BIM技术在建筑铝合金模板工程中的应用

夏凡，文帅

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

建筑领域所涉事项繁杂，对各项作业协同性要求高。为此，借助互联网技术开发出一系列的新技术、新模型，尤其是在设计与施工模型方面，对提高施工工艺水平、改善管理效率具有重要意义。如今借助BIM技术能够对施工图进行动态管理，如添加新信息、完善设计图，并将相关更新及时展现。结合某住宅项目，应用BIM技术对铝合金模设计与管理进行探析[1-3]。

2 铝合金模板的发展和应用

在二战结束后，全世界重建工程规模十分庞大，推动了建筑技术的快速进步。其中，美国在这一领域独占鳌头，于50年代最先使用铝合金模板，很快便在欧美地区得以推广。从60年代开始，在韩国、新加坡等新兴国家广泛应用，并进一步得到其他国家级地区的认可。从20世纪90年代开始，中国经济增长飞速，建筑形式越来越现代，高层、超高层建筑大量出现。与此同时，对建筑模板技术标准也有更高要求。另外，对建筑材料类型、模板等建筑设备的设计形式也有了新的要求。在这一背景下，铝合金模板技术被国内建筑行业所关注，并由深圳市某建筑工程率先采用。很快，在广州、珠海、厦门、宁波等南方城市得以扩大应用。2000年以后，随着万科项目开始大规模运用铝合金模板技术，在我国北部地区的应用也快速扩散开来。从最近几年的情况来看，建筑领域已经基本将传统材质的模板淘汰，取而代之的是铝合金模板。事实证明，铝合金模板不仅提高了施工效率，同时也取得良好的安全、环保以及经济效益。在环保要求日趋严格的今天，普及铝合金模板，降低木模板在工程中的运用，符合可持续发展要求；与胶合板模板相比较，能够提升结构的稳定性，便于施工且确保安全；相比较于纵向结构件，不会出现错位现象，装卸过程也更为模块化，不会影响工程进度；与传统模板类型相比，可提高建筑外观质量，尤其是具有更好的平整度、垂直度。在工程实践中，大型商业地产项目尤其青睐铝合金模板，除了看重其装卸效率，更为关注的是其在工程成本控制方面的运用。

3 BIM技术在铝合金模板施工中应用

3.1 工程概况

本文所研究项目为商业住宅项目，包括4栋高层住宅，总面积为30126m2。在施工中，对其中的3号楼采用铝合金模板，工程面积约为10553m2。结合项目资料以及现场考察发现，3号楼临近主干道，施工空间的面积较为局促；负责3号楼的项目部首次运用BIM技术，也是首次应用铝合金模板技术。项目部十分重视此工程，为了施工环节顺利安全，就如何进行临时道路、施工设施布置等进行了BIM预演，以求工区之间不构成施工过程冲突。

3.2 图纸优化及技术交底

在以往的铝合金模板生产流程中，厂家与施工方的技术细节沟通主要依赖于CAD图纸。该方式的弊端在于，图纸设计方案仍然与现场施工条件存在偏差，设计图纸一旦交付便无法修改，而在此之前的沟通也难以实现动态同步。在BIM技术得以推广后，施工方能够与厂家就三维模型进行解读、分析，可最大程度地发现工程中存在的漏洞。在及时发现异常情况后，可以进行高效沟通并将修改情况同步更新到三维模型中。在图纸设计完成后，借助BIM技术，施工方和厂家均能够多次进行预拼装操作。一方面可以提升一次配模准确率，另一方面可以提升施工方拼装的熟练程度，避免在施工操作时出现拼装错误而造成后续的工程拆除。在技术交底环节，BIM技术所发挥的作用同样十分突出。在传统施工环境下，技术交底主要为图纸及相关文字说明。这些资料不仅较为抽象，而且当现场施工人员技术知识储备或者经验不足，可能对施工内容理解出现偏差。实践也证明，无论是现场管理人员，还是施工人员，在第一次接触到铝模工艺的资料时均有一定的理解困难，必然会对后续施工环节造成不利影响。在该工程中，运用BIM技术的三维呈现功能，将相关技术细节以直观易懂的方式呈送给管理人员以及施工人员，可提高其接受程度。从应用效果来看，由于三维模型将难以观察到的项目难点提前呈现，大大改善了交底成效；一线施工人员可以更透彻地理解工艺，能够避免现场窝工现象，从而可保障施工效率。

3.3 解决后期抹灰和成品交房的技术处理

在传统施工环境下，需要作抹灰处理，这很容易出现质量瑕疵，从而引发业主投诉。然而在该工程中，表面可为免抹灰，相关投诉问题也就不复存在。借助BIM技术，不必等到施工完整后再评估抹灰质量，而是可以就剪力墙及砌体交接位置进行模拟，以便找到最佳方案。就该工程而言，经过模拟预演剪力墙及砌体交接处，确定如下施工方案：剪力墙体平面两侧分别作凹进10mm处理。相比较于原定方案，剪力墙与砌体的切入量不再是200mm，而被优化为180mm。在通报建设、设计单位后，在BIM三维模型中更新该参数，模板厂家收到更新后的加工方案。

在施工前，需要做好如下准备工作：用厚度3mm美纹纸覆盖砌体，其目的是避免铝合金模板施工时对墙面造成污染。在后续砌体抹灰作业时，基于BIM模型给出的施工参数，可确保高标准的平整度，提升工程的美观度。仅在抹灰环节，经过财务核算模块预估，能够将单位面积成本降低20元左右。另外，还对提高室内面积使用效率有积极作用，如果某户型面积为100m2，则至少可增加3m2。

3.4 外墙及门窗设计

在窗户部位施工时，传统施工工艺通常是采用砌体结构，而基于BIM技术则可更改为混凝土浇筑。该施工工艺可减少砌墙所耗费工期，改善窗户防护效果，还可以避免出现窗户与窗洞之间缝隙所引起的雨水渗入。借助BIM技术的优化，在窗户外部会有一个专防止外水进入的企口（见图1）。由于是一次性浇筑，整体结构完整，坚固且密封性较好，加之设计了向外反水坡度，进一步提高了雨水渗漏阻挡效果。

图1 窗户部位企口

工程中，全部门窗部位均为一次性浇筑，均匀性良好，不存在沉降隐患，斜向裂纹也可以避免。在传统施工工艺中，由于门窗部位的施工衔接，加之砌体施工会造成结构松动，因此也收到较多住户的投诉。在以往的施工工艺中，铝合金模板要考虑到门及梁高度差异问题。为此，设计人员需要逐一计算挂梁的距离，工作量大，而且出错概率高。借助BIM建模技术，对梁部高度的优化计算替代了人工处理，计算具有智能化、自动化特征，几乎不存在计算层面错误，可避免后续施工差错。

4 结语

某商业住宅项目结合BIM技术，就如何进行图纸设计进行讨论，从建筑外观质量、建筑门窗安装等层面入手，最终建立起高标准的铝合金模板模型。在进一步考察施工现场后，笔者认为若要在其他类似项目中推广，需注意如下问题：

①BIM专业小组的组建，充分考虑甲方要求，并与设计、建设等部门做好技术层面沟通；

②及时了解工程变更情况，在BIM模型中更新参数，应取得有关单位同意，方可出施工图；

③生产单位要严格遵循BIM模型图的说明文件，各分包单位要进行预拼装模拟，然后方可生产，并邀请施工单位验收进场；

④对于铝合金模板施工方案重难点，借助BIM技术做三维展示以及动画说明。