鋁合金模板與懸挑腳手架配合施工技術研究

趙 寶，金泰羽，徐靖杰，張?zhí)煊?/p>

（中建一局集團建設發(fā)展有限公司，北京102308）

由于鋁合金模板具有施工質(zhì)量好、綠色環(huán)保、周轉率高、安拆方便等優(yōu)點，已廣泛應用到建筑施工中[1～2]。綜合考慮造型、建筑高度、施工成本等因素后，需要將鋁合金模板體系與懸挑腳手架結合施工[3～5]，在鋁合金模板施工過程中往往會與懸挑架安裝產(chǎn)生一系列沖突。為解決此類問題，本文基于BIM技術，研究了高層住宅鋁合金模板與花籃式斜拉桿懸挑腳手架結合的施工技術，為類似工程提供了解決問題的思路和經(jīng)驗。

1 工程概況

某住宅項目總建筑面積13.3 萬m2，共8 棟住宅樓，地下1 層，地上3#、6#樓為17 層，其余樓棟為20 層，剪力墻結構。見表1。

表1 建筑設計概況 m

綜合考慮施工成本和施工質(zhì)量后，1#～8#樓支模體系全部采用鋁合金模板，外防護架采用花籃斜拉桿式型鋼懸挑腳手架。見表2。

表2 懸挑腳手架概況

鋁合金模板為快拆式鋁合金模板65體系，外墻為2 700 mm 外墻板+400 mmK 板；內(nèi)墻為150 mm 樓面c槽+2 600 mm 墻板+200 mm 接高板+40 mm 底角及100 mm 樓 面c 槽+2 600 mm 墻 板+200 mm 接 高 板+40 mm底角。每棟樓配置鋁合金模板1套，樓面支撐、梁底支撐和懸挑支撐各3套。

懸挑腳手架體系：外架步距1.8 m、橫距0.9 m、縱距為1.5 m，主懸挑梁為國標16#工字鋼，鋼管規(guī)格為?48 mm×3.6 mm，外防護網(wǎng)采用1.8 m×1.2 m 外掛沖孔式鋼板防護立網(wǎng)。

2 主要問題

2.1 穿墻套管及螺栓預埋

1）凸窗位置套管預埋易與鋁模深化后增加的短墻結構沖突。

2）預埋套管在混凝土澆筑過程中易偏位，綁扎固定難把控。

3）花籃式懸挑腳手架陽角處通過十字交叉式預埋螺栓與陽角外架懸挑主梁拉結，但預埋螺栓在施工中易發(fā)生偏位。

2.2 鋁模K板與懸挑主梁位置沖突

鋁模K板寬400 mm，外墻部位的K板與外架懸挑主梁錨固位置沖突且K 板留置周期較長，影響架體正常搭設。

2.3 花籃斜拉桿與懸挑結構沖突

凸窗位置的懸挑板較多，懸挑長度可達800 mm，與花籃斜拉桿位置沖突，導致斜拉桿不易與結構梁或墻拉結。

3 基于BIM技術的優(yōu)化設計

3.1 花籃式懸挑腳手架的優(yōu)化設計及安裝工藝流程

基于BIM 技術對花籃式懸挑腳手架進行深化設計，使用三維模型對外架懸挑主梁進行排布和花籃斜拉桿定位，同時對外架通過BIM 技術與鋁模+結構模型進行碰撞檢測，逐一解決各類沖突問題。見圖1。

圖1 鋁合金模板+花籃式懸挑腳手架優(yōu)化設計流程

3.2 深化設計要點

1）創(chuàng)建鋁模深化后的主體結構模型。利用Revit+Fuzor 軟件建立主體結構模型，主要考慮鋁合金模板深化后主體結構，完全反映出現(xiàn)實施工模型，重點關注部位為一次澆筑成型的凸窗懸挑板、外墻造型短墻、衛(wèi)生間降板及防水反坎等。見圖2。

圖2 主體結構BIM模型構建

2）創(chuàng)建鋁合金模板-K 板模型。參照鋁合金模板參數(shù)，給出K 板的寬度、厚度及標高等，為下一步懸挑腳手架BIM安裝模擬提供前提條件。見圖3。

圖3 鋁合金模板-K板BIM模型

3）創(chuàng)建懸挑架腳手架BIM 模型。根據(jù)腳手架參數(shù)，創(chuàng)建懸挑腳手架BIM 模型，模型包括花籃拉桿、懸挑主梁、腳手架體、鋼板網(wǎng)等，按照腳手架布置圖排布懸挑主梁，模擬腳手架搭設過程。見圖4和圖5。

圖4 懸挑腳手架主懸挑梁BIM模型構建

圖5 懸挑腳手架搭設過程模擬

3.3 鋁合金模板與花籃式懸挑腳手架沖突分析

1）針對凸窗位置套管預埋易與鋁合金模板深化后所增加的結構短墻位置沖突問題，基于BIM 模型進行模擬安裝，提前優(yōu)化圖紙，使預埋套筒避開結構短墻進行預埋。見圖6。

圖6 懸挑主梁排布避開短墻設置

2）為解決預埋套管在鋁模中難固定、易偏位問題，利用BIM 技術在鋁合金模板上進行精確定位鉆孔，同時在套管中穿定位鋼筋方法固定預埋套管，通過實際施工的驗證，該方法有效解決了該問題。

3）陽角處預埋螺栓定位要求要十分精確，偏差超過20 mm 時便會對懸挑主梁的安裝造成難度。采用BIM 模型，設計出陽角處預埋的標高和位置，在鋁合金模板對應位置進行開孔，同時在開孔處使用兩個螺母前后固定，有效消除了混凝土澆筑過程中陽角處螺栓易偏位和定位精度不足問題。

4）針對鋁合金模板-K 板與外架懸挑主梁位置沖突，通過3D 模型進行該處主梁定位，使用碰撞和漫游功能進行檢測，最終將懸挑主梁預埋套管設置在K 板之下（結構層標高下500 mm），使懸挑主梁有效避開K板進行錨固。見圖7。

圖7 懸挑主梁與K板位置處理

5）花籃斜拉桿與懸挑結構沖突。南側凸窗及造型的懸挑板較多，且懸挑長度達800 mm，通過BIM 模型，精準定位花籃拉桿與懸挑板的相對位置關系，在懸挑板上預留洞口，解決花籃斜拉桿與懸挑結構沖突問題，同時避免預留孔洞偏位和尺寸預留過大等弊端。見圖8。

圖8 BIM模型進行懸挑板預留孔洞精準定位

3.4 花籃式懸挑腳手架與主體結構碰撞分析

通過Fuzor 軟件對BIM 模型進行漫游，預覽各節(jié)點空間位置關系，返回至Revit 模型中進行修正，以減少碰撞分析工作量。

在碰撞檢測中重點關注懸挑主梁與凸窗懸挑板、墻體的位置關系；錨固壓板與降板的位置關系；花籃拉桿與外架立桿、橫桿的位置關系等。通過復查每一碰撞點，追蹤至Revit 模型中對應的碰撞位置，進行逐一優(yōu)化調(diào)整。見圖9。

圖9 碰撞檢測

4 結語

基于BIM 技術優(yōu)化了鋁合金模板+花籃式懸挑腳手架施工的懸挑主梁工字鋼的排布、外墻K 板的位置、懸挑板的預留孔洞定位、預埋套管及螺栓的定位和固定方法等，同時進行整體碰撞檢測，細部調(diào)整了碰撞點。

1）有效解決了預埋套管及螺栓精確定位和固定問題。

2）解決了外墻K 板與懸挑外架的懸挑主梁位置關系，使鋁合金模板與花籃式懸挑腳手架更有效的配合施工，發(fā)揮各體系優(yōu)點。

3）對懸挑架懸挑主梁的排布、細部碰撞點進行優(yōu)化，避免了后期施工返工、材料浪費及額外人工費用等無效成本的產(chǎn)生，節(jié)約了施工成本。

4）通過BIM模型進行模擬施工、可視化交底，提高了施工作業(yè)人員的工作效率，提升了施工安全和質(zhì)量。

5）符合綠色建造和智慧建造的要求，為類似工程提供了較好的施工經(jīng)驗和解決問題思路。

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