基于BIM模板整装技术运用在模板支撑架体的施工工法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及基于BIM模板整装技术运用在模板支撑架体的施工工法。

背景技术

模板支撑架体体系是完成施工项目重要的组成步骤，目前多数项目采用电子绘图的方式进行架体结构的排布，并对架体结构进行前期的计算从而确保架体的整体稳固和安全。其弊端在于施工前无可视化的模型进行参照。施工人员在编制相应技术方案过程中也会因经验不足或计算失误造成相关数据偏差。如果设计不当，极容易导致安全隐患或材料上的浪费，从而导致施工成本上涨。

BIM技术的以其可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点受到行业关注。基于BIM技术，架体设计之初便进行结构模型的建立，通过BIM 技术中模板脚手架设计软件进行结构分析，快速生成脚手架体系三维模型相关材料清单也一并生成。这种方法不但方便快捷，同时也确保了模板脚手架体系的整体安全性，提高了现场施工效率。

在现有技术中，BIM在模板支撑中已有应用，如中国十七冶集团有限公司申请的发明专利(CN110206293A)公开了基于BIM技术的模板支撑体系的施工方法，利用BIM技术创建模板支撑体系专业模型和工艺模型，并通过虚拟模板支撑体系施工全过程，生成基于BIM的模板支撑体系专项方案、模板支撑体系施工图以及计算书，精细化的指导现场施工，有效的避免安全危险性，事前通过BIM技术交底，事中利用BIM技术模型进行施工，事后通过 BIM技术查找安全隐患，减少了安全事故发生的可能。又有，中铁八局集团第四工程有限公司申请的发明专利(CN108252519A)公开了一种基于BIM 的房建工程模板施工工艺样板的施工方法，包括如下步骤：S1：根据结构施工图和标准确定主体结构工艺样板的初步施工方案；S2：根据初步施工方案利用BIM软件建立主体结构工艺样板模型，之后对构件赋予信息；S3：在BIM 模型中对主体结构模板支设方案进行可视化设计；S4：对墙、柱阴阳角部位加固措施进行碰撞检查，进行施工前准备，精确指导施工；S5：模板工程样板施工。该方案利用BIM技术对项目模板工程工艺样板建模，确定模板支设设计方案及节点详图，提高工程技术交底效率及准确度。

然而，在大型工程中，在进行模板支撑架体设计时，依然难以避免需要进行繁琐的受力计算、模板配模设计、不同型号的模板、钢管及扣件用量统计及优化等工作，难以做到集中精细化配模施工，如何基于BIM技术解决上述问题，依然是本领域技术人员需要考虑的。

发明内容

本发明的目的在于为解决现有技术存在的上述问题，提供一种基于BIM 模板整装技术运用在模板支撑架体的施工工法；利用BIM软件结合相关规范建立模板支撑架体BIM模型，并对模板支撑架体进行力学计算，输出模板支撑架体搭设平面图、大样图及钢管、模板材料量，据此编制完善的模板工程策划方案，提高模板工程的管理水平和施工质量。

本发明利用BIM技术对模板工程施工重难点进行预模拟，对模板支设工艺及危险源进行区域性的动态化模拟，对施工方案的可行性和合理性进行反复分析验证，从而对原搭设方案进行动态优化和调整，以提高模板支撑架体搭设的精度和施工方案的安全性。将模拟结果对管理人员和工人进行技术交底，使他们能够清晰地了解模板支撑架体的搭设顺序及施工复杂区域的可实施性，以提高施工效率和施工安全性。

本发明是这样实现的：

一种基于BIM模板整装技术运用在模板支撑架体的施工工法，包括如下步骤：S1，BIM模型创建；S2，自动安全计算书输出；S3，BIM模型优化； S4，施工图一键输出；S5，精确算量及生成配模单；S6，集中加工及模板编号；S7，定位放线；S8，搭设满堂架；S9，模板吊运；S10，竖向构件钢筋安装及模板支撑；S11，竖向构件混凝土浇筑；S12，满堂架检查验收；S13，梁板模板安装；S14，绑扎梁钢筋；S15，检查验收；S16，水平构件浇筑；S17，混凝土养护；S18，模板拆除。

其中，前述的BIM模型创建是利用BIM软件结合相关规范及设计图纸建立模板支撑架体结构BIM模型；基于软件具有包括三维可视化、建模快、适用支撑及构件类型多、自动识别高大模板在内的特点，对模板、立杆、横杆、剪刀撑、附墙杆、扣件等构件的布设方案进行一键快速配模；并对模板工程进行力学计算，据此编制模板工程策划方案；同时，通过BIM技术平台对施工进度实现集成化控制；通过BIM技术对即将施工区域的结构进行三维展示，通过三维配模效果指导现场模板支撑架体的搭设；将三维模型与施工进度进行结合；模拟施工内容，对施工过程中可能出现的问题进行预处理。

进一步的，前述的自动安全计算书输出是通过设置工程参数及约束条件进行模板支撑架体的选型，即通过输入各种参数，在软件中自动进行安全计算，确定模板支撑架体设计的安全要求及包括钢管、模板、方木在内的材料规格，选取适合本工程的材料。

进一步的，前述的BIM模型优化是根据现场施工进度利用BIM技术对模板支撑架体工艺及危险源进行预模拟，对模板支撑架体施工方案的可行性和合理性进行分析验证，并进行整体智能优化设计，对危险性较大或关键部位进行重复验算。

进一步的，前述的施工图一键输出是经过优化后的模板支撑架体施工方案，利用BIM技术输出模板支撑架体搭设平面图、大样图。

进一步的，前述的精确算量及生成配模单是使用BIM模板支撑架体软件，对模板材料及配件进行精确算量，并导出包括模板、钢管、方木、扣件在内的的加工料表、配模图或配模单。

进一步的，前述的模板吊运是按照BIM三维图，预先准备好二根带活动扣的钢丝绳，模板采用两点对称绑扎起吊，首先将钢丝绳的一头安全的扣在吊车起吊钩位置，然后带活动扣的一头将模板牢牢系住，吊车缓缓吊起,当检查模板左右两边基本平衡后,通过拉麻绳引导方向方法,控制模板的摇摆性。

进一步的，前述的绑扎梁钢筋是按箍筋间距分档，梁端第一个箍筋应设置在距离柱节点边缘50mm处，主次梁相交处箍筋应加密，其间距与加密区长度均要符合设计要求；主次梁交接处沿主梁附加箍筋间距50mm，按以上间距在已支好的梁底模板上画出箍筋分档线；穿纵筋摆放主梁的下部纵向受力钢筋和架立筋，并连接好主筋。

进一步的，前述的水平构件浇筑时模板下料时尺寸须准确无误，混凝土浇筑时遵循着先竖向结构后水平结构的施工顺序，并使浇筑设备满足混凝土的连续浇筑。

本工法适用于各类建筑工程中，主要是公共建筑、居住建筑等钢筋混凝土结构有相同单元的模板集中配模施工，特别是木模板工程集中精细化配模施工。

与现有技术相比，本发明采用BIM技术模板支撑架体设计软件，在软件中完成相应模板脚手架参数设定后可一键完成受力计算、模板配模设计、不同型号的模板、钢管及扣件用量统计及优化等功能，确保施工安全得到保障，经多个项目的实践，施工质量达到优良标准，施工成本大幅降低。

本发明基于BIM可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点。依据相关信息数据建立建筑模型，生成具备建筑物真实信息的三维仿真模型。本发明利用BIM技术对模板支撑架体工艺及危险源进行模拟，对原搭设方案进行动态优化和调整，以提高模架搭设的精度和施工方案的安全性。本发明在三维模型中清楚的看出模板脚手架存在的安全隐患。加强现场安全管理的针对性，并对重点部位加强管理力度，降低施工过程中的安全风险。

而且，本发明利用BIM技术进行精确算量，进行人、材、机进场计划的合理安排，保证各项资源的充分调配和高效周转，提高工程项目的精细化管理水平和材料成本的管控能力。本发明借助BIM软件提升了模板设计优化的工作效率。本发明采用BIM技术减少配模尺寸误差、避免材料浪费，促进了项目绿色施工的水平。本发明利用三维模型对施工作业人员进行交底指导现场施工和验收，提升了项目精细化管理水平。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

1.1施工工艺流程

BIM模型创建→自动安全计算书输出→BIM模型优化→施工图一键输出→精确算量及生成配模单→集中加工及模板编号→定位放线→搭设满堂架→模板吊运→竖向构件钢筋安装及模板支撑→竖向构件混凝土浇筑→满堂架检查验收→梁板模板安装→绑扎梁钢筋→检查验收→水平构件浇筑→混凝土养护→模板拆除。

1.2操作要点

1.2.1BIM模型创建

利用BIM软件结合相关规范及设计图纸建立模板支撑架体结构BIM模型。基于软件具有三维可视化、建模快、适用支撑及构件类型多、自动识别高大模板等特点，对模板、立杆、横杆、剪刀撑、附墙杆、扣件等构件的布设方案进行一键快速配模。并对模板工程进行力学计算，据此编制模板工程策划方案，提高模板工程的管理水平和施工质量。

通过BIM技术平台对施工进度实现集成化控制，全方位且动态化的把握现场施工进度和材料消耗情况，合理安排现场材料以确保现场工期目标能够实现。

通过BIM技术对即将施工区域的结构进行三维展示，通过三维配模效果指导现场模板支撑架体的搭设，能够直观的了解整个架体搭设的过程。对现场重难点部位进行详图展示，以便让作业人员更加直观的了解搭设细节，保证现场按方案施工及安全性、稳固性的要求。

将三维模型与施工进度进行结合。模拟施工内容，对施工过程中可能出现的问题进行预处理。

1.2.2自动安全计算书输出

通过设置工程参数及约束条件进行模板支撑架体的选型，即通过输入各种参数，在软件中自动进行安全计算，确定模板支撑架体设计的安全要求及钢管、模板、方木等材料规格，选取适合本工程的材料。

1.2.3BIM模型优化

根据现场施工进度利用BIM技术对模板支撑架体工艺及危险源进行预模拟，对模板支撑架体施工方案的可行性和合理性进行分析验证，并进行整体智能优化设计，对危险性较大或关键部位进行重复验算，解决搭设不合理带来的问题，确保结构安全可靠、构造措施到位等，提高模架搭设的精度和施工方案的安全性。

优化后的模板支撑架体可周转性高、便于操作和检查验收、造价经济合理，有效的提高工程经济效益。

1.2.4施工图一键输出

经过优化后的模板支撑架体施工方案，利用BIM技术输出模板支撑架体搭设平面图、大样图。

将模拟结果对管理人员和工人进行技术交底，使他们能够清晰地了解模板系统的搭设顺序及施工复杂区域的可实施性，以提高施工效率和施工安全性。

1.2.5精确算量及生成配模单

使用BIM模板支撑架体软件，对模板材料及配件进行精确算量，并导出模板、钢管、方木、扣件等的加工料表、配模图(单)。为物资采购、限额领料提供准确的数据支撑，从而进行材料、机械、劳动力进场计划及分包费用规划的合理安排，保证各项资源的充分调配和高效周转，提高了工程的精细化管理水平和项目成本的管控能力，为工程预算、过程提量和结算决算提供可靠依据。

1.2.6集中加工及模板编号

梁板柱墙节点模板根据已生成配模单的加工尺寸和数量，进行集中加工、统一编号、按单元编码堆放和模板质量验收。

1.2.7定位放线

根据优化图纸指导现场测量放样施工，使实际模板支撑架体位置与优化三维图高度统一。

1.2.8搭设模板支撑架体

根据模板支撑架体搭设平面图、大样图及相应的技术交底内容进行现场架体搭设。

1.2.9模板吊运

按照BIM三维图，预先准备好二根钢丝绳(带活动扣)，模板采用两点对称绑扎起吊，首先将钢丝绳的一头安全的扣在吊车起吊钩位置，然后带活动扣的一头将模板牢牢系住，吊车缓缓吊起,当检查模板左右两边基本平衡后,通过拉麻绳引导方向方法,控制模板的摇摆性，此外，吊车司机、指挥人员之间要时刻配合好。

1.2.10竖向构件钢筋安装及模板支撑

按照模板支撑架体搭设平面图、大样图及相应的技术交底内容做好现场架体支撑。

1.2.11竖向构件混凝土浇筑

在浇筑柱、墙，现场采用泵车输送砼到各个部位，泵送砼时必须保证砼泵连续工作，如果发生故障，停歇时间超过45分钟或砼出现离析现象，应立即用压力水或其他方法冲洗管内残留的砼。

1.2.12模板支撑架体检查验收

模板支撑架体搭设完成后应对支架的强度、承载能力、稳定性和安全性进行检查。

1.2.13梁板模板安装

粱、板模板龙骨、支柱的尺寸及间距按方案实施，使模板支撑系统有足够的强度及刚度，防止浇混凝土时模板变形。模板支柱的底部应支在坚实地面上，垫通长脚手板，防止支柱下沉，梁、板模板应按设计要求起拱，防止挠度过大。梁模板上口应有拉杆锁紧，防止上口变形。

1.2.14绑扎梁钢筋

箍筋间距分档，梁端第一个箍筋应设置在距离柱节点边缘50mm处，主次梁相交处箍筋应加密，其间距与加密区长度均要符合设计要求。主次梁交接处沿主梁附加箍筋间距50mm，按以上间距在已支好的梁底模板上画出箍筋分档线。穿纵筋摆放主梁的下部纵向受力钢筋和架立筋，并连接好主筋。

1.2.15检查验收

模板起拱高度、预留洞允许偏差/中心线位置、模板安装允许偏差/底模上表面标高、模板安装允许偏差/截面内部尺寸、模板安装允许偏差/模相邻表面高低差、梁/模板安装允许偏差/表面平整度等进行检查验收。

1.2.16水平构件浇筑

模板下料时尺寸须准确无误，混凝土浇筑时仍应遵循着先竖向结构后水平结构的施工顺序，并使浇筑设备满足混凝土的连续浇筑。混凝土浇筑时，应提前与搅拌站沟通好，保证混凝土的及时供应，避免因等待时间过长，产生冷缝。

1.2.17混凝土养护

浇完混凝土后按规范及设计要求进行养护。

1.2.18模板拆除

侧模在保证其混凝土表面棱角不损伤时即可拆除，梁、板底模混凝土拆模强度为设计强度的75％，8m跨度以上大梁底模、4m跨以上板底模及悬挑构件底模的拆模强度为设计强度的100％。拆模必须经过申请程序经批准后方能拆除。拆模程序一定是后支先拆，先支后拆，先拆除非承重部分，再拆除承重部分。拆除梁下支撑时应先从跨中开始，分别拆向两端。拆模时不要用力过猛过急，拆下的周转材料要及时运走，清理，拆模时严禁用大锤和撬棍硬砸硬撬。

1.3施工注意事项

在满堂支模架搭设时，应当严格按照支模架的搭设构造要求及施工方案中的搭设要求，确保架体的安全。

(1)梁和板的立柱，其纵横向间距应相等或成倍数。

(2)钢管立杆底部应设垫木和底座，顶部应设可调支托，U形支托与楞梁两侧间如有间隙，必须顶紧，其螺杆伸出钢管顶部不得大于200mm，螺杆外径与立柱钢管内径的间隙不得大于3mm，安装时应保证上下同心。

(3)在立柱底距地面200mm高处，沿纵横水平方向按纵下横上的程序设扫地杆。可调支托底部的立柱顶端应沿纵横向设置一道水平拉杆。扫地杆与顶部水平拉杆之间的间距，在满足模板设计所确定的水平拉杆步距要求条件下，进行平均分配确定步距后，在每一步距处纵横向应各设一道水平拉杆。

(4)钢管立柱的扫地杆、水平拉杆、剪刀撑应采用

(5)高大模板工程搭设的构造要求应当符合相关技术规范要求，支撑系统立柱接长严禁搭接；应设置扫地杆、纵横向支撑及水平垂直剪刀撑，并与主体结构的墙、柱牢固拉接。

(6)搭设高度2m以上的支撑架体应设置作业人员登高措施。作业面应按有关规定设置安全防护设施。

(7)模板支撑系统应为独立的系统，禁止与物料提升机、施工升降机、塔吊等起重设备钢结构架体机身及其附着设施相连接；禁止与施工脚手架、物料周转料平台等架体相连接。

(8)龙骨的安装过程中，应保证每根龙骨的定位准确，龙骨底标高及顶标高准确无误。

(9)模板安装过程中应注意施工安全，模板的定位及拼缝必须达到相关标准。

1.4工程实例

1.4.1碧江区2019年鹭鸶岩片区(城中村)城市棚户区改造项目

碧江区2019年鹭鸶岩片区(城中村)城市棚户区改造项目EPC总承包工程位于铜仁市碧江区金鳞大道和大江坪路，时代天街正对面。

建筑面积373110.0平方米，其中地上建筑面积281800平方米(含住宅 273909.6平方米，商业用房7740.4平方米，配套服务用房150平方米)，地下建筑面积91310平方米(为车库)，共计17栋高层，以及配套基础设施等建设。

1.4.2融创·云麓长林项目

融创·云麓长林建设地点：贵阳市白云区北二环北侧黑石头村。该项目建筑面积；约238980平方。其中高层建筑约：159567平方。商业面积：约7227 平方。地库：约67453平方。其他配套：约4733平方。最高层高26层79.7m，最低二层高12米，建筑使用功能为居住建筑混合公用建筑。其中A14A#楼(办公)建筑高度78.6m，建筑面积9983.97㎡。共计20栋高层，以及配套基础设施等建设。

11.3思源溪谷工程

思源溪谷工程建设地点：贵阳市花溪区。该项目建筑面积约86725.91平方。地上建筑面积约：58864.04平方。地下建筑面积约27861.87平方。9#～27# 楼建筑最高层数:32F；地下部分4层，19#楼地上32层，20#楼地上29层；； 21#楼地上29层；19#～21#楼地下室负一层高度最高为5.4m，负二层4.5m，负三、负四层为4.2米，负4层为人防地下室。19#楼地上建筑高度98.8m,20# 楼地上建筑高度92.2m,21#楼地上建筑高度89.7m；本工程为地下车库、地上商业服务网点、住宅为一体的综合住宅楼，建筑结构形式为框架-剪力墙结构。

采用本工法大大提高模板支撑架体的准确性和安全性，节约材料、提高经济效率；通过BIM建模技术应用的严格管理，施工质量及施工进度有很大提高；相对于采用传统方式，施工安全得到更好的保障，施工质量达到优良标准，施工成本大幅降低。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。