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上海中心外幕墻數字化精益施工技術

來源:中國幕墻網收集整理  作者:孟根寶力高  日期:2013-12-12
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  上海中心外墻幕墻以其多層懸掛(每區12至15層)、135度連續扭轉、大跨懸空支撐(鋼構系統外懸挑最大12米)、巨大的工程體量(超13萬平米,20327個單元板塊)以及632米超高等特征,為連續、安全和綠色施工提出了挑戰。為此,采用系統方法,從外立面方案確定、結構體系選擇,新材料選擇和施工方案選擇等多方面,尊重建筑理念的同時,充分研究大批量化工藝,確保其可建性;采用可視化預控BIM數字化工具,為復雜體態幕墻板塊構建、多工種交叉集成施工等諸多方面創造有利條件。數字化、智能化和柔性化為特點的第三次工業革命悄然到來,建筑幕墻應做充分準備。本文總結適用于超大復雜工程的系統思維方法和批量工藝化、模塊化、裝配化、數字化施工管理理念運用經驗,欲為綠色集成施工和管理提供借鑒。關鍵詞:系統方法、施工批量化工藝、BIM技術、數字化、超大復雜工程。

  在整體技術路線策劃過程中,對給施工環節采取的施工方式進行評審、評估,并作實驗進行驗證,尤其是上海中心外幕墻施工完全是在超高、外懸挑14米的空間中作業,上人操作平臺的選擇是實現幕墻順利安裝的重中之重,對可選的施工方案進行深入的分析、比選,可選的上人操作平臺方案有腳手架、索道、雙層滑移吊籃,對幾種方案進行比較:

  由分析可得出,腳手架施工可實現安裝要求,但由于結構是旋轉收縮形式,腳手架底部放腳很大,幾乎將內外幕墻之間的空間全部占滿,影響內幕墻及其他安裝專業施工,腳手架隨單元板安裝進度搭設,周期較長,影響安裝進度,腳手架拆除時由于體量很大,散件很多,距離單元板玻璃很近,碰撞損壞已安裝完成的成品風險很大,大量的材料垂直運輸到超高建筑內,更加劇了超高建筑本身的垂直運輸矛盾。

  每個區采用拉鋼索的形式,鋪設馬道,可實現上人操作,但通過實驗可發現,馬道豎向、橫向鋼索的連接錨件,鋪設馬道的跳板,以及連接跳板的固定件,散件太多,安裝拆除時的墜物風險很高,尤其是索道本身的穩定性需要依靠加預應力,預應力傳遞到主體鋼結構上,對主體結構的變形會產生過程影響,增加了變形分析的復雜性。

  雙層滑移吊籃,利用可升降平臺原理,將上下2層平臺連通,設置導向索避開幕墻支撐鋼結構徑向支撐,通過伸縮小車連通相鄰平臺,形成整體連通平臺,升降平臺可集成化程度高,現場安裝周期短,但技術難度高,需要集中解決平臺本身的受力要求和連通裝置不同區間的通用性,導向索對吊掛點定位精度要求高,需要精準定位,由于是懸挑空間,定位難度很高。

  通過反復的論證比選,最終確定采用可升降式雙層滑移吊籃作為上人操作平臺的施工方案,設計與施工現場緊密配合,加工制造出上海中心專用的導向式雙層升降作業平臺。目前已順利投入使用,保證了異型超高層外幕墻的順利安裝。正是通過對每一個施工環節的策劃、試驗、比選、評審,最后落實實施驗證,在施工前期做足準備,提前決判,嚴密組織,方案先行,確保施工過程中條理分明,科學合理,創造價值。

  3.2 精度控制

  秉承上海中心大廈外幕墻精、細、巧的原則,將上海中心大廈建設成一個精品,加大力度控制制作精度、安裝精度。

  首先為上海中心鋼結構幕墻制定質量標準,對精度要求進行量化(附鋼結構安裝精度偏差表、鋼結構加工精度要求表、單元板加工精度要求、單元板安裝精度表)。

  為達到外幕墻的精度要求,最大限度地實現幕墻產品的模塊化,加工組裝的工廠化,質量控制的數字化。上海中心單元板的生產是實現大量的非標件工廠化的集成生產,通過建立模型,利用計算機軟件編程,與數控機床對接,實現成千上萬的不同構件的數字化機床切割,將這些構件在工廠內組裝起來,組成一個個單元板,每一個單元板集成了凸臺、凹臺平面板及輔助牛腿、不銹鋼蓋板、封修板、背襯板、裝飾蓋板、過橋,實現了90%以上的工廠化加工,在工廠內通過嚴格的質量管理保證體系,從每一個零部件檢查控制開始,到整體組裝處單元成品,通過專用掃描檢查儀器,對單元板外觀尺寸進行掃描檢查,既保證異型單元的檢查進度,又提高了檢查的效率,實現快速有效地100%出廠檢查。

  通過制定測量方案,明確施工現場測量的環節、部位、測量方法,保證單元板與鋼結構連接處轉接件的安裝精度,通過模型、模擬,確定每一個連接點處空間坐標,采用全站儀跟蹤測量空間點安裝位置,整理測量數據,反饋設計中心處,將測量數據輸入模型中,建立實體模型,對超差部位進行轉接件的特殊處理,保證單元板的安裝,完全實現設計意圖。

  通過質量標準的確立,施工現場的實測結構基礎數據,與加工中心、設計中心實現聯動,將實際測量數據導入建筑模型,生成實體模型,提前預判,提前處理,保證安裝時的一次到位率,保證安裝精度,最終實現建筑物的整體精度達到設計要求。

  3.3 專用施工機具為適應上海中心外幕墻大懸挑、外形旋轉、扭曲的結構特點,科學、高效、安全的施工,經過細致、深入的分析、研究,創造性的確認使用雙層式吊籃工作平臺和軌道式懸臂吊機,很好的實現了安裝外幕墻的施工需要。

  上海中心大廈分為9個區,每個區有2個設備層作為轉換層,使每個區相對獨立,每個區內外幕墻形成高度為50米~60米高度不等的中庭空間,中庭由外幕墻支撐鋼結構支撐出來,空間中有逐漸旋轉的徑向支撐鋼結構,雙層吊籃平臺正是利用中庭的空間,在設備層懸挑出來的鋼結構上設置吊掛支架,設置升降平臺,但必須克服徑向支撐鋼結構的影響,由于結構式旋轉上升的,徑向支撐鋼結構亦是旋轉上升的,并不在同一垂直面上,要實現平臺的升降必須避開徑向支撐鋼結構,不是垂直的升降,沿鋼結構旋轉角度設置導向裝置,平臺在徑向撐之間的縫隙中實現升降,通過設置提升平臺提升機工作鋼絲繩導向裝置,保證平臺沿一定角度提升時安全鎖正常中作,保證升降的安全,通過在每一處平臺的端頭設置可伸縮的滑動小車在徑向支撐處實現連通,最終實現在同一層全部連通,形成整體操作平臺,一個層面施工完成后,需要提升平臺時,將徑向撐處連接小車分開,收回平臺內,提升完成后,滑動小車再伸出將相鄰平臺連通。每一部平臺分為幾個標準塊組成,隨著向上結構周長變小,可通過滑動小車和減少組裝標準節調節平臺的周長,滿足結構外形的變化。平臺本身的結構強度根據使用要求計算得出,根據設計的制造圖加工制造完成,通過模擬施工建模,確定吊掛定和錨固點安裝位置,實現實物在現場的組裝和安裝,目前已通過實際安裝的使用檢驗,很好的配合了施工,為外幕墻順利快速施工創造了有利條件。

  軌道式懸臂吊機是為適應上海中心外幕墻單元板的吊裝需要特別設計、制造的專用吊裝設備,利用每一個區頂部設備層設置的擦窗機軌道,將專用吊機設置在設備層上,覆蓋本區設備層以下樓層的吊裝,因上海中心特殊的結構,單元板只能從樓層3個特定的位置出板,需要水平移動后到達指定安裝位置,每一個區頂部樓層與同一區起始樓層進出相差最大處約為7米,設置在頂部設備層的吊機需要外挑懸臂7米。根據施工的特定要求,設計了軌道式懸臂吊機,可實現上下左右前后6個方向的吊裝需要。設計實現了適應擦窗機弧形軌道行走的電動行走裝置,實現單元板從出板口出來后的左右移動,設計了與行走機構結合的伸臂軌道,結合行走式電動葫蘆,實現進出上下的吊裝需要。在吊機的設計制作過程中充分考慮單元板的最大重量、吊具重量、吊裝過程中的風荷載、動荷載,對軌道的反力,合理的配重各種因素,制造出4臺專用吊裝設備,可分組同時安裝使用,亦作為一種設備儲備,保證必要的保養替換,保證施工的順利實施,經過一年多的使用,保證了單元板高效的吊裝,創造出機械設備的價值。

  3.4 施工安全措施

  施工安全管理是一個系統的龐大的管理過程,尤其是超高層建筑,各專業的安全控制以及各專業交叉產生的安全問題,所有的安全問題需要從細節入手管理,外幕墻專業施工在重點保證防高空墜落、高空墜物、防火、設備安全使用、臨時用電安全等等工作外,超高建筑上海中心外幕墻安裝的防風措施是保證施工安全的重要問題。

  上海中心大廈位于上海陸家嘴高層建筑集中區域,高層建筑之間容易產生渦旋式的風,沒有規則,另外,超高建筑施工時,所處高度經所設測風儀顯示,實際風速較氣象臺預報的地面風速要高1~2級,由于外幕墻一直是在建筑物外圍臨邊作業,時刻受風的影響,為確保單元板吊裝的安全,增大施工安全系數,減少風對幕墻安裝可能產生的危害,需要設置防風裝置。防風裝置要解決的是單元板吊裝過程中單元板不受控的大幅擺動,進而撞擊相近建筑物,造成單元板損壞,產生墜物風險。

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上海中心大廈,位于浦東的陸家嘴功能區,占地3萬多平方米,所處地塊東至東泰路,南依銀城南路,北靠花園石橋路,西臨銀城中路,為上海陸家嘴摩天大樓建設計劃最后的壓軸工程。其建筑設計方案由美國Gensler建
原文地址:http://www.52mqw.com/info/2013-12-12/35931-1.htm
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