一、应用背景
模板脚手架工程是混凝土结构施工最基本的施工工序，直接影响工程结构质量。目前，在大部分桥梁现浇段施工中，模架工程仍采用传统施工工艺，缺少详细的深化设计，以致生产效率低下、质量安全问题频发、进度及成本管控困难，严重依赖劳务分包或工人，难以进行精细化管理。
近几年，BIM精细化建模、模型交换共享及参数化设计等技术的日益成熟，为应用BIM技术进行模板脚手架深化设计提供了必要条件。通过洛阳新伊大街、G311国道等多个项目实践，使用BIM软件结合模架布置规则，来进行参数化的模架布置设计，确定详细的深化设计方案，进而对模板脚手架施工进行精细化的管理，解决目前模架设计施工中的问题已经成为现实。
二、重难点分析
☆ 策划不易深入
项目策划阶段，大部分施工单位对模架部分的策划过于简单或仅依靠习惯。工程技术及管理人员对各种模架体系不够了解，难以进行分析和评价。
☆ 现场不易管理
技术人员或工人依靠自身经验进行设计、采购或租赁，然后进行加工、搭设；管理人员对工程众多节点缺少过程控制，未能进行精细化管理。
☆ 成本难以管控
现场往往存在材料管理混乱、计划不合理、加工不当、浪费严重、常常随意堆放、周转利用不足等情况，以致难以进行有效的成本管控。
三、解决方案
☆ 整体解决方案
通过BIM软件自建族和参数化算法表达，实现模架的快速布置及方案调整，借助三维模架方案呈现，进而精确统计材料、输出关键节点详图，解决现场模架深化设计及管控难题。
☆ 应用目标
☆ 应用流程
☆ 应用方法
对平时在应用实施过程中遇到的问题进行总结，汇总出针对模架工程的应用方法，见下图：
☆ 可视化设计方案
利用BIM技术对脚手架、工字钢等进行建模、受力分析，提前模拟设计效果，并将不易理解的草图模型化（从图1到图2），方便现场施工交底。
图1 现场讨论草图▲
图2 脚手架方案模型▲
☆ 创建模型，统计工程量
①精确创建脚手架模型（图3）
图3 马棚杨互通立交模架模型（局部）
②根据方案绘制出每一根立杆、水平杆和斜杆，使其脚手架型号和工程量尽量与实际施工保持一致（图4）。
图4 脚手架不同搭设方案区域展示
③同时，模型中的脚手架需求量也是进行材料采购和材料堆放的主要依据。通过分区域分型号的脚手架工程量统计数据（图5），可根据实际进度计划，对脚手架的需求和摆放位置做到心中有数，减少脚手架材料租赁费和二次搬运的发生。
图5 脚手架延桩号工程量统计
☆ 可调底座定位
马鹏杨立交现浇部分桥梁因需跨越107国道，所以先搭设两侧跨度的桥梁。应用BIM技术对可调底座的位置进行定位，避免了现场模架从两端合拢搭设出现错位的问题，实现了模架的精准定位搭设。
步骤为：①据实获取数据，根据一侧已搭设脚手架距桥台间距，得到已搭设脚手架的桩号位置，修正脚手架模型桩号（图6）。
图6 根据实际数据修正脚手架模型桩号
②推测全局，根据脚手架搭设方案，推测出所有脚手架应在的桩号位置。
③计算他侧，计算出另一侧脚手架距桥台间距，提供给施工员进行放线（图7）。
④数据校核，现场测量脚手架桩号位置，确认数据准确性。
图7 马棚杨互通立交可调底座定位线
☆ 工字钢排布方案
现场工字钢尺寸为4m,但马棚杨互通立交现浇桥梁梁高为抛物线变径，若全部使用标准4m尺寸，会影响桥梁美观，但截短后的工字钢费用会从租赁费变为材料购置费，需合理规划工字钢排布方案（图8）。通过BIM技术进行工字钢的可视化排布，在不影响桥梁美观的情况下，给现场提供了合理的排布方案（图9），据统计本次节约标准尺寸工字钢14根。
图8 马棚杨互通立交工字钢排布方案
图9 马棚杨互通立交工字钢三维模型图
四、经济效益分析
1、工字钢
3米以上工字钢可按租赁费计算，3米以下工字钢只能按材料费计算，通过对方案比选优化，少使用3米以下工字钢14根，按照市场价格每根约100元计算，合计1400元。
2、杆件
通过方案优化，节省杆件5捆，按照市场租赁价格每捆500元计算，合计2500元。
3、综合工日
准确计算各个区域工程量，通过减少一次运输少量或超量的误差和二次搬运来节约工期。据不完全统计节约工日约10天，按照施工经验，每天工人数量3名，单价300元/人/工日；每天机械数量2台，单价600元/台/工日计算，合计21000元。
4、节约总计见下表：
五、应用总结
通过BIM技术在桥梁模架设计施工中的应用，既提高了脚手架搭设的管理和技术水平，又节省了脚手架材料的租赁量和二次搬运费用，同时三维模型也方便现场对工人进行交底，提高了施工人员的工作效率，最终也为企业积累了脚手架的搭设数据、方案和模型模板，值得推广应用。
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