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基于BIM的铝模深化设计与施工

发表时间：2021/7/23 来源：《建筑科技》2021年8月上作者：李谦

[导读] 高强度、高效率、节能环保的铝合金模版正逐渐成为绿色建筑模版的首选。BIM技术具有直观、协调、易于实施的工模优点。应用模具设计施工一体，能有效地提高铝模的施工精度，节约时省，降低成本。

中交二公局第三工程有限公司李谦 710000

【摘要】高强度、高效率、节能环保的铝合金模版正逐渐成为绿色建筑模版的首选。BIM技术具有直观、协调、易于实施的工模优点。应用模具设计施工一体，能有效地提高铝模的施工精度，节约时省，降低成本。本文通过对铝模设计要点、模配套现状的分析，阐述了基于BIM技术的铝模深化设计的目的和概况，结合技术原理与技术特点，总结了BIM技术的铝模优化内容，以及采用BIM技术的铝模优化方案。
关键词：铝合金模板；BIM技术；设计；施工
        0.引言
        BIM技术是近几年出现的一种新技术。BIM技术的应用，使铝模的施工过程变得容易。其优点包括可回收、可再生、可持续发展，是传统木模及其他材料无法比拟的。这是目前模板更新技术的发展趋势。采用铝模施工技术，符合国家节能、环保、低碳减排的法规及绿色施工技术要求，将促进我国模板技术的进步，促进我国模板产业的发展。
        1.采用BIM技术对铝模深化设计的目的和概况
        1.1用BIM深化铝模设计工作
        BIM是以三维数字设计为基础，以工程软件为支撑的数字化建筑模型。其特点是“可视化”、“数据共享”、“智能化”。以往，项目中铝模具设计一般都采用CAD软件，但CAD设计具有参数化的特点，不利于工厂预制，不能有效地提高铝模参数化施工的效率。因此我们采用BIM进行铝模的深化设计，实现了三维、参数化，根据铝模的实际结构位置对各构件进行编号。在完成设计之后，不仅可以清楚地了解标准件和非标件的数量和工程数量，还可以编制加工材料表，将模型引导至详细的加工图纸，有利于工厂的预制加工，加快生产进度。其次结合图纸对建筑拆分构件，将该建筑拆为一、二层结构，提高工程效率。
        1.2BIM技术深化铝模设计的工程概述
        山东省岚山国际航贸综合服务区项目高层住宅及地下室，整个综合服务地块分为四个地块，岚山国际航贸综合服务区的一期工程，用地面积为70490.61 ㎡，主要建设内容为 1 号楼通关服务中心、2 号楼商业、3~5 号楼办公楼及地下室。作为重点工程，公司和上级主管部门对工程的施工安全、施工质量、施工工期都有较高的要求。本项目二次结构量大、类型多，一次结构优化施工复杂，为满足十分紧迫的合同工期要求特结合铝模施工特点，采用BIM技术深化施工图设计，优化设计了一种符合项目特点、满足项目生产效率的铝模。
        2.技术原理与技术特点
        （1）协同作用，专业内多成员间、多专业、多系统三维协同设计，避免绘图不必要的错误，提高设计质量和效率。
        （2）形象结构化的描直观、立体，对铝模新接触的技术人员，特别是施工人员来说，能直观地了解铝模的成型方法及施工效果。
        （3）模拟，将建造过程和结果结合起来，在数字虚拟世界中提前实施，可使未来实际结构中的误差降到最低。
        3.采用BIM技术的铝模优化内容
        利用铝模成型质量好，施工便捷，安装精确的特点，结合图纸及施工要求，优化成型的构件模板在BIM参数化族中给予相应的参数化设计，并将数据交由铝模生产厂家进行配模。通过建立好的模型，可以结合工程实际分析用于结构优化，如飘窗台板优化、剪力墙抹灰企口优化、构造柱优化、下挂梁优化、滴水线优化、止水反梁优化、电梯井过梁优化、卫生间水电预留槽优化、直排落水管口优化。
        3.1数字化建模
        铝模包括板支撑体系、模板体系、紧固件体系。其中模板体系主要由标准版、非标准版、固定、顶板、底笼等。这个项目主要是用Revit软件和3Dmax软件作为铝模设计软件。采用BIM平台Revit建立铝模构件参数化族库，再把族载入到建好的结构模型中，并在此基构造模对铝模进行参数化深化设计，逐步完成墙体、梁、板材、楼梯、二次结构等的三维建模。
        3.2采用BIM技术的铝模优化内容
        采用铝模成型质量好、便于施工、安装精度高的优点，结合图纸及施工要求，对可进行优化成型的构件模板在BIM参数化族中给予相应的参数化设计，并将数据交由铝模生产厂家进行配模。通过建立好的模型，我们可以结合工程实际分析可用于优化的结构，如飘窗台板优化、剪力墙抹灰优化、结构柱优化、下悬臂优化、滴水线优化、止水反梁优化、电梯井位优化、卫生间水槽优化、直排排水管进行口进行优化设计等结构可行性研究。

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        4.采用BIM技术的铝模优化方案
        4.1内墙抹灰企口优化
        剪力墙、梁构件采用铝合金模板施工，表面平整光滑，达到清水混凝土效果，因此该部位无需抹灰。将深1cm、宽10cm的预埋件深化至剪力墙、横梁边缘与填充墙相连接的位置，以便后续填充墙挂网抹灰施工。
        4.2墙垛及构造柱的优化
        房屋建筑工程中，墙垛、构造柱数较多，且由于构件较小，后续支模和混凝土浇筑施工难度大，施工效率低，质量通病较多。所以在使用BIM深化铝模板设计时，将构造柱、墙垛模板深化，与墙垛梁一次成型。
        4.3下挂式横梁优化
        下挂梁不仅数量多，而且大小不一。所以，在BIM深化铝模设计时，利用参数化、Revit明细表统计功能，轻松地将所有下挂梁铝模板深化，使同一结构一次成型。
        4.4飘窗台板的优化
        室内外空调挑板支撑模注法施工困难，且模注法质量难以控制，因此在BIM深化铝模设计时考虑了将飘窗台板优化，一次成型的方法。
        4.5水滴线优化
        窗台下、窗台上的滴水线，采用带对滴水线凸肋的“滴水线模板”，不仅实现了一次成型滴水线，而且保证了滴水线顺直穿槽、美观一致的成型质量。
        4.6止水反梁优化设计
        卫生间止水反梁高200mm，宽同墙厚同为200mm。如果用木模施工，不仅模板支撑难度大，费工时间多，而且模架的外形及截面难以保证。在BIM技术的基础上，对卫生间止水反梁铝模板进行深化设计，结合图纸对模板进行逆坎处理，使卫生间止水梁和主体一次成型，且成型质量较好。
        4.7电梯井过梁优化
        常规电梯井过梁支模困难，不仅体积小、作业高度高，而且成型质量差。根据BIM技术深化设计铝模板，采用定制电梯井过梁模板一次成型，即安全可靠，同时施工简便，减少了人工和施工工期，取得了较好的经济效益。
        4.8卫生间水电预留槽优化
        采用铝模板一次成型、成型质量好、施工方便等优点，基于BIM铝模优化设计卫生间墙体模板，并采用固定凸肋模板，使卫生间的水槽预留成型。
        5.基于BIM技术的铝模优化效益分析
        （1）利用BIM技术建立专业三维模型，整合专业模型进行三维模型碰撞检测，研究优化综合布线、开放预约、优化避难层、顶层与标准层、二次结构。通过优化设计、统一铝模规格型号、降低施工难度、降低铝模使用成本等措施，提高铝模使用的经济效益。
        （2）采用BIM技术进行铝模板三维协同设计，提高了铝模板的设计效率；采用分块、取料、三维展示等技术，提高了铝模板的制作、质量和精度，减少降低回收率。
        （3）将采用这一科技成果技术铝制模板应用高层建筑，铝制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，抹灰层数少，减少了装修费用，改善建筑外观、品质。
        6.结束语
        在BIM技术的基础上，运用BIM深化铝模设计。以此为基础，提供了辅助工具，优化了模板的结构模板设计，使铝模板易于施工，安装精度高，成型质量好。根据结构特点，实现了成型结构的优化。通过优化设计，使该产品具有良好的成型质量，节约人工、辅助材料和工期，取得较好的经济效益和工期效益。铝模广泛应用于住宅建筑的标准层。集约设计结合BIM技术和铝模技术，有效地解决了在高层住宅工程中，采用铝模进行空调悬臂二次结构施工，装饰线复杂，施工不方便，造型质量差等问题。
参考文献
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