基于BIM技術(shù)的砌體工程構(gòu)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(tuán)第二安裝建設(shè)有限公司 廣西 柳州 545006

1 概述

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

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

為減少砌體構(gòu)造柱的質(zhì)量問題[1-2]，縮減構(gòu)造柱施工時間，我公司將BIM技術(shù)應(yīng)用到砌體工程施工中，在優(yōu)化砌體工程排磚的同時，深化了施工工藝設(shè)計，即采用了預(yù)制構(gòu)造柱磚模，在構(gòu)造柱施工時利用構(gòu)造柱磚模替代木模板，免除木模板支撐的施工方法。該技術(shù)已在多個項目中應(yīng)用，提高了施工質(zhì)量，有效壓縮了工期，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2 工藝原理與技術(shù)特點

2.1 工藝原理

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

2.2 技術(shù)特點

1）利用BIM技術(shù)對磚砌體進(jìn)行虛擬排磚，統(tǒng)計各預(yù)制構(gòu)造柱磚外殼數(shù)量、尺寸等，避免返工造成的材料浪費。

2）有效避免傳統(tǒng)構(gòu)造柱木模板加固容易出現(xiàn)的加固體系不牢固，澆筑混凝土后構(gòu)造柱容易產(chǎn)生蜂窩、麻面等 現(xiàn)象。

3）避免了構(gòu)造柱木模拆除后產(chǎn)生的建筑垃圾，綠色經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保。

4）構(gòu)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(gòu)造柱木支模支撐、拆模和后期構(gòu)造柱抹灰掛網(wǎng)的工序，提高了施工效率。

3 磚模施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→利用BIM技術(shù)排磚→預(yù)制構(gòu)造柱混凝土磚模→定位放線→構(gòu)造柱鋼筋綁扎→構(gòu)造柱混凝土磚模砌 筑→構(gòu)造柱混凝土澆筑

3.2 操作要點

3.2.1 施工準(zhǔn)備

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

2）檢查混凝土磚模產(chǎn)品合格證、出廠檢驗報告，以及進(jìn)行外觀檢查。

3）相應(yīng)材料準(zhǔn)備齊全，相應(yīng)施工機(jī)具準(zhǔn)備到位。

4）組織施工人員熟悉工藝流程、施工要領(lǐng)，進(jìn)行施工技術(shù)及安全交底，提供作業(yè)指導(dǎo)書。

3.2.2 利用BIM技術(shù)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(chuàng)建構(gòu)造柱磚模，設(shè)置好磚模的長度、厚度、高度等參數(shù)，生成混凝土磚模。

3）“端柱”的構(gòu)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(shè)計圖（圖1）。

圖1 “端柱”構(gòu)造柱設(shè)計

4）“中間柱”的構(gòu)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(shè)計圖（圖2）。

圖2 “中間柱”構(gòu)造柱設(shè)計

3.2.3 預(yù)制構(gòu)造柱混凝土磚模

根據(jù)BIM技術(shù)的排版，統(tǒng)計出構(gòu)造柱的數(shù)量，計算出200、260、320 mm長度各混凝土磚外殼所需的數(shù)量，在混凝土空心磚磚廠制作出構(gòu)造柱磚模模具，然后進(jìn)行混凝土磚模澆筑；待成品混凝土磚模達(dá)到一定強(qiáng)度后，運送至現(xiàn)場使用（圖3）。

圖3 磚模實物

3.2.4 定位放線

根據(jù)施工圖紙及BIM深化后的排磚情況，利用經(jīng)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(gòu)造柱位置，用墨線彈出構(gòu)造柱位置并進(jìn)行復(fù)核。

3.2.5 構(gòu)造柱鋼筋綁扎

預(yù)制構(gòu)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(jù)畫線位置，將箍筋套在受力鋼筋上逐個綁扎，要預(yù)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(yīng)與受力鋼筋垂直，箍筋彎鉤疊合處，應(yīng)沿受力鋼筋方向錯開放置。為防止骨架在運輸中變形，構(gòu)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(yīng)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(yīng)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(yīng)按設(shè)計要求加密柱的箍筋。無設(shè)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(yán)格按照定位進(jìn)行構(gòu)造柱鋼筋的綁扎。

3.2.6 構(gòu)造柱混凝土磚模砌筑

進(jìn)行砌體工程砌筑，立皮數(shù)桿，拉橫線，采用“三一”砌筑法，在砌筑至構(gòu)造柱位置時，傳統(tǒng)方法為預(yù)留構(gòu)造柱位置，但是該工法并不預(yù)留，而是采用混凝土磚模繼續(xù)進(jìn)行砌筑。混凝土磚模砌筑完構(gòu)造柱位置后，繼續(xù)砌另一邊磚砌體，使構(gòu)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(xù)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(jìn)行技術(shù)復(fù)核，保證表面平整度，允許偏差為±5 mm（圖4）。

3.2.7 構(gòu)造柱混凝土澆筑

為保證構(gòu)造柱混凝土的施工質(zhì)量，應(yīng)分階段進(jìn)行澆筑，控制混凝土的坍落度。待磚砌體灰縫達(dá)到一定強(qiáng)度后，利用細(xì)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(gòu)造柱磚模砌筑

3.3 質(zhì)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(yán)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(yǎng)護(hù)

入模后，采用振動平臺進(jìn)行振搗，振搗的時間為20～30 s。磚模到達(dá)一定強(qiáng)度后，拆模進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，濕潤養(yǎng)護(hù)時間不少于7 d。表面平整度偏差為5 mm以內(nèi)。

3.3.3 混凝土磚模定位

磚模必須嚴(yán)格按照圖紙定位預(yù)埋，偏差需控制在5 mm以內(nèi)。

3.3.4 砌體工程

砌體砌筑時，必須嚴(yán)格按照砌筑排版圖設(shè)置皮數(shù)桿對墻體灰縫進(jìn)行控制，灰縫大小控制在8～12 mm之間。

3.4 應(yīng)用效果

基于BIM技術(shù)創(chuàng)建建筑結(jié)構(gòu)模型，在軟件中模擬施工，優(yōu)化混凝土磚外殼的參數(shù)和排磚。采用免支模方式，避免了傳統(tǒng)構(gòu)造柱木支撐產(chǎn)生的質(zhì)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(chǎn)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(zhì)量通病，具有實用性和美觀性，提高了工程的創(chuàng)優(yōu)率及用戶滿意率，在使用的過程中得到了業(yè)主和監(jiān)理的一致好評，大大提升了公司的企業(yè)形象，社會效益明顯。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)在砌體工程構(gòu)造柱免支模施工中的應(yīng)用，能及時發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)施工工藝的不足，優(yōu)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(zhì)量，綜合效益顯著，值得推廣應(yīng)用。