BIM技術(shù)在鋁合金模板工程的應(yīng)用研究

張雙喜，鐘 鳴，徐 可，宋 昊

(1.中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030024;2.許昌學(xué)院 土木工程學(xué)院，河南 許昌 461000)

0 前 言

建筑產(chǎn)業(yè)是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，近些年來，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了強(qiáng)勁支撐。為了進(jìn)一步加快建筑業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型，2020年7月，住建部等13個(gè)部門聯(lián)合頒布的《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》明確提出，到2025年，我國(guó)建筑工業(yè)化、數(shù)字化等發(fā)展水平顯著提高，生產(chǎn)效率明顯提升，能源資源消耗大幅下降。到2035年，達(dá)到世界領(lǐng)先水平，進(jìn)入智能化建造的世界強(qiáng)國(guó)行列。

模板工程是保障工程施工質(zhì)量、提高施工效率、節(jié)能環(huán)保的一項(xiàng)重要內(nèi)容，發(fā)展模板工程專業(yè)化是必然趨勢(shì)，也是升級(jí)建業(yè)產(chǎn)業(yè)必要組成部分。目前，鋁合金模板作為重要的新型模板，實(shí)踐證明該模板不但能夠節(jié)能環(huán)保、改善施工環(huán)境，而且還能提質(zhì)提效，節(jié)約成本，并具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[1]?；阡X合金模板系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠等優(yōu)勢(shì)，已在建筑施工領(lǐng)域得到大力的推廣。近幾年來，鋁合金模板逐漸成為建筑行業(yè)中非常重要建筑材料，產(chǎn)銷量增長(zhǎng)的勢(shì)頭也尤為突出，越來越受到高層、超高層建筑模板工程的青睞[2]。雖然鋁合金模板逐漸廣泛應(yīng)用，施工過程中如果措施不到位，也有可能造成事故的發(fā)生，存在的不足之處也需要結(jié)合新技術(shù)進(jìn)行解決。

BIM(建筑信息模型)是在CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))技術(shù)后在建筑行業(yè)中出現(xiàn)的非常重要的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。BIM技術(shù)能夠提供新的理念和技術(shù)，在整個(gè)建筑工程過程中得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)模式的轉(zhuǎn)變、優(yōu)化和升級(jí)，在建筑應(yīng)用中具有仿真可視化、數(shù)據(jù)化等優(yōu)勢(shì)，具有巨大的推廣空間，并極大地提升了設(shè)計(jì)效率，提升項(xiàng)目管理能力，對(duì)于建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著極為深遠(yuǎn)的影響。在建筑產(chǎn)業(yè)模板工程當(dāng)中，可利用BIM技術(shù)進(jìn)行建模、配模，增強(qiáng)模板在施工過程中的精細(xì)化調(diào)整的水平[3]。

因此，如將BIM技術(shù)與鋁合金模板系統(tǒng)有效結(jié)合，將能夠很好地提高綜合設(shè)計(jì)和施工水平，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化操作，提質(zhì)提效，適合大力推廣應(yīng)用。

1 鋁合金模板發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 鋁合金模板的特點(diǎn)

鋁合金模板主要由鋁面板、支架、緊固附件等構(gòu)成。施工前需要根據(jù)圖紙經(jīng)過深化設(shè)計(jì)將模板標(biāo)準(zhǔn)化、定位化等，隨后廠家按照鋁合金模板的設(shè)計(jì)圖進(jìn)行加工，驗(yàn)收合格并送往施工現(xiàn)場(chǎng)，并在施工現(xiàn)場(chǎng)完成拼接組裝。相較于傳統(tǒng)模板，鋁合金模板的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)用均具有技術(shù)上的革新，能有效地推動(dòng)裝配式混凝土技術(shù)的發(fā)展，也是建筑業(yè)技術(shù)工業(yè)化的體現(xiàn)[4]。相較于傳統(tǒng)模板[5]，具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1)施工周期縮短，操作方便。拆卸快捷，組裝簡(jiǎn)單方便，并且可進(jìn)行流水線施工，提高工程的施工進(jìn)度，節(jié)約成本。

2)可重復(fù)利用，回收率高。雖然初次投入較高，但一套模板在規(guī)范操作施工情況下可重復(fù)利用數(shù)百次，大大節(jié)省平均成本，模板可回收再利用，減少?gòu)U棄。

3)模板承載力高，穩(wěn)定性好，安全性強(qiáng)。鋁合金模板承載力較高，能夠滿足大部分工程需要，不易燃、不生銹，減少安全隱患。

4)通用性好，應(yīng)用范圍廣?？筛鶕?jù)工程需要，采用不同規(guī)格板材拼裝，使用過的鋁合金模板，可根據(jù)工程需要快速改造，并適用于建筑的各個(gè)部位。

除以上顯著優(yōu)點(diǎn)之外，鋁合金模板還具有減少拼縫，精度高，拆模后外觀好，降低抹灰成本；現(xiàn)場(chǎng)施工垃圾少；回收價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)。鋁合金模板具有很多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在一些不足，主要表現(xiàn)如下。

1)設(shè)計(jì)前需要反復(fù)校核，后期不宜設(shè)計(jì)變更過大。

2)后期改造成本大，一旦前期設(shè)計(jì)不當(dāng)，返廠加工時(shí)間較長(zhǎng)，影響工期。

3)外立面需少做線條，由于線腳容易造成破損的情況，線腳尺寸應(yīng)控制在適當(dāng)尺寸范圍內(nèi)。

4)整個(gè)工程中鋁合金模板構(gòu)件繁多，在施工應(yīng)用時(shí)容易出錯(cuò)。

1.2 鋁合金模板的發(fā)展

鋁合金模板首次出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代的美國(guó)，后來在加拿大、韓國(guó)等很多國(guó)家得到發(fā)展。我國(guó)于20世紀(jì)80年代首次在深圳、東莞等城市使用鋁合金模板，隨著“綠色、環(huán)保、節(jié)能”等政策的頒布，鋁合金模板逐步受到建筑行業(yè)的重視。2013年，廣東、湖北等省將其列入建筑行業(yè)的施工定額。2016年，住建部又頒布了建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。近幾年來，鋁合金模板由于具有綜合性的優(yōu)勢(shì)，其產(chǎn)能也呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，除了滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，已經(jīng)有多家公司開始出口國(guó)外。截止2019年底，我國(guó)共有鋁合金模板相關(guān)企業(yè)近1 200家，我國(guó)也成為了世界上最大的鋁合金模板生產(chǎn)地和應(yīng)用市場(chǎng)。數(shù)據(jù)顯示：鋁合金模板2014年的產(chǎn)能僅為250萬m2左右，相對(duì)產(chǎn)能還較低，而到了2019年底產(chǎn)能則達(dá)了6 500萬m2左右；2014年我國(guó)的供需100萬m2左右，到了2019年需求量4 850萬m2左右[6]。在未來，國(guó)內(nèi)外供需方面還具有巨大的潛力。

目前我國(guó)還沒有建立完全統(tǒng)一的鋁合金模板系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)影響到標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和通用性，從而降低了綜合效益，因此，仍需繼續(xù)優(yōu)化升級(jí)，加快工業(yè)化生產(chǎn)。

2 BIM技術(shù)在鋁合金模板工程中的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM是以三維設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的復(fù)合型技術(shù)，繼CAD之后又一革新，能夠數(shù)字信息為載體，將所有建筑信息貫穿在建筑的全生命周期當(dāng)中，可進(jìn)行虛擬仿真，制作動(dòng)畫，結(jié)合各個(gè)專業(yè)綜合分析，優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工、監(jiān)控運(yùn)用過程等[7]。主要優(yōu)點(diǎn)如下。

1)三維綜合設(shè)計(jì)性強(qiáng)。支持多專業(yè)、多系統(tǒng)共同設(shè)計(jì)，避免圖紙差錯(cuò)，改善設(shè)計(jì)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

2)可視化、直觀化強(qiáng)。對(duì)于設(shè)計(jì)人員，能夠直觀地查看成型方式和效果。

3)虛擬仿真效果好?？稍跀?shù)字虛擬中提前實(shí)現(xiàn)建筑的過程和結(jié)果，可對(duì)各個(gè)部件提前編好號(hào)碼，指導(dǎo)施工，能夠最大限度減少錯(cuò)誤的產(chǎn)生。

同樣，BIM技術(shù)也存在一些不足，如初期投入大，需要培訓(xùn)專業(yè)技術(shù)人員，設(shè)計(jì)軟件不夠統(tǒng)一等。

2.2 BIM技術(shù)在鋁合金模板工程中的應(yīng)用

鋁合金模板符合建筑業(yè)工業(yè)化的理念，具有強(qiáng)勁的發(fā)展空間，對(duì)于存在的不足之處也是需要亟待解決的問題，結(jié)合BIM技術(shù)信息化、可視化等優(yōu)勢(shì)可以得到有效解決[7]。如能將BIM技術(shù)有效的應(yīng)用到鋁合金模板的整體設(shè)計(jì)、配模、工程施工的全過程，則能夠提高前期鋁合金模板的設(shè)計(jì)效率，優(yōu)化生產(chǎn)模板的整體配置，提升整體管理水平，規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)施工操作[8]?？刹捎米灾鏖_發(fā)三維數(shù)字建模，完成主體數(shù)據(jù)與鋁合金模板設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)接和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的傳遞，呈現(xiàn)可視化的施工動(dòng)畫模擬，對(duì)模板設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查，來提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和工作效率?？蛇M(jìn)行模板局部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)，如模板支撐體系，K板接茬等。操作歸納如下。

1)設(shè)計(jì)時(shí)，將工程需要的全部鋁合金模板標(biāo)準(zhǔn)化、信息化，將各組成部分模板、配件等一體化，盡量減少整體模板使用總量。

2)施工前，輸出模板、配件等信息清單，到工廠加工生產(chǎn)，可對(duì)每個(gè)部件編上號(hào)碼。先在工廠內(nèi)進(jìn)行試裝，避免出現(xiàn)不必要的誤差和疏漏。

3)施工時(shí)，可利用BIM及相關(guān)技術(shù)制作的施工操作視頻，對(duì)操作工人進(jìn)行培訓(xùn)，并指導(dǎo)施工。

將兩者有效結(jié)合，不但可以保障工程施工質(zhì)量，而且能夠提高施工效率。

3 結(jié) 語(yǔ)

為了完成具備世界領(lǐng)先核心競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)入智能建造世界強(qiáng)國(guó)行列的目標(biāo)，在建筑行業(yè)工業(yè)化、數(shù)字化等轉(zhuǎn)型升級(jí)過程當(dāng)中，更要重視能源和資源的利用，重視標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，以提質(zhì)增效。模板工程作為建筑產(chǎn)業(yè)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，應(yīng)利用好BIM技術(shù)的信息化、立體化優(yōu)勢(shì)，來充分發(fā)揮鋁合金模板在建筑工業(yè)化中的潛能，將BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)貫穿到鋁合金模板設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)整個(gè)過程中，有機(jī)地進(jìn)行結(jié)合，解決鋁合金模板尚有的不足，更大程度地發(fā)揮鋁合金模板的優(yōu)點(diǎn)，可以產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，不但可以保障施工質(zhì)量，提高效率，而且能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、持續(xù)健康的發(fā)展。

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