BIM技术在铝合金模板施工中应用

戴灵健

浙江大经建设集团股份有限公司 浙江省台州市临海市 317000

摘要：在高层住宅建设中，铝模板体系在提高工效、保证质量和保护环境方面具有明显的优势。铝模板的设计开发和施工应用是建筑行业的一大发展，是建设部推广应用的节能环保工艺，越来越受到众多房地产开发商和施工承包商的重视。由于是新技术，目前铝模板的设计和施工存在设计周期长、模板搭配不合理、现场管理差、周转损耗大、工人技能参差不齐等诸多问题。BIM技术具有可视化、直观性和施工模拟的特点。将BIM技术应用于铝模板系统的设计、配模和施工，通过相关软件和网络平台连接数据，将BIM技术与铝模板的设计、模拟和施工相结合，可以提高设计效率，优化模板的配置。通过模拟施工，可以进一步提高模板施工的管理水平；通过可视化的揭示，可以规范和提高操作人员的技术水平。基于BIM技术的铝模板设计与施工是结合BIM与铝模板系统优势的新技术，对铝模板的推广应用具有积极意义。

关键词：铝合金模板；BIM技术；设计施工；

建筑产业是我国重要的支柱产业，能为经济的发展提供强劲支撑，但目前建筑产业中的工业化、数字化水平还不够高。铝合金模板系统施工周期短，操作方便；可重复使用，回收率高；承载力高，稳定性好，安全性高；通用性强等优势，具有广阔的应用空间，针对存在的不足，可结合BIM技术的综合设计性、虚拟仿真效果好等优点给予解决。通过推广BIM技术在铝合金模板系统中的有效结合，能够带来巨大的社会和经济效益，为实现建筑产业绿色、高效、健康的发展提供强劲助力。

一、BlM技术分析

BIM是建筑信息的模型，一个更为专业化的平台。他可将建筑项目的整个施工周期作为管理过程中的重要内容，通过对建筑模型的模拟实现对设计和施工的有效控制，同时完成碰撞检测和其他施工相关问题的分析和模拟。结合BIM技术所出现的问题对建筑施工过程中的具体问题进行处理，最终实现建筑工程施工的可靠性。BIM技术的主要功能为:①形成立体的建筑模型。模型设计人员可针对碰撞的铝合金模板实施系统检测，同时对构件安装和建筑整体的能量消耗进行深入的研究，对铝合金模板开展设计，尽量提升设计的合理性。②对施工相关信息进行互通共享。BIM技术所形成的专业化平台，可将不同种类的信息进行互通分享，以此为基础实现各类数据的高效传输，同时对设计流程进行优化设计，在提升数据共享效率的基础上优化施工的效果。③对铝合金模板预制件进行优化设置。在铝合金模板的施工期间，预制件能够发挥较为明显的功能。为了全面提升预制件的质量水平，施工企业可通过BIM技术来实现信息共享，预制件的制造商可基于充分的生产信息开展具体的生产工作，全面保证生产的质量和效率。BIM技术是当前建筑行业应用频率较高的技术。BIM技术能够通过网络技术实现对施工现场的可视化管理。在开展施工期间，BIM技术可随时结合施工技术及管理要求对设计的模型进行优化和完善，从而最大限度地形成迎合施工需求的模型。将施工现场的信息高效率传输和共享，能够明显提升施工的管理效果。

二、铝合金模板工程的特点

1.在铝合金模板施工中应用的钢材具有更高的强度和韧性，因此铝合金模板与混凝土、木材等原料相比，其形成的结构较轻，尤其在规模和跨度较大的项目中，铝合金模板能够在工程中发挥更为明显的作用。

2.铝合金模板与其他类型的材料相比，具有更为均匀的结构设置，其在结构中的受力效果与计算模型接近，这样更有利于研究人员对铝合金模板进行深化研究，以便全面提升有铝合金模板参与工程的可靠性，最大限度满足建筑施工的各类要求，特别是建筑物的防震方面的功能。

3.当前工程中应用的钢材原料大多通过工厂化的生产方式完成，可迎合结构需求制作成各类型材，保证构件尺寸能够达到一致的规格，为后续的构件制作和完善提供前提条件。在科技进步的时代背景下，行业人员也不断在努力弥补施工效果的不足，全面提升铝合金模板的使用可靠性。

三、铝合金模板实施过程中的主要使用状况

1.铝模板BIM族库创建。铝合金模板系统中约80%的模块可以使用在多个项目中，并且能够循环使用，所以铝模板系统可以使用在标准化比较严格的较高建筑中或是多个楼群中。因为铝模比较特别，标准件需要多次周转，如果不能对标准件进行高效的管理，就可能造成资金的损耗。依据模板的图纸、施工方案对相应的构件进行建设，按照模板的类别、尺寸等类型进行划分，利用编号体系来对模板构件进行判断，构建铝模板BIM族库，以便更好的提升构建质量。

2.可视化设计优化。铝模板类型比较多样，虽然标准化件的数量比较多。但是，各个项目都有建筑标准，如飘窗、卫生间降板。要满足这些需求，需要通过特殊的方式来处理非标准件，并对其进行融合，各个非标准件的尺寸都不相同。所以，制作成本也会增加，使得施工和用料都会受到挑战。根据模板加工厂的配模图纸，构建模板BIM模型。通过可视化设计优化，以此来减少非标准件的数目。

3.复杂节点可视化交底。利用所建立的三维模型，把施工技术、关键点等施工过程通过三维动画的模式构建出相应的视频文件，在施工交底的时候，利用对施工工艺过程的模拟，能够更加形象生动的展现出施工技术。

4.铝模板预拼装施工。模拟在支撑体系中，使用早拆技术可以保证模板的周转率，能够有效的提升施工质量，也能有效的缩减成本。把BIM技术使用到铝模板工程中，可以有效的保证工程化施工的顺利进行，有效的提升施工的速度。针对施工图纸进行相应的可视化处理，转变过去厂内对铝模板进行试拼装，能够通过碰撞检测及施工模拟找到施工中存在的不足，然后把铝模板运送到施工场地。所以使用铝模板施工技术不但能够有效的提升了施工质量，还能有效的加强施工的精准度。

5.BIM模型提量。在深入施工阶段，利用BIM模型来增加数量，能够有效的构建多种类型的铝模板组件的下料表，强化下料的准确性，提升工作质量。通过多次的施工操作，工人对施工范围中铝模板的位置和拼装程序更加熟悉，能够在一个比较平稳的状态下更好的提升施工质量。项目管理人员根据工作人员的实际操作情况进行相应的观察和记录，计算出平均铝模板的施工定额，根据通过BIM模型获得的工作量，按照工作量分配给承包工人，有效的提升了工作的质量。

四、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，在许多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。

五、 BlM 技术在铝合金模板工程中的应用实践

1.BlM 技术基于施工阶段的应用。（1）4D 模型应用。应用 BIM 技术，会应用到大量的施工及材料方面的数据信息，以此保证施工方在具体开展工程实施时，能够随时满足信息需求。 BIM 技术具有较高的应用价值，只需将相关的数据信息及参数录入到模型中，便可形成相应的三维模型。 与传统编算形式相比，BIM 技术能够更快完成模拟施工，并对所有涉及到的数据信息进行科学整理。 技术人员还可对模型不利于具体施工的部分进行细致优化，全面提升模型的实用性。 还可最大限度提升各类材料和资源应用的合理性，避免出现人员和物资等方面的浪费，提升资源的使用效率。（2） BlM 技术编制的可执行性。将 BIM技术应用到施工计划中，可全面提升计划的可行性， 这也是与传统计划编制的明显区别。BIM 技术能够获取更为全面和细致的信息，能够在开展计划编制环节便可有效预见到施工期间可能出现的各类问题。 传统施工中，管理人员更为注重对问题的协调和处理，而利用 BIM技术施工则更倾向于提高对施工计划的执行力度，大幅提升施工的质量和完成效率。

2. BlM 技术基于现场安装阶段应用。铝合金模板具有较强的特殊性，在施工结构更为复杂的项目中应用较多。 因此，在安装铝合金模板时，便需使用更高精度的操作方式，保证铝合金模板安装质量达到预期要求。 在完成运输和模板构件的吊装时，安装人员需结合设置好的拼装位置施工，尽量避免在安装期间发生人为方面的失误。 针对吊车性能和运输车辆空间均需进行合理控制，为后续的安装做好充分的准备。 通常，安装模板构件时，安装人员需根据经验，这便导致安装效果具有不确定性，此时 BIM技术便可发挥作用。 BIM 技术可通过数字化手段对整个安装工序进行评估和预测，对可能产生的各类问题进行预估，从而在空间和时间方面有效结合，将施工人员置于相对真实的虚拟环境中，从而在完成安装工序时，更为顺利地进行安装和实验操作，并对具体的问题进行修复处理，最大限度提升安装的质量和效率。针对上述施工内容应用 BIM 技术， 主要通过Revit进行建模，以 NWC格式对数据信息进行输出，通过 Naviswork 软件打开，最终完成 4D 模型。

3. BlM 技术基于后期阶段的应用。（1）运营阶段应用。在铝合金模板的施工阶段，更为核心的部分便是运营环节。 此部分所需要的时间较长，资金投入较大。 因此技术人员需充分重视该部分的维护与管理工作的实施，同时提升技术水平。 以往在实施建筑的运维时，技术人员通常会使用人工方式对数据及图纸信息进行搜集，从而完善电子表格中的数据内容。 但由于铝合金工程的实施规模较大，如果仍使用以往的数据技术，便难以迎合当前铝合金模板工程的发展趋势。 为了切实解决上述问题，避免在运营过程中发生时效和数据等方面的问题，技术人员便可使用 BIM技术进行全面的信息建档，同时对数据进行监控，促使铝合金模板施工顺利实施。（2）施工进度控制阶段应用。施工方还可在实施模板构件的生产和制造时使用 Tekla Structure 软件有效控制施工和构件制造的时间，从而将工期控制在合理范围内，对整体的施工进度进行科学管控。 在具体施工时，为了保证模板工程在规定的期限内完成，技术人员需对工期进行科学控制，充分发挥 BIM 技术的优势，对模板施工情况进行 4D 模拟。在施工过程中，技术人员还可通过 4D 技术对整个施工过程进行科学分析，及时发现施工环节所出现的问题，并采取适当的手段进行处理，以此提升工程实施的效率。

4.铝模板安装后校核。最常见的铝模板现场安装质量问题就是接缝不严，结构变形，标高误差，轴线偏移。在结束模板支设以后，管理员要在相应位置做三维扫描仪的架设，做反向建模，对比前期建模模型和现在的模型。在统计和分析过程中确认有无问题，如没有问题可进行浇筑。结束浇筑后将实测实量的数据输入到模板，假设该过程发现混凝土质量问题，要根据问题部位模板的编号找到有问题模板部分，分析是模板损坏了还是施工工艺存在问题。通过对比模板的尺寸和模型，做模板平直度检验，第一时间发现铝模板构建问题，如有问题要第一时间更换，以免影响到后续的作业质量。

5.保护铝模板措施。安装铝模板的过程中，要确保墙柱部位的模板有可靠支撑点。墙柱梁对拉螺杆要保持平直相对，对拉螺杆不得斜拉硬顶，否则会因为受力不均匀的原因导致炸模现象的发生。墙柱模板的安装要随时进行支撑固定，以免倾覆现象出现。不可以在安装过程中集中堆载以及将过重的材料和机具堆放在一起。结束模板支设以后的混凝土浇筑环节要指派专人看护，做好墙柱梁板支撑、对拉的严密管理，如发现问题必须第一时间停止浇筑并重新加固，不可以让墙柱侧模、模板支撑架、外手脚架和泵管支撑架、泵送管道连接，以免泵送管道的振动破坏到外架支撑体系。铝模板的保护不单单是为了让浇筑过程中，体系足够安全，同时也是为了保障周转次数，获得最大的经济效益和稳定的工程质量。

6.解决后期抹灰和成品交房的技术处理。本工程采用铝合金模板特色之一就是免抹灰，免抹灰可以有效节约施工成本及工期，也可以减少后期业主因抹灰质量进行投诉。施工前通过 BIM 技术进行剪力墙与砌体交接处进行施工方案预演示比选出适合本项目的方案。剪力墙与砌块墙体交接处，为后期抹灰达到规范要求的墙面平整度，采取剪力墙体平面两边各凹进 10mm，即将原定的 200 mm 剪力墙在与砌体连接的部位改为 180mm，长度为 100mm，本方案提交设计及建设单位同意后进行模型的优化并将优化后的模型交给铝合金模板单位进行加工。砌体采用宽 180mm 的砌块进行砌筑，为了确保铝合金模板施工清水墙效果在砌体抹灰施工前在混凝土凹进处粘贴 3cm 美纹纸防止砌体抹灰过程中污染混凝土墙

面，砌体抹灰过程中要严格控制抹灰的垂直度与平整度，抹灰面要注意收光及养护，确保一次成型以达到墙面免抹灰效果。经过项目核算部门经济测算免抹灰部分可节省 18- 20 元 /m2。与传统抹灰相比既节约材料又增加了住户室内可用面积，按一套 90m2 的户型来说，铝模比传统木模凭空多出 2~3m2 的使用面积

六、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。

总之，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。

参考文献：

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