章 揚(yáng)

（中交水利水電建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315200）

0 引言

隨著建筑科技的不斷發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)建筑造型的藝術(shù)性要求也越來(lái)越高[1]。各種復(fù)雜的異型結(jié)構(gòu)開(kāi)始出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中，尤其是大面積曲屋面在現(xiàn)代建筑物中出現(xiàn)的頻率越來(lái)越高[2]。大面積曲屋面幕墻多采用鋼結(jié)構(gòu)和新型復(fù)合材料結(jié)合使用，急需能夠解決安全施工、裝配準(zhǔn)確、方便快捷等施工要求的新型施工理念和方案。在苕溪清水入湖河道整治后續(xù)工程（湖州開(kāi)發(fā)區(qū)段二期）房屋建筑工程中，運(yùn)用BIM技術(shù)將曲屋面幕墻分解成網(wǎng)格體系，有利于快速、高效完成了幕墻施工。本文總結(jié)該項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，為其他工程提供參考。

1 工程概況

苕溪清水入湖河道整治后續(xù)工程（湖州開(kāi)發(fā)區(qū)段二期）房屋建筑項(xiàng)目是長(zhǎng)兜港沿岸整治及生態(tài)修復(fù)工程中地塊內(nèi)配套的公共建筑項(xiàng)目。A區(qū)建筑結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)，主要鋼板及型鋼材質(zhì)均為Q355B，地下一層，地上兩層，建筑總面積為10282.4㎡；幕墻形式主要包括：玻璃幕墻、石材幕墻、鋁板幕墻、鋁合金百葉、雨篷、采光頂，其中典型玻璃尺寸為A=B×H=1.88×4=7.52㎡，自重8.008499kN，全部采用全面單曲三層超白玻璃（10mm超白+10mm超白+12A+12mm超白夾膠中空），石材尺寸為A=B×H=0.65×1.1=0.715㎡，面板自重為0.7kN/㎡。該建筑工程的平面圖和立面圖分別見(jiàn)圖1和圖2所示。

圖1 工程平面圖

圖2 工程立面圖

2 基于BIM軟件的施工輔助技術(shù)

2.1 曲屋面網(wǎng)格分格劃分

苕溪清水入湖河道整治后續(xù)工程（湖州開(kāi)發(fā)區(qū)段二期）項(xiàng)目A區(qū)建筑物造型獨(dú)特新穎，為異型空間曲面結(jié)構(gòu)，這給屋面幕墻的設(shè)計(jì)、材料加工、施工增加了巨大的難度。項(xiàng)目部技術(shù)人員經(jīng)過(guò)充分討論，決定采取分割的思路進(jìn)行施工，具體而言：按照幕墻檢驗(yàn)批劃分規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，以中心屋脊線作為主線，分別向兩側(cè)制定均為三角形的分割塊，向兩側(cè)延伸直至幕墻邊緣，形成三角形曲面網(wǎng)格，再通過(guò)設(shè)置諸多夾角60度的平行線將整個(gè)屋面分割為若干小三角形和近三角形，如圖3所示。

圖3 屋面分割示意圖

2.2 龍骨體系模型建立

為了有效應(yīng)對(duì)新穎的異性建筑造型、復(fù)雜的幕墻系統(tǒng)施工建造技術(shù)難題，減小建筑結(jié)構(gòu)偏差。通過(guò)BIM軟件計(jì)算出準(zhǔn)確的參數(shù)，可有效保證幕墻系統(tǒng)單元模塊材料的制作精度，從而確保單元板尺寸、構(gòu)件加工精度和尺寸材料制作過(guò)程的準(zhǔn)確度。具體而言，將曲屋面幕墻的空間幾何尺寸放入Revit軟件中，按照分割思路對(duì)幕墻以中心屋脊和兩側(cè)主鋼梁為控制線進(jìn)行計(jì)算，主梁按照結(jié)構(gòu)和材料的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算論證后劃定，最后將分割后的大三角曲面劃分為若干小三角形單元[3]。分割后的單元的各項(xiàng)參數(shù)都能在系統(tǒng)中一一顯示，并且一鍵導(dǎo)出，為施工提供了極大的參考。如圖3所示，黃色細(xì)線為屋脊中心線和主鋼梁。

實(shí)踐證明，通過(guò)BIM 技術(shù)可有效處理傳統(tǒng)幕墻圖紙中零件小、幾何尺寸誤差大的技術(shù)難題。BIM軟件中詳細(xì)、準(zhǔn)確的參數(shù)信息能有效確保幕墻系統(tǒng)單元模塊材料制作精度，進(jìn)而對(duì)單元板塊的大小、組件加工精度及尺寸材料制作過(guò)程精度和精準(zhǔn)性進(jìn)行指引[4]。此外，建立的TEKLA模型（如圖4所示），深化、細(xì)化了構(gòu)件圖紙，用于指導(dǎo)工廠加工、輔助現(xiàn)場(chǎng)施工并以此為基礎(chǔ)建立了Rhino7模型。通過(guò)運(yùn)用BIM軟件輔助設(shè)計(jì)、施工，有效提高了工程設(shè)計(jì)水平、加工精度，極大增強(qiáng)了生產(chǎn)、安裝質(zhì)量，并且大幅縮短了項(xiàng)目整體施工周期。

圖4 TEKLA模型圖

3 曲屋面蜂窩鋁板幕墻施工技術(shù)

3.1 施工工藝流程

異形曲面蜂窩鋁板屋面裝配施工技術(shù)的工藝流程為：方向定位→固定鋁合金夾具→固定鋁合金連接件→安裝定位鋼板→安裝蜂窩鋁板→安裝膠條→檢驗(yàn)。

3.2 安裝順序

根據(jù)幕墻檢驗(yàn)批劃分規(guī)定，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，先把支撐夾具固定在事先設(shè)置好的控制點(diǎn)上，然后整個(gè)屋面的鋁板安裝順序按照從南往北兩側(cè)對(duì)稱(chēng)施工，定制好的蜂窩鋁板通過(guò)汽車(chē)吊垂直運(yùn)輸?shù)綄?duì)應(yīng)的安裝位置[5]。

3.3 測(cè)量定位設(shè)備

苕溪清水入湖河道整治后續(xù)項(xiàng)目利用衛(wèi)星定位測(cè)量異型屋面空間定位，確保了項(xiàng)目的進(jìn)展和質(zhì)量。衛(wèi)星定位測(cè)量是利用衛(wèi)星的測(cè)時(shí)和測(cè)距進(jìn)行導(dǎo)航。

運(yùn)用衛(wèi)星定位技術(shù)，主要優(yōu)勢(shì)包括以下幾點(diǎn)：（1）使用點(diǎn)靈活性更強(qiáng)，布設(shè)自如；（2）具有較高的定位精度；（3）根據(jù)所需要的觀測(cè)精度不同：用快速靜態(tài)的技術(shù)，測(cè)量時(shí)間每次可縮短幾分鐘；（4）可對(duì)測(cè)點(diǎn)的平面位置和高程同時(shí)進(jìn)行測(cè)定，施工放樣可采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量；（5）自動(dòng)化程度高，操作人員只需在觀測(cè)中對(duì)儀器的工作狀態(tài)和采集環(huán)境的氣象資料進(jìn)行安置和開(kāi)閉、測(cè)量天線高度、監(jiān)視等一系列測(cè)量工作，如捕獲、跟蹤觀測(cè)衛(wèi)星、記錄觀測(cè)資料等，就可以自動(dòng)完成。

運(yùn)用衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）根據(jù)建設(shè)單位提供的測(cè)量控制點(diǎn)，施工圖紙和有關(guān)規(guī)范；（2）用全站儀將軸線引測(cè)的到支架套管上，作為支架安裝的縱向控制線，支架沿套管方向要保證在曲面法線上；（3）對(duì)屋面構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的控制線測(cè)量。

3.4 安裝方法

3.4.1 連接件安裝

（1）根據(jù)控制網(wǎng)點(diǎn)布置，把可調(diào)節(jié)的支撐夾具安放在對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位上，通過(guò)不銹鋼螺栓將夾具底部與鋁合金板緊密結(jié)合，再將夾具的另一側(cè)穩(wěn)定在屋面的第二道龍骨上，進(jìn)行后續(xù)的調(diào)整。如圖5所示，通過(guò)調(diào)節(jié)不銹鋼伸縮套桿來(lái)調(diào)整曲面節(jié)點(diǎn)空間位置，施工簡(jiǎn)便，材料可大批量生產(chǎn)，節(jié)省工期，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

圖5 可調(diào)節(jié)屋面支撐夾具組合件

（2）根據(jù)施工圖給出的點(diǎn)位三維坐標(biāo)（X、Y、Z值），將面板的坐標(biāo)放線于鋁檁條上，相關(guān)技術(shù)人員通過(guò)使用全站儀，指揮技術(shù)人員按照要求進(jìn)行上下左右移動(dòng)，達(dá)到指定的高度后，用緊固螺絲將不銹鋼伸縮套桿進(jìn)行固定，最后用不銹鋼托架把鋁合金方管用螺栓連接。

3.4.2 蜂窩板的定位安裝

蜂窩板的定位和安裝：將蜂窩板安裝在檁條上，根據(jù)放置位置對(duì)齊切縫，完成蜂窩板的定位。安裝過(guò)程中可借用梯子、繩索、鋼管等輔助工具；正式安裝前，先用工具擦去灰塵等污物，確保安裝面清潔。此時(shí)嚴(yán)禁貼板縫保護(hù)膜，以保護(hù)蜂窩鋁板表面。安裝過(guò)程中，做好產(chǎn)品表面保護(hù)工作，防止因劃傷、污染等原因造成的返工。由加強(qiáng)筋連接在一起的蜂窩鋁板周?chē)慕谴a鉚接在框架梁上。

同一平臺(tái)的蜂窩鋁板平整度，嵌縫寬度的誤差要控制在精度范圍內(nèi)。在施工過(guò)程中，幕墻的構(gòu)件和面板應(yīng)鋪設(shè)并用薄膜包裹并采取其他相應(yīng)的保護(hù)措施。密封膠固化并達(dá)到應(yīng)有的強(qiáng)度后，應(yīng)及時(shí)清除表面的粘附物。

4 施工質(zhì)量控制措施

4.1 嚴(yán)格控制構(gòu)件參數(shù)和質(zhì)量

為保證后續(xù)工作的順利開(kāi)展，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的控制，明確材料對(duì)應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格控制主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。通常，在進(jìn)行構(gòu)件檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸、構(gòu)件形狀、螺栓孔位、是否貼有安全標(biāo)志等不同指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，這些指標(biāo)都會(huì)對(duì)最終的施工質(zhì)量造成極大的影響。項(xiàng)目部技術(shù)人員還要注意：施工人員在施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)防范工作，尤其是在主體結(jié)構(gòu)或梁結(jié)構(gòu)施工中，更要加強(qiáng)誤差控制，因?yàn)楫?dāng)它的偏差值超出規(guī)定值的范圍的時(shí)候，很容易對(duì)后續(xù)的施工質(zhì)量和進(jìn)度造成影響，甚至對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響，進(jìn)而影響工程質(zhì)量。

4.2 確保高強(qiáng)度螺栓的性能滿(mǎn)足要求

結(jié)構(gòu)連接時(shí)，高強(qiáng)度螺栓連接的好壞直接決定整個(gè)整個(gè)結(jié)構(gòu)連接的質(zhì)量。因此，技術(shù)人員在組裝前必須對(duì)高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行檢查，一定要保證螺栓有正規(guī)的出廠合格證，此外還要重點(diǎn)對(duì)螺栓表面抗滑移系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)各批次螺栓的軸力進(jìn)行定期檢查。在完成高強(qiáng)度螺栓軸力檢查后，對(duì)各螺栓的安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查，確保不出現(xiàn)欠旋、超旋等現(xiàn)象，使高強(qiáng)度螺栓的作用得到最大程度的發(fā)揮[6]。

4.3 加強(qiáng)施工過(guò)程的管控

加強(qiáng)監(jiān)控管理工作，全程監(jiān)控安裝蜂巢鋁板的施工情況，實(shí)時(shí)記錄。技術(shù)人員一旦發(fā)現(xiàn)偏差，要及時(shí)采取相應(yīng)措施，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、快速地介入、控制，及時(shí)消除相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。柱面蜂窩狀鋁板材料進(jìn)場(chǎng)后，要按照安全文明施工要求和項(xiàng)目部規(guī)定做好相關(guān)產(chǎn)品的分類(lèi)、堆放等工作，并及時(shí)登記材料進(jìn)出場(chǎng)臺(tái)賬。進(jìn)場(chǎng)后，為了防止蜂巢鋁板材料銹蝕、配件混雜和損壞情況的發(fā)生，要做好材料的保管工作。對(duì)拼裝質(zhì)量按照設(shè)計(jì)圖的要求嚴(yán)格把關(guān)，驗(yàn)收時(shí)嚴(yán)格按照質(zhì)量規(guī)范的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文以苕溪清水入湖河道整治后續(xù)工程（湖州開(kāi)發(fā)區(qū)段二期）房屋建筑項(xiàng)目為例，總結(jié)了曲屋面幕墻工程的施工經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)引入BIM技術(shù)、分割結(jié)構(gòu)、測(cè)量定位等方法，極大地促進(jìn)了工程施工進(jìn)度并有效保障了施工質(zhì)量，為后續(xù)承接各種異形幕墻結(jié)構(gòu)施工積累了重要經(jīng)驗(yàn)。該項(xiàng)目的實(shí)踐證明，基于BIM軟件輔助的曲屋面蜂窩鋁板幕墻施工技術(shù)具有施工快速、操作簡(jiǎn)單、調(diào)整靈活，成本低的優(yōu)勢(shì)，值得推廣應(yīng)用。