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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(gè)理想概念成長(zhǎng)為如今的常用的應(yīng)用技術(shù)手段，給整個(gè)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(xiàng)目的建設(shè)營(yíng)造一個(gè)集成化的溝通和相互協(xié)調(diào)的環(huán)境，提高工程項(xiàng)目的建設(shè)效益，已成為國(guó)內(nèi)外工程管理領(lǐng)域的一個(gè)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(shí)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(gè)項(xiàng)目中的異形鋁板飄帶為案例，針對(duì)BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)在建筑外裝飾幕墻設(shè)計(jì)、施工階段的應(yīng)用做簡(jiǎn)要分析。著重介紹BIM技術(shù)在外裝飾幕墻設(shè)計(jì)、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(gè)項(xiàng)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(gè)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(huì)議中心，外裝飾最大高度：54.705m。
2.2.工程重點(diǎn)、難點(diǎn)
本工程最大的重點(diǎn)為貫通北部大劇院與南部吳江博覽中心的陽(yáng)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(xiàng)目難點(diǎn)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(shí)，不能采用標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化加工技術(shù)，需要對(duì)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(yáng)極氧化鋁（詞條“陽(yáng)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(yáng)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(jì)階段BIM技術(shù)的應(yīng)用
3.1.鋁板飄帶BIM設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用
建筑外裝飾幕墻設(shè)計(jì)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(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)，并進(jìn)行各專業(yè)間的碰撞檢查;優(yōu)化設(shè)計(jì)后，將鋁板飄帶系統(tǒng)分割為標(biāo)準(zhǔn)的單元板塊，每一個(gè)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(duì)建筑物的豎向設(shè)計(jì)空間進(jìn)行最終的檢測(cè)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(cè)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(diǎn)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(cè)量引起的累計(jì)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(cè)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(duì)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)云模型與BIM 模型進(jìn)行合并，分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際構(gòu)件與理論模型的位置誤差，對(duì)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(duì)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(duì)位置關(guān)系并作相應(yīng)的調(diào)整。本項(xiàng)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(jì)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(zhǎng)度下進(jìn)行地面拼裝而不影響整體造型的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)計(jì)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(gè)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(duì)每一塊鋁板、構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，并對(duì)其定位坐標(biāo)、顏色、材質(zhì)、加工尺寸和到場(chǎng)時(shí)間等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(jì)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。考慮到單元板塊尺寸為7.5米×28米，現(xiàn)場(chǎng)鋁板單元的拼裝場(chǎng)地尺寸要求大致為：長(zhǎng)30m×寬10m=300㎡。由于現(xiàn)場(chǎng)鋁板飄帶體量巨大，考慮到本工程的實(shí)際需要，為保證施工工期，計(jì)劃現(xiàn)場(chǎng)布置8塊單元拼裝場(chǎng)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(chǎng)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(yùn)輸時(shí)，由于單元板塊面積較大，且剛度不足，提升時(shí)，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(yùn)輸?shù)跹b時(shí)，將采用吊裝繩索禁錮綁扎。同時(shí)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(gè)單元吊運(yùn)安裝就位后，會(huì)產(chǎn)生誤差，通過全站儀對(duì)特征觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行空中坐標(biāo)的復(fù)核與BIM模型相對(duì)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(zhǎng)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(cè)→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(cè)量→調(diào)整→清洗。
5、結(jié)語(yǔ)
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(shí)體模型。在各專業(yè)BIM模型完成之后，對(duì)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(jì)階段(施工前期)模型的碰撞檢查，修改圖紙中的錯(cuò)、漏、碰、缺，并與相關(guān)專業(yè)協(xié)調(diào)，及時(shí)調(diào)整在設(shè)計(jì)圖中沖突等問題。在收到設(shè)計(jì)變更第一時(shí)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(shí)準(zhǔn)確的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。
根據(jù)完成的施工圖設(shè)計(jì)的BIM模型，以及構(gòu)件加工要求，創(chuàng)建加工圖設(shè)計(jì)模型。采用3D掃描技術(shù)，進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)主體鋼結(jié)構(gòu)掃描，完成三維實(shí)際模型，與前期BIM模型對(duì)比，按照實(shí)際模型數(shù)據(jù)對(duì)BIM模型進(jìn)行調(diào)整。
另外，我們?cè)贐IM模型中通過三維技術(shù)進(jìn)行構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)，以保證尺寸能夠完全吻合，設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)各項(xiàng)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(jì)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(yàn)證施工方案的可行性，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)的深層的理解，也豐富了我們?cè)贐IM技術(shù)和裝配式技術(shù)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，提升了設(shè)計(jì)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?cè)敢庾鳛锽IM技術(shù)和裝配式技術(shù)領(lǐng)域的先行者和實(shí)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(guó)建筑裝飾（詞條“建筑裝飾”由行業(yè)大百科提供）協(xié)會(huì) – 建筑幕墻工程BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn):T/CBDA 7-2016.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社
[2]中國(guó)建筑裝飾協(xié)會(huì) – 單元式建筑幕墻生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程:T/CBDA X-2019.北京：中國(guó)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
