BIM 5D技术在高支模工程中的应用实例

钟友林 陈煜晓

【摘 要】文章以某项目人防地下室高支模工程为例，总结了在BIM 5D技术在高支模工程中的应用，利用BIM 5D技术优化高支模施工方案，提取施工材料用量，优化施工流水段划分，实现可视化交底，并进行成本动态分析和控制。

【关键词】BIM技术;高支模;支撑体系

【中图分类号】TU17 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）04-0073-04

0 引言

随着科学技术的不断发展，BIM技术在建筑领域的应用日趋完善和成熟，从BIM 3D三维建模碰撞检查功能，BIM 4D可视化施工进度模拟，发展到今天的BIM 5D技术。BIM 5D技术在处理实际工程成本核算中有着巨大的优势，它在BIM 4D的基础上，加入成本要素，从而实现在施工过程中对资金投入、资源配置的动态控制。本文以实际工程为例，总结BIM 5D技术在高支模工程中深化设计和材料用量计算中的应用，供同类工程参考。

1 工程概况

某住宅小区项目建筑面积为75 244.38 m2，包括两栋住宅楼及其地下室，地下室有4层加1夹层。地下室为框剪结构，地上为剪力墙结构，建筑正常使用年限为50年。

根据国家现行规范要求，施工集中线荷载（设计值）为20 kN/m及以上，需进行高大模板安装专项施工方案论证。本项目地下负四层为战时人防地下室，部分梁截面面积大于0.527 m2，即线荷载（设计值）大于20 kN/m，其中梁截面700 mm×1 700 mm、600 mm×1 000 mm、300 mm×2 000 mm较为典型，搭设高度为5.2 m和4.8 m，因此部分人防地下室顶板需按照高大模板要求进行支设和设计支撑体系。

2 工程特点及难点

本工程人防地下室由地下室外墙、临空墙、防护密闭门门框墙、封堵墙、防护隔墙等组成。在人防地下室高大模支架传统施工中，由于地下室人防设施密集、布局复杂等因素，限制了支撑体系立杆的摆布位置，并且纵横杆的拉设时常被打断，使得支撑体系的整体稳定性受到较大影响。为满足架体的稳定性，现场施工管理人员被迫在原模板支撑体系设计上增加强立杆与纵横杆，使材料用量大大超出原有设计规模，并且拖延了施工进度。

因此，本项目采用BIM 5D技术对人防地下室高支模工程支设方案进行了深化设计，针对人防地下室复杂的结构，采用可视化的提前交底方法，避免大量后期加固工作和材料浪费，并精确计算高支模工程支架、模板的材料用量，细分用料规格，达到成本分析和控制的目的。

3 BIM 5D技术应用

3.1 工艺流程

BIM 5D技术在高大模板工程中应用的工艺流程如图1所示。

3.2 支撑体系计算

按规范要求，根据人防地下室主体结构梁、柱、剪力墙的截面尺寸、架体搭设高度、楼板厚度及层高等数据，初步设计传统满堂落地式的扣件式钢管支撑体系方案，确定支撑架体构件的材料型号、间距、步距、剪刀撑等主要参数。要注意单独计算每种构件的尺寸，使用不同的间距进行排布，满足不同固件的支模荷载要求 [1]。

3.3 高支模部件族创建

根据计算确定的支撑各部件尺寸，创建高支模部件族。可把高支模部件族分为4类创建：钢管类、扣件类、模板类、其他部件类。

钢管类包括钢管立杆、钢管横杆、钢管横向剪刀撑、钢管竖向剪刀撑。扣件类包括直角扣件、对接扣件、旋转扣件。模板类包括水平模板、竖向模板、水平木枋、垂直木枋、竖直木枋、墊块。其他部件类包括顶托、对拉螺杆。部分模板部件族如图2所示;扣件参数设置如图3所示。

3.4 三维模型创建

（1）高支模三维模型创建。采用Revit将创建好的族库部件，按照支撑体系搭设方案建立高支模三维模型。在使用Revit建模时，材料的使用需要按实际情况进行绘制，尤其是每段立杆的长度，必须与实际配料的长度相符 [1]，以便后期对材料进行统计，对钢管长度进行提前加工（如图4所示）。

（2）人防地下室结构模型创建。根据人防地下室结构施工图创建三维模型，各处梁柱及高低跨板的位置尺寸及标高应与设计图纸相一致（如图5所示）。

（3）三维模型整合优化。如图6所示，在高支模三维模型上，连接人防地下室结构模型，对高支模与结构模型进行碰撞检查，并对高支模模型进行优化，尤其人防墙之间的狭小空间的部位（如图7、图8所示）。根据优化后的三维模型，返回修改支撑方案。

3.5 工程量提取

使用优化完成后的高支模模型，使用revit明细表功能，计算提取高支模材料用量。

（1）扣件顶托明细。设置扣件顶托明细表时，明细表字段选择“族与类型”“合计”两个可用字段，并新建一个“分类”参数，用于不同材料的归类。排序/成组设置，排序方式选择参数“分类”，方式为升序;总计方式为“标题、合计和总数”。扣件顶托明细表如图9所示。

（2）钢管明细表设置。钢管明细表字段选“族与类型”“材料规格”“斜杆长度”“横杆长度”“立杆长度”“杆件长度”“合计”，其中“材料规格”与“杆件长度”为明细表创建参数，其他为族带参数。钢管明细表排序设置以“斜杆长度”“横杆长度”“立杆长度”升序方式排序。钢管明细表如图10所示。

（3）模板木枋明细表设置模板木枋明细表字段选择“族与类型”“材料规格”“木枋长度”“材料尺寸”“模板面积”“合计”，其中“材料规格”为明细表创建的参数，其他为族自带参数。明细表排序以“族与类型”及“木枋长度”升序排列。模板木枋明细表如图11所示。

（4）材料加工。现场施工材料，根据各材料明细表中材料规格及数量进行加工，并进行编号归类堆放。根据钢管长度、模板边长、木枋长度等数据进行加工，并在部件明显处粘贴部件规格牌，粘贴时要求粘贴牢固并有一定的防磨损及防水功能。材料加工完成后，按规格大小进行编号。归类堆放应按编号顺序整齐堆放，并设置堆放区防水、防雨、防风措施。

3.6 流水段划分

通过BIM 5D模型对施工进度计划及流水段划分进行优化，以“周”为统计单位，检验施工过程中资源分布的均衡性，不断调整流水段划分和工序穿插时间，优化进度计划，从而有效降低隐形成本 [2]。

3.7 技术交底

根据优化好的人防地下室高支模模型和支设方案，使用navisworks软件及fuzor软件，创建高支模效果图、漫游视频及高支模安装模拟视频。在revit软件中导出高支模的平面图和侧视图。

通过材料需求计划、高支模效果圖、漫游视频、安装模拟视频及平面图和立面图（如图12所示），组织安装工人进行可视化的技术交底。

3.8 成本控制

通过BIM 5D模型按流水段快速提取人防地下室高支模工程量，制订材料需求计划，并将实际用量与计划用量进行对比，分析偏差的原因，通过每周盘存，建立成本动态台账，加强项目过程成本的管控 [2]。

3.9 模板支设安装

为提高安装的准确性及安装的效率，管理人员亲自组织工人对人防地下室工程高支模立杆排布进行放线。依据安装顺序，设定材料吊运顺序。

模板支架安装顺序：支撑体系搭设，摆搁栅木方，柱头模板压枋，柱头模板，楼板模板，楼板内、外墙柱头模板压枋，模板调整验收。

4 结语

经过实际工程验证，BIM 5D技术在高支模工程中的应用，与传统的施工技术比较，有以下几点优势：①通过BIM 5D软件，创建模板支撑体系各部件的revit族，可在其他项目重复使用，具有较强的适用性。②模板支架模型创建可同时导出材料表，按规格的不同列出明细。③可供项目进行成本分析和控制，提高项目管理水平和成本控制力。通过BIM 5D技术对高支模施工方案进行优化设计，减少了钢管、模板及木枋等材料的加工数量，以及随缺随切造成的浪费，进而减少现场钢管、模板加工产生的施工垃圾，达到了节能节材的绿色施工要求。通过BIM技术规划施工流水段，均衡工作量，材料吊运数量及工作目标明确且减少二次吊运费用。？譾？訛创建的三维模型可进行人物实时漫游检查，可针对复杂部位进行虚拟的实地检查。

参 考 文 献

[1]杨文博，吴睿，高峰，等.BIM技术结合有限元分析在高支模施工中的应用[J].工程技术研究，2018（11）：238-239.

[2]张瑜，余杰，黄平，等.基于BIM5D的超长结构双曲面铝板幕墙施工工法[J].重庆建筑，2018，17（12）：40-42.