基于BIM技术的铝模板设计与施工

臧伟强

(上海建工一建集团有限公司, 上海 200000)

高层住宅施工中，铝模板体系在提升工效、确保质量、绿色环保等方面均具有明显优势。铝模板设计研发及施工应用，是建筑行业一次大的发展，是建设部推广应用的节能、环保工艺，越来越受到众多房产开发商和建筑承包商的重视。由于是新技术，目前铝模板在设计施工方面存在着设计周期长、配模不合理、现场管理差、周转损耗大、工人技术参差不齐等情况。而BIM技术具有可视化、直观性、可模拟施工等特点，将BIM技术应用于铝模板体系的设计、配模、施工中，通过相关软件及网络平台进行数据连通，将BIM技术与铝模板的设计、模拟、施工相结合，能提高设计效率，优化模板配置；通过模拟施工能进一步提高模板施工管理水平；通过可视化交底，能规范和提高操作工人的技术水平。基于BIM技术的铝模版模板设计与施工，是结合BIM与铝模板体系优点的一项新技术，对于推广应用铝模板具有积极的意义。

1　工程概况

保利林语溪项目位于四川省成都市成华区龙潭街道，总建筑面积约11.064 8×104m2，地上建筑面积约7.516 3×104m2。其中6、7、13～15号楼为28～32层剪力墙结构高层住宅，建筑高度99.5 m，住宅层高3.0 m。在13#～15#楼采用铝模板体系，我们将BIM技术应用于铝模板的设计、配模、管理和实施等过程中，取得了良好的效果。

2　技术原理与技术特点

首先运用BIM技术建立结构、装饰装修、水电管线的三维模型，并且根据设计图纸要求，结合结构图、建筑图和节点详图及施工规范对铝模板施工的建筑主体结构、外墙装饰节点设计优化，对水电管道、管线、预留孔洞进行碰撞检查，并作进一步设计优化，以便于铝模板的规格型号统一，减少铝模板的特异型号，利于铝模板施工。在后期施工中结合BIM技术 ，铝模板与施工现场能更好地相匹配，管理更高效便捷，施工质量和施工进度都得到充分的保证和显著提高。基于BIM技术的铝模板设计与施工，具有以下技术特点

(1)协同作用，专业内多成员间、多专业、多系统间的三维协同设计，避免不必要的图纸错误，提高设计质量和效率。

(2)可视化，建筑描述通俗化、三维直观化，对铝模板新接触施工技术人员特别是施工人员，可直观地了解施工成型方式和效果。

(3)模拟，将建造过程与结果，在数字虚拟世界中预先实现，可以最大限度减少未来真实结构中的错误。

3　基于BIM技术高层建筑铝模板设计与应用

3.1　三维设计软件

通过比较CAD软件设计铝模板的特点、神机妙算软件设计铝模板的特点、ArchiCAD软件设计铝模板的特点，结合实际分析对比的情况，选用ArchiCAD设计软件。

3.2　铝模板设计

3.2.1建立铝模板构件数据库

在ArchiCAD设计软件中，建立铝模板构件基础数据库，该数据库是具有参数的构件的集合，不再是CAD图纸中的线框和文字的组合。参数化构件减少了设计人员配模时模板框和构件信息不匹配的担心，可以专心于配模合理性的工作。其次极大减少模板配模的检查量，设计人员不会将检查的重点放在构件的大、小规格上，更多地检查孔位匹配情况，构件标准率的多少等问题上。

3.2.2建结构模型

建立结构BIM模型，特别是将深化后的门垛、线条、下挂、楼梯和结构主体在软件中建出模型。标注板厚、梁截面、下挂截面及长度，软件中的标注文字会与构件截面的修改联动，构件截面信息在平面视图中一目了然，同时避免频繁修改模型中不必要的错误修改。

3.2.3楼面铝模板设计

在结构模型上进行楼面板配模。首先在标准房间确定楼面转角的下口标高，将所有标准房间的转角下口标高统一，以便于在配墙模板时统一使用一种标准的板型。调取转角对象，并设定它适应的长、宽、高，具体标高位置等一系列参数，最终将对象通过复制、粘贴等手段在平面图中放置正确。然后进行平板铺设。在平面图模式下，设定模板长、宽、高，具体标高位置等一系列参数，最终将对象通过复制、粘贴等手段在平面图中放置正确，后切换到3D模式下，确认是否配模正确。最后用相同的方式配置有沉降的房间，由于沉降位置有多种复杂关系，可以在模型中切换3D模式来思考配模，大大节约配模时间和错误率。

3.2.4梁铝模板设计

楼面板配模结束后，就已经确认了梁底和梁侧需要模板的宽度和高度，因此，只需要配合在2D模式下放正确模板位置，在3D模式下确认标高，就可以准确无误地配置模板。配模方式和配楼面板是一样的，调取构件,并设置参数。

3.2.5墙铝模板设计

梁板配模结束后，就已经确定梁底和梁侧和墙面交接位置，标准墙模板的高度。因此，只需要配合在2D模式下放正确墙模板位置，利用阵列尽量多放标准模板，并做到墙两边的模板对称布置，最后在3D模式下确认高度，并进行精确配置模板。

3.2.6楼梯铝模板设计

3.2.7复杂节点部位铝模板设计

铝模板设计中最需要考虑的就是复杂节点的设计配模，因为种类和数量的繁杂，直接关系到施工拆模的难易程度，后期加固难易度等。传统的CAD的配模方式，需要结合墙柱、梁、板所有的配模图来确定图纸设计方案，后期容易出现很多设计问题。通过使用ArchiCAD，可以直观地显示复杂节点配模，实时修改配模构件，提前发现并解决传统设计方式后期易出现的设计问题。下面有一些复杂节点的图例，通过软件优化后，都取得了满意的结果(图1、图2)。

图1　复杂节点配模一

图2　复杂节点配模二

3.2.8铝模板设计配模检查校对及优化

3.2.8.1尺寸检查

ArchiCAD软件中的线框大小是和尺寸数据是联动的，通过参数设置，改变模板长度，代表模板的线框就会自动改变大小，不需要再去量尺寸重新核对，大大减少校对时间(图3)。

图3　构件尺寸参数

3.2.8.2模板碰撞检查

在BIM软件三维视图中，校对人员可以很直观地发现模板拼接处是否有冲突的地方。如果校对人员发现上图中两块梁板重叠的情况，就可以通过拖动图中梁板上的红点到正确长度的位置，同时，该板的尺寸标注也会同时修改。铝合金模板可视化模型给校对人员在校对模板拼接是否正确时带来极大的便利，降低重复工作量，大大提高校对效率，可以将不正确的尺寸标注导致的模板配模错误率降到零(图4)。

图4　梁模板重叠碰撞

3.2.8.3模板长度不够

校对人员不用核对混凝土梁的长度是否与梁侧模板尺寸是否一致，直接在三维视图中就可直观发现梁侧模板长度不够，直接在三维视图中拖动梁侧模板至拼接位置就好了，省时又省力(图5)。

2.3.2 注意红色歌谣等体裁类别文艺作品的收集。第二次国内革命战争时期，为适应革命形势的需要，曾产生了一种新的民歌样式——红色歌谣。该时期的湘西红色歌谣发展到鼎盛，数量众多，内容丰富，翔实而广泛地记录了当时的社会历史变革状况。可以利用湘鄂川黔文化艺术馆等现有红色文献资源，重点收集红色歌曲、剧目等艺术文献。

图5　梁模板长度不够

3.2.8.4漏设模板

可以在铝模板三维模型中直观地发现缺少的模板，运用ArchiCAD的联动功能，直接就可以补上缺少的模板。

3.3　基于BIM技术的铝模板应用

3.3.1生成铝模板构件清单

在ArchiCAD构件清单的提取是极为便捷的，能够快速地提供给生产清单，清单中可以准确到构件的个数、重量、面积等物理属性。每一种类型的模板清单分列提量，这对于生产安排也是极为便捷。构件清单中的数字与模型中的模板联动，更改模型中的构件尺寸，清单中的数据自动更改。将构件清单交给铝模板加工商，按照清单生产铝合金模板。

3.3.2基于BIM技术进行铝模板三维交底

利用可视化三维模型直观、明确、形象、详细地介绍工程项目铝模板的技术特点和复杂节点的做法。高质量完成施工技术交底工作，指导施工现场铝模板安装(图6)。

图6　三维交底

3.3.3基于BIM技术进行铝模板现场指导

在铝模板试拼装时，技术人员现场利用手机中BIMx软件来阅读超级模型图纸(包括了带有信息的3D模型，带有平面、立面图纸、剖面图等)，让工人直观地看到完成后的形状及模板信息，进行拼装(图7)。铝模板三维模型降低了工人及专业工长的学习难度，提高了铝模板施工的施工质量。

图7　手机上的视图

4　成果及经济效益分析

(1)使用BIM技术建立专业三维模型，将专业模型整合，进行三维模型碰撞检查，研究优化综合布线、孔洞预留；优化避难层、顶层与标准层、二次结构；优化外墙立面装饰节点线条。进行优化设计，统一铝模板规格型号，降低施工难度，降低铝模板使用成本，提高铝模板使用经济效益。

(2)使用该科技成果技术应用BIM技术，进行铝模板三维协同设计，加快了铝模板设计效率；通过分区提料及三维交底，提高铝模板制作、试拼装的质量精度，降低了差错率，减少了返工。

(3)使用该科技成果技术应用铝模板高层建筑施工，铝模板周转使用次数多，平均使用成本低，施工方便，结构几何尺寸偏差小，减少抹灰层，降低装饰装修成本，提高了建筑结构的外观质量。

5　结束语

BIM新技术在林语溪项目中的应用和技术创新， 13#楼提前完成主体结构封顶，为业主交房赢得了充足的时间，为业主创造效益提供了可靠的保证。

基于BIM技术的铝模版模板设计与施工，是结合BIM与铝模板体系优点的一项新技术，该技术在铝合金模板的设计、配模优化、加工、库存，以及在施工中的碰撞检查、可视化交底、可视化质检等方面，比传统的二维软件设计，人工排查具有极大的技术优势，能更好地提升铝模板的使用效率，降低使用成本。 在国家大力推行BIM技术、铝模板施工技术应用的形势下，基于BIM技术高层建筑铝模板设计施工技术研究及应用，在建筑工程中具有很广的应用前景。