BIM技术在模板脚手架设计与施工中的应用.pdf

onstruction Technology建筑工程BIM技术在模板脚手架设计与施工中的应用廖飞张坤周文张文强丁诚中建大成建筑有限责任公司北京10 0 0 8 0摘要以一个模板脚手架项目为例，借助BIM技术，为模板脚手架设计与施工提供了信息化的解决方案。关键词同BIM技术模板脚手架中图分类号TU741.1,TE682覆膜胶合板文献标识码B文章编号16 7 2-9 32 3(2 0 2 3)0 5-0 0 8 9-0 31工程概况某模板脚手架工程为高层城市综合体，涵盖了商业、写字楼、酒店、会议中心等功能建筑。建筑面积为3.1510m,高度为6 0 m，结构层数19 层。工程拟用模板为长1830mm、宽9 15mm、高15mm的覆膜胶合板，脚手架为48.3m3.6m的普通钢管脚手架。该模板脚手架项目结构高度复杂，模板周转次数较多,现场割据作业强度较大，且场地狭窄，对模板脚手架进场控制造成较大困难。若采用传统模板脚手架，存在设计工序繁琐、材料统计误差因素多等问题，且无法确保外在视觉效果。为此，根据模板脚手架设计需求，首先完成模板脚手架建模。在三维可视化平台上，将模板脚手架组成构件修改为插件格式，获得三维模板脚手架信息模型。借助BIM技术进行模板脚手架施工与配模，同时统计工程量，开始模板的集中加工，确保模板脚手架项目的精细化水平。2BIM技术在模板脚手架设计中的应用2.1建立模板脚手架族库模板脚手架族库构建是BIM技术在模板脚手架设计中应用的前提，可以大幅度提升模板脚手架设计效率及图像准确性。在模板脚手架构件族模型制作时,选择标准构件族中建筑族分组的常规模型。在模板脚手架构件族制作时,逐次进行杆类、顶托、可调底座及其他部件的制作。在杆件制作时，借助Revit软件“构件”按钮下“内建模型”栏的常规模型拉伸功能，进行圆钢管基础族绘制。绘制后,设置壁厚(TH)、标高上长度(E)、内筒直径(DI)、相对标高下长度(S)、外壁直径(DO)等参数，载人构件族内(见表1），明确各构件族内基础圆钢管的直径、长度。表1模板脚手架族库参数TH基础圆管10.000连接接头3.200立杆3.200在不同圆管参数设定的基础上，设定连接盘厚度为10mm,经Revit软件拉伸做成基础族，载人待绘制构件族内，与钢管组合固定。一般焊接横杆插头应用于横杆，斜杆插头则应用于斜杆(水平竖向)。根据相对位置,将基础构件组合成不同类别的杆件，并进行构件截面尺寸、重量、材质的一体化设置。比如，150 0 mm横杆长度为油化工建设 2 0 2 3.5 8 9mmEDI1000.00080.000125.00045.6003000.00053.900S0.000-125.0000.000DO100.00052.00060.300onstruction Technology建筑工程1436.600mm，相对标高下长度为7 8.50 0 mm，标高上长度为142 1.50 0 mm，重量为10.53/11.7 7 kN，截面尺寸为 60.3mm 3.2mm。在顶托与可调底座制作时，选择普通8 mm厚钢板，借鉴杆件圆管参数设置标准，进行钢管长度与模型类型调整,或者进行可调螺母位置参数的单独设置。如450 mm长的可调底座材质为Q235，长度为450.0 0 0 mm，相对标高下长度为8.0 0 0 mm，标高上长度为458.0 0 0 mm。在其他构件制作时，选择Revit软件内标准尺寸构件，默认长度单位，进行多尺寸钢板组合。如龙骨长度默认10 0 0 mm单位长度。2.2搭建模板脚手架模型在族库搭建完毕后，将整个模板脚手架视为一个格构柱、格构间部分框架组合，恰当调整立杆布置方式、斜杆布置方式。一般需要先绘制轴网，在轴网内定义格构柱，确定模板脚手架结构体系的生成位置。在上边界、下边界一定的情况下，于Revit软件内，经On Startup()方法重载，并在Tab操作栏加载系统Panel内族，自动搭配顶撑、立杆、底座、斜杆、垫块以及安全网、护栏、脚手板、龙骨等辅助结构，促使轴线位置生成模板脚手架整体框架。2.3设计模板脚手架方案在模板脚手架模型构建完毕后，输人设计参数，点击Revit软件内“配置确认”按钮,在参数设置窗口下弹出的提示字体内查看设计校核。并点击选择“设计校核”按钮，查看前期配置脚手架参数信息通过与否，包括布置参数(立杆纵距、横距、步距等)、荷载参数(基本风压、施工荷载、风荷载体型系数等）。若顺利通过,则开展下一步确认操作，获得模板脚手架设计成果。模板脚手架布置参数和荷载参数设计校核分别见表2 和表3。表2 模板脚手架布置参数设计校核立杆纵距横距步距/m/m1.50.8表3模板脚手架荷载参数设计校核风压高度施工荷扣件抗基本同时变化系数风荷载每米立杆载均布滑承载风压施工（立杆稳定体型承受结构参数力系数/kNm-2层数/连墙件系数自重/kN/kNm-2强度一定）0.83根据设计校核结果，经Revit后台计算，可以确定大9 化工建设 2 0 2 3.5 横杆的抗弯强度与最大挠度、小横杆的计算强度与最大挠度、单扣件康华承载力与不组合风荷载立杆稳定性、组合风荷载立杆稳定性和连墙件稳定性均满足要求。进而导出模板脚手架专项方案计算书，并在Revit软件智能生成按钮的支持下，选择需要生成的模板脚手架层数，根据要求生成对应层数的模板脚手架三维可视化模型。3BIM技术在模板脚手架施工中的应用3.1虚拟仿真施工在模板脚手架三维立体模型建立的基础上，根据表1、表2、表3，进行模板脚手架模型参数设置。在模型参数设置完毕后，关联模板脚手架工艺参数、施工因素,开展虚拟仿真施工，预先协调模板脚手架设计施工问题，提高模板脚手架施工期间资源匹配度，确保施工效率。根据模板脚手架施工实践情况，区域支撑架体为48.3m3.6m普通钢管脚手架。基于此，可在BIM模板脚手架设计模型中，进行计算依据、结构类型、材料安全参数、构造要求的复核。确认无误后，利用在Revit软件自带智能计算模块、布置引擎，在短时间内完成立杆、横杆、连墙件、支撑架的虚拟布置，并实时展示每一部分的安全计算结果，满足模板脚手架工程流水段施工安全开展需求 2。同时，根据高支模特点，后台生成危险性分析计算书。并在对模板脚手架施工关键节点进行局部放大处理的基础上，自动验算局部失稳风险、返工概率与外在整体美观性。根据验算结果，自动调整或指导施工者调整模板脚手架构件位置，避免返工问题。通过虚拟修正模板脚手架三维模型中楼梯间部位、阳角部位，可在确保高大模板支撑体系施工安全性的同时，降低施工期间模板脚手架配件材料无价值损耗率。在支撑架虚拟仿真施工的基础上，根据1830mm915mm15mm的覆膜胶合板特点，选择适宜连墙件步内排架距/m数、跨数1.820.32规格的原材料，智能设置梁下模板切割方式、切割损耗率、增长度/mm模板拼接最小块数、墙柱模板拼接方向、裁切缺口边最大300值、水平模板配莫模方式等参数，一键快速配模，降低高大支模施工中配件无价值损耗或固体废物大量产生概率。一般需要先提取BIM配模立体模型，再确定模板位置关系，最后分析模板切割情况并输出配模图与配模详细列表。0.651.30.1295(下转9 4页)onstruction Technology建筑工程设计工作和建设管理造成了非常不利的影响。综合分析国内多个地下水封洞库工程建设实例表明,在地下水封洞库工程建设中,应重视岩土工程勘察工作，并充分发挥其在工程建设中的主导作用。参考文献1焦建玲，张峻岭，范英.我国石油进口成本与策略的情景分析 J.中国能源,2 0 0 9，31(0 2)：32-34.2洪开荣.地下水封能源洞库修建技术的发展与应用 J.隧道建设,2 0 14,34(0 3):18 8-19 7.3国家发展和改革委员会：地下水封洞库岩土工程勘察规范(SY/T0610-2018)S.北京：石油工业出版社，2 0 18.(收稿日期：2 0 2 3-0 3-2 6)(上接9 0 页)通过虚拟方针施工成果输出，可以为模板脚手架现场实体施工提供充足支持，实现源头材料的精准化应用，确保工期内高质量施工任务顺利完成。3.2精细化施工管理借助BIM算量软件，搭建三维与二维结合的模板脚手架施工模型，快速读取模板脚手架各个施工工序的信息，奠定精细化管理基础。进而从模板脚手架工程中无法把握的施工细节着手，进行针对性管理。在全面平衡模板脚手架施工期间人力资源、材料资源、设备资源的基础上，可以借助Revit软件建立模板脚手架识别区域，对构件深化加工、运输检查、安装验收整个过程进行追踪定位。比如，爬梯是模板脚手架体系的重要组成部分，常用的爬梯为结构形式固定且构造方法简单的外部爬梯。在外部爬梯施工期间，施工人员可以借助BIM技术全程监控管理施工过程。并从前期构建的模板脚手架构件族库内导人底座、布置、护栏等信息，由后台自动判定施工期间底标高、顶标高偏差，在后台报错后，及时提醒施工人员修正。进而以底标高、下生根间距与可调底座下限为控制节点，在三维软件内判定爬梯下生根位置，根据后台报错结果提醒人员修改，反之则生成单元模型，为后续验收提供依据。3.3三维可视化交底传统施工中，因图纸均为二维平面视图，模板脚手架专项施工方案编制需要时间较长。加之有的操作者基础知识水平不高，无法有效理解设计图纸，操作人员技术交底难度较大、耗时较长。同时在实体施工中，杆件尺寸选择、横杆步距确定、立杆间距确定、剪刀支撑布置等问题长期存在于阴阳角施工环节,交底难度较大，对工效工质造成了较大的负面影响，甚至引发复杂节点搭设错误返工、局部失稳、机械窝工等系列问题 3。基于此，可以在Revit软件内一键生成模板脚手架三维施工软件，自动智能验算计算书、材料清单与模板脚手架专项施工方案，多视角展示模板脚手架三维立体图纸。同时利用虚拟现实技术(VirtualReality，V R）技术与BIM技术，对操作者进行交底。在技术交底期间直观显示相邻立杆之间距离、各个复杂阴阳角杆件尺寸、剪刀支撑位置、横杆布局，有效指导操作者按图施工，降低技术交底难度。4结语综上所述，在模板脚手架设计与施工中应用BIM技术，返工率有效下降,工期有效缩短，可以确保工程效益，应用推广可行性较高。因此,在模板脚手架工程开展过程中，设计人员应借助BIM技术，构建模板脚手架三维模型。而施工人员则可以根据模板脚手架三维模型，进行虚拟仿真施工与精细化施工管理，同时开展三维可视化交底，预先确定模板脚手架实体施工期间与预埋管线或设备碰撞问题，及时交底，确保模板脚手架实体施工高效高质开展。参考文献1欧阳云虎，刘刚，王璇.基于BIM的模架结构设计技术在水利水电工程施工中的应用 J.水电站机电技术,2 0 2 0,43(11)：7 5-7 6.2刘秋雨.基于midas Civil-BIM的地铁标准段脚手架稳定性分析研究 J.黑龙江交通科技,2 0 2 2,45(0 1)：12 2-12 4.3陈蕾，崔鬼，刘嘉茵，等.BIM技术在模板工程施工源头减量化中的应用 J.建筑施工,2 0 2 0,42(0 2)：2 6 4-2 6 6.(收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 7)9 化工建设 2 0 2 3.5