【摘要】针对房建施工过程中木质模板用量预算不准确以及因缺少精细化管理模板的方法，造成施工过程中模板管理粗放，浪费严重，施工成本增加的问题，提出基于建筑信息模型(BIM)技术计算模板用量及管理的方法．该方法根据结构施工图纸和施工方案创建BIM模型，结合施工规范计算模板的用量．该方法在计算模板用量的同时，生成了模板的用量报表、模板加工图纸和施工图纸，施工企业根据用量报表采购模板材料，根据加工图纸集中加工模板，根据施工图纸管理工人施工，可以有效地减少模板加工过程中的浪费，提高施工速度和质量，终降低施工成本．在山西农业大学综合实验大楼项目中，对提出的方法进行应用．结果表明，该方法计算模板的用量，按照该方法生成的图纸进行加工和施工能够有效地减少模板的浪费，降低模板的用量，节约施工成本．

随着中国30多年的改革发展，建筑业已经成为国民经济的重要支柱产业；同时，建筑市场开放度进一步提高，资金、技术、劳动力等生产要素出现

跨国流动趋势，我国建筑企业海外项目投资近年来增速迅猛．随着我国宏观经济下行压力的加大，房建行业面临着房地产市场持续低迷，房屋新开工面积不断下降的“新常态”，同时房建企业间日益激烈的竞争造成房建企业利润率普遍下滑．建筑行业是一种需要消耗大量自然资源与能源的行业，为了资源与环境的可持续发展利用，推动绿色建筑和绿色施工已成为世界各国的共识，绿色施工已成为建筑业主要的发展方向．绿色施工要求在保证工程质量、安全等基本前提下，尽可能地节约资源减少浪费．为了满足绿色施工的要求和资源环境的可持续发展，保证施工企业的项目利润率和竞争力，建筑施工精细化管理成为当前建筑企业施工管理的必然趋势．

木质模板因使用灵活、加工方便以及较低的综合单价，被广泛地用在房建施工的主体工程施工阶段，模板的施工和管理关系到整个工程的质量和施工成本，但是经过调查研究发现，国内的房建企业在模板计算及管理方面面临着如下共性问题．

(1)缺少计算模板用量的方法，目前施工企业依然采用手工方式计算模板用量．采用该方法计算得到的用量与使用实际用量差别较大，造成施工企业难以精确备料，给施工企业带来较大的仓储、运输和租赁压力，这一点在海外施工项目中尤为突出(因为施工工艺和工人的施工习惯不同，施工中使用的模板需要从国内运到当地)．

(2)模板施工管理粗放，因为缺少精细化管理方法和依据，模板施工管理粗放，造成工人在施工过程中随意对模板加工和施工，不仅造成了模板的大量浪费，同时给施工带来安全隐患，使返工率增高，施工成本增加．

建筑信息模型(buildinginformationmodel，BIM)是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目全生命周期过程中的所有信息，是对工程项目相关信息的详尽表达．随着BIM技术的发展，该技术已广泛应用于房屋建筑领域．研究表明，在设计阶段，使用BIM技术可以把房建的各参与方的不同设计成果置于统一的3D设计环境中，从而减少因专业不同和沟通不畅造成的“信息孤岛”和设计冲突，提高建筑的设计质量，避免后期设计的更改，并且基于BIM的工程预算分析更加高效灵活和准确嘲．在施工阶段，使用BIM技术能够对施工过程进行动态管理凹，提高施工质量，节约施工成本，缩短施工工期，并且能够显著地降低建筑后期的维护成本。

创建BIM模型

根据建模方法的不同，可以把三维模型分为线框模型、表面模型及实体模型．在施工时，辅助材料主要应用在建筑构件的表面，同时表面模型的渲染效率较高，所以该方法使用表面建模表示建筑物的三维模型．为了描述建筑模型表面的孔洞，使用带约束条件的Delaunay三角网构建建筑物的表面采用参数化建模的方法创建所需的BIM模型，根据不同的建筑构件类型，定义了不同的构件对象，如墙、梁、柱、顶板、门窗等构件对象，并把构件的特征属性抽象为构件对的特征属性口．在创建建筑构件的BIM模型时，首先根据施工图纸和施工方案设置构件对象的属性信息实例化一个构件对象；然后在模型绘制界面确定构件对象的空间位置，即完成一个建筑构件的BIM模型创建，如图1所示．

模板计算

模板是一种临时性混凝土成形使用的模具，按设计要求制作，使}昆凝土结构、构件按规定的位置、几何尺寸成形，保持混凝土结构的正确位置，并承受

建筑模板自重及作用在其上的外部荷载，如图2所示．

模板施工时，因为构件之问的相交或自身存在一些孔洞(本文把施工表面上存在的门窗洞口统一简称为洞)，需要的模板规格不同．以木质模板为例，市场提供的是固定尺寸的多层胶合板或竹胶合板等板材(比较常用的是宽高分别为1830mm×915mm和2440mm×1220mm两种规格的板材)，因此需要对规则模板进行再加工，使其成为施工所需要的不同尺寸的板材

施工时，一般以施工组为单位，若干个构件或一层的建筑构件同时进行施工．为了节约模板的用量，减少模板加工带来的浪费，以一个施工小组为单位集中加工该小组所需的模板．模板的计算可以抽象为：用一种宽和高分别为硼和九的固定矩形通过整块覆盖或者裁剪覆盖的方法去完全覆盖一组带有孑L洞的多边形，这些不规则多边形使用尽可能少的规则矩形裁剪得到；后给出覆盖方案和不规则多边形的裁剪方案，其中覆盖方案即为模板施工方案，裁剪方案即为模板的加工方案。

模板施工方案

从一个施工组中选取一个施工面使用wxh不同的建筑构件要求模板排列的方向不同，为了讨论的方便，不失一般性地假设模板均横向排列)的格网对墙面进行划分，如图3所示．图中，黑线为划分的格网，对不足一个格网的按照一个格网计算．在不考虑孔洞的情况下，每一个格网是一个模板的位置，在确定模板的位置后，可以进行拆分和裁剪运算，得出初步的模板装配方案．当确定完模板位置后，需要对以下2种情况进行处理．

(1)模板与墙的关系．当铺设的模板超出墙面时，如图4所示的上边缘和右边缘，只需将边缘的格网与墙面求交。

(2)模板与墙面中洞的关系．

(a)当模板被包含在一个洞中时，直接删除该模板．

(b)当洞被包含到一个模板中时，为了加工和计算的方便，把模板拆分成如图4所示的4部分；

(c)模板和其他情况洞的处理方式为：把剩余的每一个模板块记为Ki(i=1,2,3,4,5….,n)，剩余的每一个洞记为Hj(j=1，2，3，⋯，n)，对剩余的块与洞进行差值运算，即

如此操作之后，可得一个可行的初始模板铺设方案，如图3所示．图中，阴影填充部分为孔洞，灰色部分为模板．

初步的模板布设方案中，有些模板的布设不符合施工要求(施工时要求尽量使用整块模板，需要裁剪的模板尽可能地布设到边角，并且要求需要裁剪的模板尽可能地在一块规则模板内)，因此需要对模板的初步布设方案进行调整，使方案更符合施工和模板加工的要求．例如图5(a)所示，6号和9号模板均为经过裁剪的模板，合理的布设方式为6号与8号合并后通过与规则模板求交，生成新的6号模板；剩余的部分与9号模板合并生成新的9号模板，如图5(b)所示，调整位置后的模板加工方案比较合理．

不同构件的模板按照施工工艺和现场条件的不同，可能有不同的施工顺序，以由左至右为例调整模板．若模板A的宽度小于整板的宽度，判断是否存在模板B(见图6)，若存在，按照如下方式进行操作．

(1)将模板A与模板B合并，获得两个模板的并集．

(2)判断并集的宽度，若并集的宽度小于整板的宽度，则直接合并；若并集的宽度大于整板的宽度，则将并集和规则模板求交，将获得的交集作为当前的模板A，并将模板B剔除后继续处理，同时按照步骤(3)判断差集．

(3)用并集与交集进行求差，获取差集，差集中所有的多边形都添加到待处理多边形中．按照上述方式依次进行左右方向的判断，直到右侧后一块多边形判断完成．

由下至上方向的模板调整需要判断两块模板上、下方向是否存在公共区域，其余计算方法和左、右方向一致．