李彪，李远

（中国建筑第二工程局有限公司华东公司）

在悬挑脚手架的施工建设中，利用BIM技术进行模型设计可更好地分析整体施工结构的合理性。通过3D数字技术，在脚手架施工前，使用现代设备模拟脚手架，并使用虚拟化搜索脚手架的非理性元素[1]。改进建模可有效提高我国土木工程和脚手架建设的科学水平，脚手架在施工中起着重要作用，关系到施工安全问题。

BIM技术具有以下应用特点：①将项目工作从二维转化为数据；
②能有效完成复杂设计，实现数字化、计算机化、智能化和科技化；
③实施脚手架工程信息与统一数据信息的分离；
④对传统的3D设计进行创新，在施工过程中自动调整参数信息，准确计算当前施工材料。

使用CAD软件绘制当前施工项目的脚手架施工设计。悬挑工字钢控制通常分配有标准的建筑计划，并且绘制过程比较繁琐。传统的绘制流程是先绘制基础层，然后在专业软件的框架内安全计算需要完成的各个部分。这些安全模式需要定期更改，直到满足预期的阶段需求

二维CAD图形不能直接反映主体工程结构与脚手架的结构关系。悬挑工字钢之间的结构关系往往根据经验确定。施工质量难以满足工程设计要求，脚手架安全得不到保障。基于二维脚手架平面图，无法准确计算施工工程量和成本，难以确定整个施工预算。

4.1 项目概况

徐州XT2020-34号地块开发建设项目（二期）位于黄铜山新区，面积25.1万㎡，最高建筑22层，高度55.5m。

遵守施工的时间、质量和安全要求，以及脚手架设计原则，分析了目前的工程现状并参考以前的建设经验，决定在四楼使用悬挑脚手架。每六层楼由一个悬挑层组成，高达20m。

4.2 设计过程

一旦确定了脚手架的形状和轮廓，就可以将它们附加到建筑物的3D模型上。许多3D模型通常使用智能且快速的软件进行建模，这样可以节省大量时间。建模完成后，智能建模必须验证是否有解决方案和恢复程序。3D模型完成后，可以将模型文件上传到脚手架工程设计软件进行构建并创建布局。制作脚手架计划的所有施工要求和安全参数都可以安装在软件中。该软件可以创建框架等辅助结构元素（如墙体结构、剪刀架、封闭板等）。如果对本地“设置”不满意，可以手动修改，软件进行重新修改后的计算也会回归原始数据，需要重新计算。所有安装参数都可以自动调整到模型中，与传统方法相比可以避免许多重复步骤。可以将基于软件的模型导入Revit中进行结构碰撞检测、3D布局和映射，然后进一步导入Navisworks中进行建模、项目进度控制、施工中漫游动画等[2]。

4.3 BIM模型创建方法

与传统的二维建筑方案相比，平面图的表达和内容比传统的二维建筑方案更专业。智能软件可根据建筑图纸转换成3D模型，直接反映建筑结构的内部关系，及时发现建筑设计问题，并联系设计单位解决问题，节省大量时间和劳动力。

4.3.1 基本记录

Ito Solidworks Premiu系 统平 台由3D BIM开发。配置控制是系统的唯一部分，它包括三个基本特征参数化模块：零件设计、装配设计和工程图。在CAD文档中，可以从不同的部门导出，也可以转换和不同参数进行组合。用户可以直接调用特定模式的标准和功能元素并实时交换，降低了开发过程中的错误率，提高了产品质量。

4.3.2 主要结构模型

基于以上基本考虑，重新设计和优化电子CAD图像的基本结构，并将其导入SolidWorks系统平台，创建BIM模型。同时，提供基本结构的支柱、通过系统平台模块参数功能加载，自动生成施工信息的梁和面板模型、材料列表，为启动项目模型提供载体。

4.3.3 脚手架构件族库

基于标准规则和建筑和钢脚手架的安全标准，以及建设单位的标准化建筑管理手册，为Solid‐works Premium开发了平台模块。同时，部分标准化企业施工现场脚手架构件族库正在建设中（见图1）。

图1 脚手架构件族库BIM模型图

4.3.4 模型集成

随着Solidworks Premium系统平台参数模块应用的开发，对主体结构的BIM模型和脚手架构件的BIM模型基本结构进行了合理修改，并整合到规范中。必须提前优化潜在的冲突情况，提前做好施工阶段使用BIM技术的计划和准备工作（见图2）。

图2 悬挑式脚手架BIM模型优化图

4.4 施工方案的规划与应用

4.4.1 策划先行，可视化技术交底

优化后的模型可以在solidWorks Spremium平台的专用漫游检测功能程序中进行可视化。此外，可以实时查看3D BIM模型，而不是在项目规划阶段呈现。系统平台还可以通过eDrawings插件生成可执行的exe文件[3]。通过电子邮件或复制给甲方和施工单位，以便客户可以通过终端漫游访问BIM项目模型，而无需安装系统平台软件。

4.4.2 数字元件模拟，精密外部处理

基于Solidworks Premium平台的BIM控制悬挑式脚手架优化模型，可直接导入工程图纸进行深度平面设计，有效将3D BIM模型与2D BIM模型链接，将信息添加到建筑材料列表中。最后将建筑图导出为一线工地运营商提供的DWG或PDF格式，保证建筑和信息的高效传递。

4.4.3 识别风险隐患，提前进行安全监管

通过优化控制台支撑BIM模型，将固定悬挑式工字钢的U型螺栓组预装在精密备件系统中，定位主体阴阳角搭基本结构，确定危险源。确保每根立杆都安装在悬挑式工字钢上，并事先消除安全威胁，确保整个外框的安全性和耐用性。

4.4.4 建筑工人实时监控建筑物的安全和质量

通过RFID芯片的集成，BIM-SolidWorks成为与现场情况有机集成的平台。悬挑脚手架的BIM模型通过其可视化技术，能够实时监控操作员并及时记录可能发生的事件。预防和减少工作事故，全面把控工地安全和施工质量。

BIM系统的基本性质是通过3D设计和几乎所有与设计相关的数据来获取工程信息模型的，能够持续、即时地提供完整、可靠、高质量、充分协调的项目设计、进度和成本信息。工程IT模型可用于绘图加速（节省时间），改善协调（减少错误、降低成本、节省资金），提高生产力，改善工作质量和减少非运营通信。

在项目生命周期的三个关键阶段（规划、建设、管理），项目信息模型可以捕获以下关键信息：①计划阶段的设计、规划、预算信息；
②建设阶段的信息质量、规划和成本计算；
③管理阶段的生产力、财务信息。

5.1 成本预测

BIM系统包含可计算的建筑信息，计算机将模型视为建筑物，每种材料在建筑中都有自己的属性和相互关系。BIM软件可以准确计算钢管、紧固件、护边板、安全网等各种材料的工程量。在各个层级或控制台版块下，帮助项目经理有效提高成本控制、采购材料、高效建造，控制项目进度和成本。

5.2 施工进度控制

BIM技术可以提高项目管理效率。集中监控所有专业施工人员和承包商的场景，实时全面协调材料生产、供应商分配和脚手架施工，避免现场施工与资源冲突。确保项目目标可以通过参数化建模、实地考察、建模以及基于BIM技术的项目和工作计划中的问题和不一致的及时检测来实现。BIM技术可以模拟悬挑脚手架施工和工字钢布置的建模，解决以往建模中暴露的问题，明确最适合的施工方案，并且还能根据脚手架的实际情况提高悬挑梁复杂施工构件的使用可靠性。借助BIM技术，项目经理可以直接、准确地了解悬挑式脚手架安装的流程和关键节点，提前实施复杂的运行机制，为后续高难度工作的展开奠定基础。同时，对脚手架施工的细节有清晰认识，提高施工效率和工程安全。

最后需要强调的是，在悬挑脚手架施工中使用BIM技术不仅可以提高施工安全和建设效率、效果，而且可以有效实施施工全过程的技术指导和安全控制，提高室外工作的效率和质量。该模型的构建基于BIM技术，具有直接的可视化和图形化的特点，可实现项目建模、施工过程优化，并为悬挑脚手架的施工建设提供技术和管理协助。

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