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摘要：近年來，作為建筑信息技術(shù)新的發(fā)展方向，BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)從一個理想概念成長為如今的常用的應(yīng)用技術(shù)手段，給整個建筑行業(yè)帶來了多方面的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。如何為工程項目的建設(shè)營造一個集成化的溝通和相互協(xié)調(diào)的環(huán)境，提高工程項目的建設(shè)效益，已成為國內(nèi)外工程管理領(lǐng)域的一個非常重要而迫切的研究課題。BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)的成熟應(yīng)用，能極大提高建設(shè)施工和管理的工作效率，降低建設(shè)成本，同時也能有效提高建筑工程的質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)，裝配式技術(shù)，異形曲面，曲面優(yōu)化。
1、引言
本文以蘇州大劇院和吳江博覽中心兩個項目中的異形鋁板飄帶為案例，針對BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)在建筑外裝飾幕墻設(shè)計、施工階段的應(yīng)用做簡要分析。著重介紹BIM技術(shù)在外裝飾幕墻設(shè)計、施工中的應(yīng)用和裝配式技術(shù)在施工階段的應(yīng)用。
2、工程介紹
2.1.工程概況
本工程坐落于東太湖之畔的蘇州灣，總用地面積約10.7公頃，總建筑面積19.8萬平方米，包含北部蘇州大劇院及南部吳江博覽中心兩個項目。其中，蘇州大劇院共9.5萬平方米，主要功能為大劇院、小劇院及一個IMAX廳和若干電影放映廳，外裝飾最大高度：53.912m。吳江博覽中心共10.3萬平方米，主要功能為博物館、城市規(guī)劃展示館及會議中心，外裝飾最大高度：54.705m。
2.2.工程重點、難點
本工程最大的重點為貫通北部大劇院與南部吳江博覽中心的陽極氧化鋁板飄帶，整體飄帶為空間三維結(jié)構(gòu)，飄帶結(jié)構(gòu)體系為空間彎扭鋼結(jié)構(gòu)，大劇院和博覽中心通過鋁板飄帶連接貫通，鋁板飄帶呈不規(guī)則空間弧形。按標(biāo)高（詞條“標(biāo)高”由行業(yè)大百科提供）鋁板飄帶分為上飄帶和下飄帶。本項目難點是，由于鋁板飄帶呈不規(guī)則空間異形弧面，生產(chǎn)加工裝配式單元板塊時，不能采用標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化加工技術(shù)，需要對空間異形曲面進(jìn)行優(yōu)化，使原空間異形曲面趨于標(biāo)準(zhǔn)化單元板塊，并適用于工業(yè)化加工。
鋁板飄帶為不規(guī)則的連續(xù)漸變外形，采用三角形來適應(yīng)外表面變化.三邊設(shè)置閉合的鋁副框，采用機(jī)械螺釘連接于次鋼龍骨高度變化要求;板之間接縫采用硅酮密封膠密封。面板采用3mm厚5005H18陽極氧化鋁（詞條“陽極氧化鋁”由行業(yè)大百科提供）單板，鋁板采用連續(xù)氧化工藝制作，表面無肉眼可見的明顯色差，顏色及安裝方向須滿足建筑師的要求。鋁板飄帶總面積約四萬多平方米。鋁板飄帶系統(tǒng)中包括有陽極氧化鋁單板、穿孔鋁板、低輻射LOW-E夾層中空玻璃、消防救援窗等。
3、建筑外裝飾幕墻設(shè)計階段BIM技術(shù)的應(yīng)用
3.1.鋁板飄帶BIM設(shè)計階段的應(yīng)用
建筑外裝飾幕墻設(shè)計階段，依據(jù)鋁板飄帶的CAD圖紙及其他相關(guān)技術(shù)資料，建出理論鋁板飄帶BIM模型。進(jìn)一步確認(rèn)鋁板飄帶空間關(guān)系，對原設(shè)計進(jìn)行檢驗，并進(jìn)行各專業(yè)間的碰撞檢查;優(yōu)化設(shè)計后，將鋁板飄帶系統(tǒng)分割為標(biāo)準(zhǔn)的單元板塊，每一個單元板塊必須包含與主體連接構(gòu)件（詞條“構(gòu)件”由行業(yè)大百科提供）的詳細(xì)參數(shù)，此階段為優(yōu)化單元板塊方案階段。然后對建筑物的豎向設(shè)計空間進(jìn)行最終的檢測分析，并給出最優(yōu)的單元板塊布置，最終得到準(zhǔn)確的建筑信息化模型(BIM)。依據(jù)BIM模型，能提供各專業(yè)的工程量明細(xì)，從而滿足其在加工、安裝階段的技術(shù)要求。
3.2.鋁板飄帶BIM施工階段的應(yīng)用
鋁板飄帶BIM模型完成后，根據(jù)三維測量技術(shù)結(jié)合BIM模型的應(yīng)用，將鋁板飄帶高空坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為地面坐標(biāo)，采用全站儀直接由控制點進(jìn)行三維放樣，可達(dá)到很高的精度效果，減少其他儀器多次測量引起的累計誤差。高程控制網(wǎng)的基本網(wǎng)和加密網(wǎng)精度保持一致，其精度根據(jù)規(guī)范確定。復(fù)測精度與建網(wǎng)精度相同，鋼結(jié)構(gòu)卸載后采用激光掃描儀對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行激光掃描。激光掃描儀采取非接觸式激光掃描，基于點云獲取三維數(shù)據(jù)。通過全站儀與三維激光掃描儀進(jìn)行配合，使三位激光掃描儀獲取的點云坐標(biāo)與模型坐標(biāo)的進(jìn)行匹配轉(zhuǎn)換。利用掃描后的點云模型與BIM 模型進(jìn)行合并，分析現(xiàn)場實際構(gòu)件與理論模型的位置誤差，對誤差超限的區(qū)域模型進(jìn)行修正，滿足建筑外觀并進(jìn)行對超限區(qū)域圓滑過渡。
3.3.鋁板飄帶BIM施工階段的優(yōu)化應(yīng)用
利用建筑信息化模型(BIM)系統(tǒng)軟件創(chuàng)建鋁板飄帶深化模型。在制作深化模型過程中，利用軟件協(xié)同工作，檢查與其他專業(yè)之間的相對位置關(guān)系并作相應(yīng)的調(diào)整。本項目采用裝配化單元式體系，根據(jù)Revit軟件分析得出，縱向鋁板骨架不彎弧，橫向根據(jù)造型進(jìn)行彎弧扭轉(zhuǎn)，因此，本工程鋁板飄帶單元設(shè)計以縱向一體化，即縱向一整排可在地面進(jìn)行拼裝，橫向分析得出可以在不超過3塊鋁板板寬的長度下進(jìn)行地面拼裝而不影響整體造型的實現(xiàn)，根據(jù)計算分析，最大單元板塊為(縱向28米*橫向7.5米)�？紤]到整體框架的穩(wěn)定性，縱向分為三個小單元進(jìn)行吊裝。
以標(biāo)準(zhǔn)模塊的形式創(chuàng)建，繪制符合生產(chǎn)工藝要求的深化圖紙及明細(xì)表，對每一塊鋁板、構(gòu)件進(jìn)行編號，并對其定位坐標(biāo)、顏色、材質(zhì)、加工尺寸和到場時間等信息進(jìn)行統(tǒng)計梳理，可以方便快捷的導(dǎo)出板塊清單、材料清單。
4、建筑外裝飾幕墻設(shè)計階段裝配式技術(shù)的應(yīng)用
采用裝配式單元板塊化安裝的方式來進(jìn)行加工組裝，在地面進(jìn)行單元板塊的拼裝，減少高空作業(yè)量�？紤]到單元板塊尺寸為7.5米×28米，現(xiàn)場鋁板單元的拼裝場地尺寸要求大致為：長30m×寬10m=300㎡。由于現(xiàn)場鋁板飄帶體量巨大，考慮到本工程的實際需要，為保證施工工期，計劃現(xiàn)場布置8塊單元拼裝場地。
4.1.裝配式單元板塊拼裝步驟
4.1.1.鋁板飄帶單元板塊高空轉(zhuǎn)接件的制作
4.1.2.鋁板飄帶單元板塊骨架的安裝(拼裝場地拼裝)
4.1.3.鋁板飄帶單元板塊鍍鋅鋼板的安裝
4.1.4.鋁板飄帶單元板塊保溫棉的鋪設(shè)
4.1.5.鋁板飄帶單元板塊防水鋁板的安裝
4.1.6.鋁板飄帶單元板塊鋁單板面板的安裝
4.2.鋁板飄帶單元板塊的整體吊裝
本工程鋁板飄帶單元板塊在垂直運輸時，由于單元板塊面積較大，且剛度不足，提升時，容易引起變形（詞條“變形”由行業(yè)大百科提供），因此，在垂直運輸?shù)跹b時，將采用吊裝繩索禁錮綁扎。同時板塊下方需加設(shè)纜風(fēng)繩，用以控制板塊在提升過程中的姿態(tài)，防止發(fā)生碰撞。
4.3.相鄰單元板塊的銜接安裝及誤差調(diào)整
多個單元吊運安裝就位后，會產(chǎn)生誤差，通過全站儀對特征觀測點進(jìn)行空中坐標(biāo)的復(fù)核與BIM模型相對照，確保誤差控制在允許范圍內(nèi)。誤差調(diào)整通過支座（詞條“支座”由行業(yè)大百科提供）部位連接件螺栓的長圓孔進(jìn)行微調(diào)。
4.3.1，總體安裝工藝流程
主結(jié)構(gòu)復(fù)測→定位放線→單元板塊制作→單元板塊安裝→單元間補(bǔ)桿(板)→安裝后續(xù)板材（詞條“板材”由行業(yè)大百科提供）→區(qū)域內(nèi)安裝誤差測量→調(diào)整→清洗。
5、結(jié)語
本工程在建筑幕墻施工前期，依據(jù)甲方單位提供的建筑結(jié)構(gòu)圖紙，幕墻圖紙，鋼結(jié)構(gòu)圖紙等創(chuàng)建BIM實體模型。在各專業(yè)BIM模型完成之后，對各專業(yè)BIM模型數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，建立完整的BIM模型。全面進(jìn)行設(shè)計階段(施工前期)模型的碰撞檢查，修改圖紙中的錯、漏、碰、缺，并與相關(guān)專業(yè)協(xié)調(diào)，及時調(diào)整在設(shè)計圖中沖突等問題。在收到設(shè)計變更第一時間將各專業(yè)變更及修改反饋到最初BIM模型中，保證BIM模型能及時準(zhǔn)確的指導(dǎo)現(xiàn)場施工。
根據(jù)完成的施工圖設(shè)計的BIM模型，以及構(gòu)件加工要求，創(chuàng)建加工圖設(shè)計模型。采用3D掃描技術(shù)，進(jìn)行施工現(xiàn)場主體鋼結(jié)構(gòu)掃描，完成三維實際模型，與前期BIM模型對比，按照實際模型數(shù)據(jù)對BIM模型進(jìn)行調(diào)整。
另外，我們在BIM模型中通過三維技術(shù)進(jìn)行構(gòu)件的深化設(shè)計，以保證尺寸能夠完全吻合，設(shè)計完成后再將得到的數(shù)據(jù)交給工廠進(jìn)行加工。根據(jù)構(gòu)件加工圖設(shè)計的BIM模型，提取材料、構(gòu)件等信息，生成物料明細(xì)表，精確統(tǒng)計各項材料的詳細(xì)用量，協(xié)同處理建筑信息模型修改。在施工圖設(shè)計模型的基礎(chǔ)上，將施工技術(shù)規(guī)范與施工工藝融入施工過程模型。合理的配置資源要素，驗證施工方案的可行性，實現(xiàn)對施工過程交互式的可視化信息化管理。
本工程是我司的BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)在工程裝修領(lǐng)域中的又一應(yīng)用，不僅大大加深了我們對BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)的深層的理解，也豐富了我們在BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)在工程項目中的應(yīng)用經(jīng)驗，提升了設(shè)計師和工程師等相關(guān)人員在BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)的應(yīng)用能力。作為建筑行業(yè)大家庭里的一員，我們愿意作為BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)領(lǐng)域的先行者和實踐者，為BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)砥礪前行而奮勇拼搏。
參考文獻(xiàn)
[1]中國建筑裝飾（詞條“建筑裝飾”由行業(yè)大百科提供）協(xié)會 – 建筑幕墻工程BIM實施標(biāo)準(zhǔn):T/CBDA 7-2016.北京：中國建筑工業(yè)出版社
[2]中國建筑裝飾協(xié)會 – 單元式建筑幕墻生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程:T/CBDA X-2019.北京：中國建筑工業(yè)出版社
作者單位：蘇州柯利達(dá)裝飾股份有限公司
