臧偉強(qiáng)
(上海建工一建集團(tuán)有限公司, 上海 200000)
高層住宅施工中，鋁模板體系在提升工效、確保質(zhì)量、綠色環(huán)保等方面均具有明顯優(yōu)勢。鋁模板設(shè)計研發(fā)及施工應(yīng)用，是建筑行業(yè)一次大的發(fā)展，是建設(shè)部推廣應(yīng)用的節(jié)能、環(huán)保工藝，越來越受到眾多房產(chǎn)開發(fā)商和建筑承包商的重視。由于是新技術(shù)，目前鋁模板在設(shè)計施工方面存在著設(shè)計周期長、配模不合理、現(xiàn)場管理差、周轉(zhuǎn)損耗大、工人技術(shù)參差不齊等情況。而BIM技術(shù)具有可視化、直觀性、可模擬施工等特點(diǎn)，將BIM技術(shù)應(yīng)用于鋁模板體系的設(shè)計、配模、施工中，通過相關(guān)軟件及網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)連通，將BIM技術(shù)與鋁模板的設(shè)計、模擬、施工相結(jié)合，能提高設(shè)計效率，優(yōu)化模板配置；通過模擬施工能進(jìn)一步提高模板施工管理水平；通過可視化交底，能規(guī)范和提高操作工人的技術(shù)水平。基于BIM技術(shù)的鋁模版模板設(shè)計與施工，是結(jié)合BIM與鋁模板體系優(yōu)點(diǎn)的一項新技術(shù)，對于推廣應(yīng)用鋁模板具有積極的意義。
保利林語溪項目位于四川省成都市成華區(qū)龍?zhí)督值溃偨ㄖ娣e約11.064 8×104m2，地上建筑面積約7.516 3×104m2。其中6、7、13～15號樓為28～32層剪力墻結(jié)構(gòu)高層住宅，建筑高度99.5 m，住宅層高3.0 m。在13#～15#樓采用鋁模板體系，我們將BIM技術(shù)應(yīng)用于鋁模板的設(shè)計、配模、管理和實施等過程中，取得了良好的效果。
首先運(yùn)用BIM技術(shù)建立結(jié)構(gòu)、裝飾裝修、水電管線的三維模型，并且根據(jù)設(shè)計圖紙要求，結(jié)合結(jié)構(gòu)圖、建筑圖和節(jié)點(diǎn)詳圖及施工規(guī)范對鋁模板施工的建筑主體結(jié)構(gòu)、外墻裝飾節(jié)點(diǎn)設(shè)計優(yōu)化，對水電管道、管線、預(yù)留孔洞進(jìn)行碰撞檢查，并作進(jìn)一步設(shè)計優(yōu)化，以便于鋁模板的規(guī)格型號統(tǒng)一，減少鋁模板的特異型號，利于鋁模板施工。在后期施工中結(jié)合BIM技術(shù) ，鋁模板與施工現(xiàn)場能更好地相匹配，管理更高效便捷，施工質(zhì)量和施工進(jìn)度都得到充分的保證和顯著提高?；贐IM技術(shù)的鋁模板設(shè)計與施工，具有以下技術(shù)特點(diǎn)
(1)協(xié)同作用，專業(yè)內(nèi)多成員間、多專業(yè)、多系統(tǒng)間的三維協(xié)同設(shè)計，避免不必要的圖紙錯誤，提高設(shè)計質(zhì)量和效率。
(2)可視化，建筑描述通俗化、三維直觀化，對鋁模板新接觸施工技術(shù)人員特別是施工人員，可直觀地了解施工成型方式和效果。
(3)模擬，將建造過程與結(jié)果，在數(shù)字虛擬世界中預(yù)先實現(xiàn)，可以最大限度減少未來真實結(jié)構(gòu)中的錯誤。
通過比較CAD軟件設(shè)計鋁模板的特點(diǎn)、神機(jī)妙算軟件設(shè)計鋁模板的特點(diǎn)、ArchiCAD軟件設(shè)計鋁模板的特點(diǎn)，結(jié)合實際分析對比的情況，選用ArchiCAD設(shè)計軟件。
3.2.1建立鋁模板構(gòu)件數(shù)據(jù)庫
在ArchiCAD設(shè)計軟件中，建立鋁模板構(gòu)件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫是具有參數(shù)的構(gòu)件的集合，不再是CAD圖紙中的線框和文字的組合。參數(shù)化構(gòu)件減少了設(shè)計人員配模時模板框和構(gòu)件信息不匹配的擔(dān)心，可以專心于配模合理性的工作。其次極大減少模板配模的檢查量，設(shè)計人員不會將檢查的重點(diǎn)放在構(gòu)件的大、小規(guī)格上，更多地檢查孔位匹配情況，構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)率的多少等問題上。
3.2.2建結(jié)構(gòu)模型
建立結(jié)構(gòu)BIM模型，特別是將深化后的門垛、線條、下掛、樓梯和結(jié)構(gòu)主體在軟件中建出模型。標(biāo)注板厚、梁截面、下掛截面及長度，軟件中的標(biāo)注文字會與構(gòu)件截面的修改聯(lián)動，構(gòu)件截面信息在平面視圖中一目了然，同時避免頻繁修改模型中不必要的錯誤修改。
3.2.3樓面鋁模板設(shè)計
在結(jié)構(gòu)模型上進(jìn)行樓面板配模。首先在標(biāo)準(zhǔn)房間確定樓面轉(zhuǎn)角的下口標(biāo)高，將所有標(biāo)準(zhǔn)房間的轉(zhuǎn)角下口標(biāo)高統(tǒng)一，以便于在配墻模板時統(tǒng)一使用一種標(biāo)準(zhǔn)的板型。調(diào)取轉(zhuǎn)角對象，并設(shè)定它適應(yīng)的長、寬、高，具體標(biāo)高位置等一系列參數(shù)，最終將對象通過復(fù)制、粘貼等手段在平面圖中放置正確。然后進(jìn)行平板鋪設(shè)。在平面圖模式下，設(shè)定模板長、寬、高，具體標(biāo)高位置等一系列參數(shù)，最終將對象通過復(fù)制、粘貼等手段在平面圖中放置正確，后切換到3D模式下，確認(rèn)是否配模正確。最后用相同的方式配置有沉降的房間，由于沉降位置有多種復(fù)雜關(guān)系，可以在模型中切換3D模式來思考配模，大大節(jié)約配模時間和錯誤率。
3.2.4梁鋁模板設(shè)計
樓面板配模結(jié)束后，就已經(jīng)確認(rèn)了梁底和梁側(cè)需要模板的寬度和高度，因此，只需要配合在2D模式下放正確模板位置，在3D模式下確認(rèn)標(biāo)高，就可以準(zhǔn)確無誤地配置模板。配模方式和配樓面板是一樣的，調(diào)取構(gòu)件,并設(shè)置參數(shù)。
3.2.5墻鋁模板設(shè)計
梁板配模結(jié)束后，就已經(jīng)確定梁底和梁側(cè)和墻面交接位置，標(biāo)準(zhǔn)墻模板的高度。因此，只需要配合在2D模式下放正確墻模板位置，利用陣列盡量多放標(biāo)準(zhǔn)模板，并做到墻兩邊的模板對稱布置，最后在3D模式下確認(rèn)高度，并進(jìn)行精確配置模板。
3.2.6樓梯鋁模板設(shè)計
3.2.7復(fù)雜節(jié)點(diǎn)部位鋁模板設(shè)計
鋁模板設(shè)計中最需要考慮的就是復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的設(shè)計配模，因為種類和數(shù)量的繁雜，直接關(guān)系到施工拆模的難易程度，后期加固難易度等。傳統(tǒng)的CAD的配模方式，需要結(jié)合墻柱、梁、板所有的配模圖來確定圖紙設(shè)計方案，后期容易出現(xiàn)很多設(shè)計問題。通過使用ArchiCAD，可以直觀地顯示復(fù)雜節(jié)點(diǎn)配模，實時修改配模構(gòu)件，提前發(fā)現(xiàn)并解決傳統(tǒng)設(shè)計方式后期易出現(xiàn)的設(shè)計問題。下面有一些復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的圖例，通過軟件優(yōu)化后，都取得了滿意的結(jié)果(圖1、圖2)。
圖1 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)配模一
圖2 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)配模二
3.2.8鋁模板設(shè)計配模檢查校對及優(yōu)化
3.2.8.1尺寸檢查
ArchiCAD軟件中的線框大小是和尺寸數(shù)據(jù)是聯(lián)動的，通過參數(shù)設(shè)置，改變模板長度，代表模板的線框就會自動改變大小，不需要再去量尺寸重新核對，大大減少校對時間(圖3)。
圖3 構(gòu)件尺寸參數(shù)
3.2.8.2模板碰撞檢查
在BIM軟件三維視圖中，校對人員可以很直觀地發(fā)現(xiàn)模板拼接處是否有沖突的地方。如果校對人員發(fā)現(xiàn)上圖中兩塊梁板重疊的情況，就可以通過拖動圖中梁板上的紅點(diǎn)到正確長度的位置，同時，該板的尺寸標(biāo)注也會同時修改。鋁合金模板可視化模型給校對人員在校對模板拼接是否正確時帶來極大的便利，降低重復(fù)工作量，大大提高校對效率，可以將不正確的尺寸標(biāo)注導(dǎo)致的模板配模錯誤率降到零(圖4)。
圖4 梁模板重疊碰撞
3.2.8.3模板長度不夠
校對人員不用核對混凝土梁的長度是否與梁側(cè)模板尺寸是否一致，直接在三維視圖中就可直觀發(fā)現(xiàn)梁側(cè)模板長度不夠，直接在三維視圖中拖動梁側(cè)模板至拼接位置就好了，省時又省力(圖5)。
2.3.2 注意紅色歌謠等體裁類別文藝作品的收集。第二次國內(nèi)革命戰(zhàn)爭時期，為適應(yīng)革命形勢的需要，曾產(chǎn)生了一種新的民歌樣式——紅色歌謠。該時期的湘西紅色歌謠發(fā)展到鼎盛，數(shù)量眾多，內(nèi)容豐富，翔實而廣泛地記錄了當(dāng)時的社會歷史變革狀況?？梢岳孟娑醮ㄇ幕囆g(shù)館等現(xiàn)有紅色文獻(xiàn)資源，重點(diǎn)收集紅色歌曲、劇目等藝術(shù)文獻(xiàn)。
圖5 梁模板長度不夠
3.2.8.4漏設(shè)模板
可以在鋁模板三維模型中直觀地發(fā)現(xiàn)缺少的模板，運(yùn)用ArchiCAD的聯(lián)動功能，直接就可以補(bǔ)上缺少的模板。
3.3.1生成鋁模板構(gòu)件清單
在ArchiCAD構(gòu)件清單的提取是極為便捷的，能夠快速地提供給生產(chǎn)清單，清單中可以準(zhǔn)確到構(gòu)件的個數(shù)、重量、面積等物理屬性。每一種類型的模板清單分列提量，這對于生產(chǎn)安排也是極為便捷。構(gòu)件清單中的數(shù)字與模型中的模板聯(lián)動，更改模型中的構(gòu)件尺寸，清單中的數(shù)據(jù)自動更改。將構(gòu)件清單交給鋁模板加工商，按照清單生產(chǎn)鋁合金模板。
3.3.2基于BIM技術(shù)進(jìn)行鋁模板三維交底
利用可視化三維模型直觀、明確、形象、詳細(xì)地介紹工程項目鋁模板的技術(shù)特點(diǎn)和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的做法。高質(zhì)量完成施工技術(shù)交底工作，指導(dǎo)施工現(xiàn)場鋁模板安裝(圖6)。
圖6 三維交底
3.3.3基于BIM技術(shù)進(jìn)行鋁模板現(xiàn)場指導(dǎo)
在鋁模板試拼裝時，技術(shù)人員現(xiàn)場利用手機(jī)中BIMx軟件來閱讀超級模型圖紙(包括了帶有信息的3D模型，帶有平面、立面圖紙、剖面圖等)，讓工人直觀地看到完成后的形狀及模板信息，進(jìn)行拼裝(圖7)。鋁模板三維模型降低了工人及專業(yè)工長的學(xué)習(xí)難度，提高了鋁模板施工的施工質(zhì)量。
圖7 手機(jī)上的視圖
(1)使用BIM技術(shù)建立專業(yè)三維模型，將專業(yè)模型整合，進(jìn)行三維模型碰撞檢查，研究優(yōu)化綜合布線、孔洞預(yù)留；優(yōu)化避難層、頂層與標(biāo)準(zhǔn)層、二次結(jié)構(gòu)；優(yōu)化外墻立面裝飾節(jié)點(diǎn)線條。進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，統(tǒng)一鋁模板規(guī)格型號，降低施工難度，降低鋁模板使用成本，提高鋁模板使用經(jīng)濟(jì)效益。
(2)使用該科技成果技術(shù)應(yīng)用BIM技術(shù)，進(jìn)行鋁模板三維協(xié)同設(shè)計，加快了鋁模板設(shè)計效率；通過分區(qū)提料及三維交底，提高鋁模板制作、試拼裝的質(zhì)量精度，降低了差錯率，減少了返工。
(3)使用該科技成果技術(shù)應(yīng)用鋁模板高層建筑施工，鋁模板周轉(zhuǎn)使用次數(shù)多，平均使用成本低，施工方便，結(jié)構(gòu)幾何尺寸偏差小，減少抹灰層，降低裝飾裝修成本，提高了建筑結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量。
BIM新技術(shù)在林語溪項目中的應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新， 13#樓提前完成主體結(jié)構(gòu)封頂，為業(yè)主交房贏得了充足的時間，為業(yè)主創(chuàng)造效益提供了可靠的保證。
基于BIM技術(shù)的鋁模版模板設(shè)計與施工，是結(jié)合BIM與鋁模板體系優(yōu)點(diǎn)的一項新技術(shù)，該技術(shù)在鋁合金模板的設(shè)計、配模優(yōu)化、加工、庫存，以及在施工中的碰撞檢查、可視化交底、可視化質(zhì)檢等方面，比傳統(tǒng)的二維軟件設(shè)計，人工排查具有極大的技術(shù)優(yōu)勢，能更好地提升鋁模板的使用效率，降低使用成本。 在國家大力推行BIM技術(shù)、鋁模板施工技術(shù)應(yīng)用的形勢下，基于BIM技術(shù)高層建筑鋁模板設(shè)計施工技術(shù)研究及應(yīng)用，在建筑工程中具有很廣的應(yīng)用前景。
