基于BIM的混凝土支模体系技术研究

基于BIM的混凝土支模体系技术研究

扶 亮，廖满军

(中国水利水电第八工程局有限公司基础设施公司，长沙 410004)

摘要：传统的混凝土支模体系管理方式存在无法对危大工程进行快速精准识别、文字性方案交底效果差、频繁出现返工现象，管理效率低下、现场材料无法准确计量、工人随意切割材料造成巨大的材料损耗等问题，传统管理模式已经无法满足工程管理的需求。本研究从支撑体系设计、用料设计、支模架施工搭设管理、安全风险管理四个方面将 BIM 技术与混凝土支模体系施工管理进行深度融合应用，BIM技术在信息处理、施工可视化、数据信息统计、深化出图等方面有着巨大的优势，完美的解决了传统管理模式中存在的问题。通过量化BIM技术应用产生的效益与传统管理模式进行数据对比分析，分析结果表明：基于BIM的混凝土支模体系施工管理在节约材料和人工、质量安全管理水平提升等方面效果显著。

关键词：BIM；模板；支撑体系；建筑信息模型

工程建造 • 1 •

1 引 言

自我国改革开放以来，城镇化水平不断提高，我国城市一直处于快速扩张的阶段，传统建筑业能耗较高，如管理成本、返工率、进度成本、安全成本等等都是居高不下，落后的混凝土支模体系施工方法已很难满足城镇化发展的需求。通过BIM技术与混凝土支模体系施工深度融合，从而实现混凝土支模体系施工中资源的高效运转与利用，减少对环境的破坏和资源的浪费，实现混凝土支模体系施工阶段对现场模板及钢管材料、施工进度、施工质量、施工成本、施工安全等方面的精准管控。

2 项目概况

南京恒大养生谷首期地块养老公寓标段项目位于江苏省南京市六合区金牛湖街道，金牛大道以东，滁扬路以北，康体路（未建）以南，岳东路（未建）以西。项目共有六个地块，分别为：A17、A16、A11、A10、B17、B18；共设置18栋6~7层养老公寓（H=19.6~22.6），1栋6层养老院（H=23.8m），5栋6层住院楼（H=19.6m），2栋7层宿舍楼（H=22.6m），1栋6层办公楼(H=19.6m)。建筑类别为一类，抗震设防烈度为七度，设计使用年限50年。

利用BIM技术指导混凝土支模体系施工主要应用于本项目B17地块，B17地块为一栋地下2层地上6层的养老院，结构形式为框架结构； 地上建筑面积约为9681.86㎡，地下建筑面积约为5235.37㎡，项目最大板厚为450mm，最大层高5.6m，最大梁截面为550mmx1500mm。利用BIM技术与混凝土支模体系结合，提高了项目施工质量、材料、安全管理水平；实证分析表明，通过引用BIM技术实现了对支模体系信息化的管理，解决了设计优化、技术交底、隐患排查等难题，有效提高了高支模安全风险管理水平，达到降低施工成本，提高经济效益的目标。

3BIM在支模体系中的具体应用

3.1支撑体系设计

通过BIM软件的安全计算功能，支撑体系经过计算之后，对于强度或稳定性不满足要求的架体，会对不符合要求的位置进行标识，同时引导设计者对支撑体系进行调整，直至验算通过，最大程度的规避设计中存在的安全隐患，通过此功能，使用人员可在满足安全验算的前提下，对支撑体系构造进行参数优化，使体系更加安全实用。

3.2用料设计

可通过BIM技术进行工程量的统计，避免人为因素的影响，提高统计的准确性并节约时间，通过生成的材料清单进而建立采购计划表，通过生成用料尺寸加工表提高钢管和模板的周转率、减少钢管和模板在使用过程中的损耗率，避免材料的浪费，节约成本。

3.3支模架施工搭设管理

构配件质量问题、违章指挥、违章操作问题是高支模施工中的主要风险因素。在方案实施过程中，可通过制作三维可视化交底材料，提高作业人员对施工方案及复杂节点的理解程度，提高施工效率，减少因理解偏差造成的不必要返工，严格按照设计要求及规范进行操作，同时，在架体搭设过程中可使用移动端软件，加强对施工现场的过程控制及追踪，确保严格按方案实施，保证施工现场与施工方案一致。

4应用流程

支撑体系BIM应用主要流程：BIM主体结构模型的建立→支撑体系选择→高支模区域查找定位→支撑架设计优化→架体验算→方案编辑→可视化技术交底→搭设及检查验收→检测及拆除。

4.1BIM主体结构模型建立

在BIM建模软件中依据图纸创建好楼层标高，再利用建设单位提供的二维设计图纸，将二维图纸导入BIM建模软件中，通过识别选取相应构件的图层，分别创建出相应的三维信息构件。

4.2支模体系选择

通过BIM模板工程设计软件，将导出的PBIM文件导入至模板工程设计软件，将相同构件进行合并，分割等处理；依据相关规范标准，地方文件、施工组织设计、项目实际情况选择合适的模板支撑体系，本项目以轮扣架支撑体系为例。在BIM模板工程设计软件设置好相应的架体参数、计算参数、构造做法及杆件材料参数。

4.3高支模区域识别

BIM模板工程设计软件可基于信息模型，通过设定高支模筛选条件从而实现自动将高支模区域识别并在模型中高亮显示区域，同时导出高支模区域汇总表，使高大支模区域位置一目了然

。

4.4支撑架设计与优化

（1）模板配置：设置好配模规则、模板周转规则，设置好相应的参数后，BIM模板工程设计软件可智能布置墙、柱、梁、板等构件的模板及相应的主龙骨、次龙骨、对拉杆；对每块模板可以进行编号、尺寸统计、使用部位等信息进行表达，现场可直接按该材料表进行模板下料。

（2）支架布置：依据计算参数、构造做法、杆件材料及智能布置规则内的各类参数，BIM软件可计算布置选中构件的架体。对于复杂部位、软件识别有错误的部位可进行手动布置调整。通过连墙件和剪刀撑布置功能模块，可快速完成剪刀撑连墙件的设置。通过支架编辑功能，可对已经布置好的支架进行加密、偏移、关联、拉通等进行手动调整。

4.5架体验算

完成模板支撑体系BIM信息后，需要对该体系进行安全验算，对验算不符合要求的部位进行手动调整，同时对于一些特大梁应进行单独设计及计算。

4.6方案编辑

通过软件的成果导出模块可选择需要的内容进行成果输出，其中包括支模架搭设参数图；立杆、墙柱平面图；自定义的剖面图、大样图；计算书、方案书、材料表等。同时可以输出模板配料表，每个模板均有独自的编号和使用部位，现场可通过配料表对现场模板进行统一加工，分类打包使用到现场。

4.7可视化技术交底

统的技术交底主要是通过书面和口头讲授的方式进行，内容常以理论知识、操作流程等为主，给人的直接感受较为抽象和概念化，容易造成理解上的偏差，从而导致交底内容要点不能被有效落实，也使得安全交底流于形式。本工程通过通过直观形象的3D模型、施工动画、细部节点展示等进行可视化交底，将规范内容以一种生动形象的方式传递给劳务班组，让参建人员更好的掌握支模施工的材料要求、技术要点、工艺流程，同时加深了对安全操作和各项注意事项的理解。

4.8支模架搭设及检查验收

将一系列BIM输出成果完成交底工作后，深入现场指导现场实施，依据高支模区域识别合理安排值班人员；依据最终完成的施工方案控制材料进场质量及数量；依据导出的模板配料表进行现场模板统一加工并按照配模图将带有编号的模板安装到指定位置；依据生成的支模架施工图指导现场支模架搭设。

5效益分析

5.1经济效益

定量测算 BIM 价值主要从可度量的点出发进行计算[1]，为了测算的方便进行简单基数假设，例如木工330元/d，管理层一般计算300 /d（按照项目经理、技术总工、合约经理三个核心岗位平均工资计算），其他一般管理层按照 200元/d，模板支架及辅材按37元/m2（不含人工）计算，BIM应用在各阶段产生的工期效益进行保守估算，BIM应用综合效益分析表如下：

表1综合效益分析表

5.2社会效益

BIM技术优化设计后的模板方案可以用三维可视化的方式向技术人员和施工人员进行技术交底，使得方案更加通俗易懂，简单直观。将BIM技术与模板支撑体系融合后，对于建筑行业材料、质量、安全、进度等方面的管控都有着极大的提高，符合绿色施工和智慧建造的理念。同时BIM技术的应用，也在推动着建筑行业的科技发展与创新，推动着中国社会建造方式变革的历史进程。

6结 语

通过基于BIM的混凝土支模体系技术研究发现，BIM技术基于其独有的特点与优势能与混凝土支模体系施工管理进行很好的融合。通过BIM技术的高支模区域识别、支撑体系设计优化、三维可视化模型、物料表导出、图纸导出等功能，有效的解决了传统管理模式中危大部位识别不准确、技术交底效果差、现场材料随意加工、管理效率底等问题。

本研究从减少返工、决策辅助、工作效率、质量安全四个角度对BIM技术应用产生的效益进行量化估算，数据对比分析后发现基于BIM的混凝土支模体系施工管理在节约材料、节省人工、质量安全管理水平提升等方面效果显著。主要体现在以下几个方面：

（1）支撑体系设计与优化：通过BIM技术快速完成混凝土模板支撑体系的设计与优化，并完成方案编制，大幅节省了技术人员方案编制时间，提升了方案设计阶段的工作效率与方案质量。

（2）用料设计：利用BIM技术是混凝土模板支撑体系在符合规范的前提下达到材料设计用量最优，从源头上避免了材料的超耗；同时利用BIM技术的材料表生成功能，基于导出的材料表进行采购、加工，最大程避免材料损耗。

（3）施工过程中的质量、安全风险管理：利用BIM三维模型对现场人员进行可视化技术交底，非技术人员也能清楚的理解设计方案，有效的提升现场施工质量，很大程度上减少了现场的返工现象。基于BIM

移动端平台，管理人员在移动端利用模型对现场进行对照检查，同时利用BIM技术的危大工程识别功能，可让管理人员快速准确的确定管理重点，大幅提升了管理效率。

此次研究还存在些许不足，例如对于BIM技术效益的量化分析测算不够精细，产生的社会效益无法进行定量分析等问题需进一步探讨研究。但通过此次研究可以确定BIM技术在混凝土支模体系施工管理中的应用前景非常广阔。

参考文献(References)：

[1]吕新伟，李建东，刘锦涛.BIM技术应用综合效益分析[J].山西建筑，2015， 41（33）：244–245。