模板腳手架設計和建筑施工中BIM技術的應用

劉秘

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

混凝土結構主體在施工過程中，模板腳手架的施工工序是混凝土施工的基礎部分，它是建筑工程總工期的關鍵部分，模板腳手架如不符合設計要求，將會直接影響到結構的質量，是質量安全災害的重災區。目前，多數建筑項目仍采用傳統腳手架的安全管理手段、信息監測技術和低效率的生產模式，缺乏現代化治理方案，導致腳手架安全事故頻發。同時，隨著我國對建筑工程施工安全更重視，對模板和腳手架不符規范要求的企業列入專項整治對象，且隨著我國人口老齡化愈發嚴重，木工年齡出現斷層現象。BIM技術通過對模板和腳手架的系統化管理，防止技術人員由于經驗不足，導致模板腳手架整體連接效果不佳，引發安全事故。BIM技術運用現代化手段，對建筑工程中模板、腳手架的支護和施工工藝進行升級[1-3]。

2 模板腳手架出現的問題

2.1 前期準備工作的不充分

多數施工單位在進行模板腳手架施工時，僅是通過簡單的設計規劃或僅憑借自己的實踐經驗，就進行大面積施工，增加了后續的施工難度，影響了施工的進程。如果在建筑模板、腳手架的施工中采用BIM技術，在模板、腳手架施工前依照BIM技術規范對其進行設計，可以降低施工難度，提高施工質量。

2.2 施工方案的不精細

施工單位對模板腳手架的施工方案未進行專業設計，多數單位直接承包出去，只注重施工成本、進度和安全問題，導致后期的施工難以進行；施工技術人員只依靠自身經驗對其模板和腳手架進行加工、搭建，沒有制定系統化施工方案。因此，利用BIM技術制定施工方案，同時，對施工人員應進行專業技術的培訓，可以避免出現以上問題，保證施工的順利進行。

2.3 施工現場管控不嚴

項目中，監理人員由于經驗不足，缺乏對施工人員和租賃設備的管理意識，沒有建立現代化管理模式。通過利用BIM技術建立施工管理體系，可以有效提高施工效率，降低施工質量問題的發生率。

2.4 預算不精準

模板腳手架施工現場常出現材料堆積混亂、施工設計不合實際、加工和搭接不得當、材料周轉利用難以銜接等問題，這些問題多數是由于施工設計預算不精準。模板腳手架工程設計工作復雜繁瑣，需要繪制大量圖形，不斷進行安全計算并相應做出調整。運用BIM技術對工程量進行計算，使整個項目可視化，減少材料的浪費，使項目的經濟效益最大化。

3 模板腳手架設計和建筑施工中BIM技術的應用

BIM技術具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性五大特點。BIM技術為施工單位提供了一個數字化和精細化的信息模擬平臺。由于模板腳手架的搭設需要專業技術人員自身優越的專業技能和職業素養，BIM技術有效提高了模板腳手架搭設的質量和技術。上海中心大廈等工程在施工現場通過BIM技術建立三維模型，對模板腳手架進行深化設計，生成模擬圖形，安排現場材料規劃堆積、合理安裝和檢查驗收。BIM軟件可以根據模板腳手架的規范要求，對模板腳手架的尺寸、承載能力及現場布置情況進行安全性計算，避免安全事故。同時，BIM技術可對模板腳手架進行經濟預算，通過精細化計算，生成模板腳手架施工經濟可行性報告。施工時，如方案有調整，只需改動計算參數，對分布位置進行調整。

4 實際應用案例

4.1 工程概況

某城市中心住宅小區，建筑面積47420m2。通過BIM技術對模板腳手架的臨時結構支撐來縮短施工工期，精簡復雜的結構設計，制定施工方案。

4.2 及時解決出現的問題

4.2.1 三維模型的不精準

在模板腳手架施工前期的準備工作中，由于設計方案不斷更改，BIM建立的三維模型比較簡化，實際圖紙與設計略有差距，即需重新建模；模板腳手架建模技術人員不足，且缺乏現場實踐經驗；施工工期緊張，軟件建模時間短。為了應對這些難題，利用BIM軟件直接生成計算書，提高工作效率。因此，在利用建模軟件進行設計時，需要對建筑實際情況進行調查，保證三維模型的精準度。

4.2.2 封閉轉換層材料計算難度較高

在施工期間，封閉區域的工程轉換層搭設的架體是由數個狹小的、密閉的空間組成的，后期拆除和運輸的過程都很有難度。在經過多方協商決定對封閉區域的模架不再拆除，但又出現了新的問題：甲乙兩方對模架材料用量存在分歧，需要將Revit模型導入廣聯達算量。最終采取的施工方案：在建模設計中，對構件參數進行合理化調整，生成最終模型；為了能精確預算轉換層結構（見圖1）所需模板腳手架的數量，通過BIM軟件中統計材料的功能，確定所需模板腳手架的用量。因此，模架材料的計算量首先通過Revit建立模型；然后，采用GFC轉換為插件，再將Re‐vit模型轉換為廣聯達算量模型；最后，在廣聯達軟件中計算模架的工程量，進而解決甲乙雙方材料的分歧。

圖1 轉換層結構

4.2.3 復雜外立面的細化

建筑施工的外立面環境有諸多不確定因素，為能在安全文明的要求下順利實施，需要提前對外架設計進行精細化布置。通過運用BIM軟件，導入項目計算量的模型進行建筑外架設計（見圖2），可以提前發現并處理外架布置存在的隱患問題。基于BIM軟件三維設計的可視化特點，施工單位組織相關人員開展專題討論會，針對一些設計問題進行修改與調整，并達成一致。最終，通過軟件對三維設計導出各個部位的二維詳圖、材料表和計算書，制定合理的施工方案和建筑設計圖，通過精細化管理對施工現場進行指導。

圖2 外架設計

4.3 BIM技術的應用價值

高支模的編制實施方案由最初計劃的15天，縮短到現在只需3天就能完成，并且能夠高質量保障施工現場安全，此方案得到了專家的論證與肯定。BIM軟件的應用在縮短工期的同時也提高了技術人員的工作效率，在三維外架模型設計階段，組織現場施工人員參與討論并確定編制外架施工方案，輸出全套的落地架和懸挑架的平、立、剖建筑施工圖紙以及計算書。BIM技術還可以通過以往應用經驗，對外架設計中各個特殊位置的架體設計和調整操作進行積累和完善，同時還能豐富單構件模板腳手架的應用場景。

5 結語

在建筑施工中應用BIM技術，對模板腳手架的施工進行全面監督，運用現代化、系統化技術，有效提高了建筑施工安全管理的水平，提高了施工材料的周轉率，避免造成材料浪費和經濟損失。多數施工單位已經開始在建筑中運用BIM技術，對施工技術、施工成本和施工質量進行全方位、系統性的管理。