模設計人員與施工人員還可以圍繞模型進行探討，推動對設計圖與施工方案的優化。另外，BIM 技術的應用能夠極大程度上提升設計圖紙與施工方案的精確度，避免出現優化不到位導致的返工拆卸問題，以此縮短鋁模的工期，節省施工成本。此外，利用BIM 技術可以幫助施工人員對新技術與新工藝形成正確認識，更好地發揮技術優勢，關注施工重難點的落實細節，最終提高施工效率和施工質量。

最后，鋁模設計人員還應當了解鋁模技術的未來發展方向。基于現階段我國建筑行業對模板的應用情況，傳統材質的模板已經被完全淘汰，鋁合金模板因其在施工效率、質量、安全性、環保性等方面的優勢占據了相對較大的市場份額。但鋁模想要保持這一優勢，就應當利用BIM 技術進一步實現對建筑工程工期與成本的控制。

5 結語

綜上所述，鋁模即鋁合金模板，是以鋁合金為原料制成的建筑模板，相較于其他材質的模板有著裝卸方便、可重復利用、施工質量高的優勢，能夠更好地滿足當下建筑工程的多樣化需求。在鋁模施工的過程中需要先依據設計圖紙完成鋁模制作，并將其運送到施工現場并在指定點位進行拼裝，并根據實際情況與預設模型的對比調整后續拼裝方案。將BIM 技術應用到鋁模深化設計中能夠起到明確工程量、縮短工期、優化施工措施應用的作用。設計者想要達成深化鋁模設計的目的，發揮BIM 技術的優勢與作用，就應當優化支撐體系與模型構建，重視主體結構的深化設計，關注配套輔助工作落實，創新BIM 技術的應用途徑。