基于 BIM 的双曲铝单板幕墙施工技术

发表时间:2020/4/3   来源:《建筑实践》2019年第38卷第12期   作者:李云飞
[导读] 近年来建筑行业蓬勃发展,建筑幕墙在这一过程中扮演着十分重要的角色。
        摘要:近年来建筑行业蓬勃发展,建筑幕墙在这一过程中扮演着十分重要的角色。对于建筑幕墙行业而言,BIM的应用带来了巨大的意义,BIM将直接促使建筑幕墙行业各领域的变革和发展,使建筑幕墙行业的思维模式和习惯方法产生深刻变化,使建筑幕墙在设计、建造和运营的过程产生新的组织方式和新的行业规则。BIM从一个理想概念成长为今日的应用工具,给整个建筑行业带来了多方面的机遇与挑战。
        关键字:BIM技术;双曲铝单板;幕墙施工技术
        前言
对于建筑行业的从业人员来说,BIM已经不再是一个陌生的名词和术语。设计者的灵感在BIM技术的辅助下发挥得更加淋漓尽致,思路随着模型的不断深化更加清晰;而施工者能够应用BIM技术更加准确地捕捉设计者的设计理念,从而真实地再现设计者脑海中或精致、或宏伟、或灵动、或庄重的建筑造型。
        1 BIM技术的概述
        1.1 BIM技术的基本概念
BIM是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字表达;BIM是一个共享的知识资源,是一个分享有关这个设施的信息,为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程;在项目不同阶段不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息以支持和反应其各自职责的协同作业。
在BIM的动态发展链条上,业务需求(不管是主动的需求还是被动的需求)引发BIM应用,BIM应用需要BIM工具和BIM标准,业务人员(专业人员)使用BIM工具和BIM标准生产BIM模型和信息,BIM模型和信息支持业务需求的高效优质实现。BIM的世界就此而得以诞生和发展。
        1.2 BIM技术的发展
BIM是从美国发展起来,逐渐扩展到欧洲、日韩等发达国家,目前BIM在这些国家的发展态势和应用水平都达到了一定的程度,其中又以美国的应用最为广泛和深入。在美国,关于BIM的研究和应用起步较早,发展到今天,BIM的应用已初具规模,各大设计事务所、施工公司和业主纷纷主动在项目中应用BIM,政府和行业协会也出台了各种BIM标准。在国内,也有一定数量的项目或者在不同项目阶段和不同程度上使用了BIM,BIM已经渗透到软件公司、BIM咨询顾问、科研院校、设计院、施工企业、地产商等建设行业相关机构。
        1.3 BIM技术的软件应用
BIM技术是通过建筑业应用软件程序来实现的,这些软件类别包括建筑设计、结构设计、施工管理、预算、设备管理等。建筑软件以墙柱、楼板、屋顶,门窗等构件为基本图元构件;结构软件以梁、板、柱为主;设备软件的基本图元构件比较多,大致规划成机械、电、泵、消防等几个系统。每一种图元都被分成“族一类型一实例”的等级,最终落实搭建BIM模型的是“实例”。随着BIM设计软件的发展,BIM从3D模型创建职能发展出4D(3D+时间或进度)建造模拟职能和5D(3D+开销或造价)施工造价职能,让建筑师、工程师、承建公司能够更加轻松地预见到施工的开销花费与建设的时间进度。


        2 BIM技术在双曲铝单板幕墙中的应用
某实例工程铝单板异形曲面屋面,为了适应曲面造型,曲率变化明显的部位需要采用双曲铝单板,如何充分保证设计师的预期效果,又能得到合理的幕墙排布方式,减少成本预算的增减,我们引入了BIM技术。
本工程幕墙的安装基于结构网架之上,通过BIM技术,我们可以准确还原结构网架模型,使每一个结构节点精确数据化。利用犀牛软件,借助插件Grasshopper,对铝单板屋面分格进行排布,保证幕墙分格线条与结构网架线条相拟合。这时我们需要对铝单板板块进行翘曲值分析,翘曲值的大小直接影响着本工程双曲铝单板、单曲铝单板、平面铝单板各自所占的比重。通过Grasshopper对翘曲值超限的部位进行检索分析,并对不合理的铝单板屋面分格进行优化排布,最大限度地将双曲铝单板通过平面铝单板或单曲铝单板进行拟合,减少双曲铝单板的使用,降低设计、施工难度,从而节省造价和提高施工质量。
  3具体的双曲铝单板幕墙施工技术
国内建筑幕墙经历了数十年的发展,对于不同结构形式的幕墙工程,总结了相应优质高效的施工技术。然而,随着时代的发展,异形幕墙日益增加,使得建筑风格发生了颠覆性的变化,也给幕墙施工带来了一系列的问题。BIM技术应运而生:更早时间的得到幕墙安装的定位信息,已保证施工时间;幕墙构件的准确预制数据,方便提前加工,减少现场施工误差。
从前期设计阶段,BIM便开始建立一个贯穿始终的数据库档案。随着项目展开,BIM的数据信息跟随方案自动积累与更新,设计的方案随着计划的调整而改变。BIM的数据传承到施工阶段,承建公司用来做工程量化、进度编排、工程造价等动工前的准备,用以安排采购、下包、后勤等工作任务。施工阶段中的BIM数据库也随着工作安排的展开而得以补充。
施工工艺建模模拟,可以精确的复制实际安装构件,从而为统计铝单板面板及龙骨预制加工尺寸等信息提供基础,方便后续加工与安装。在施工下料阶段,利用模型,在误差合理范围内,可以生成加工图,可以生成下料单,尤其对于双曲铝单板的加工制作作用尤为突出,极大的减轻了设计人员在下料阶段的工作量,提高了下料的准确性和工作效率,实现了人力、时间和资源的合理配置。
依据铝单板屋面分格在结构网架上标示龙骨位置定位安装,保证龙骨安装的准确性。连接件固定在主体结构上,龙骨通过不锈钢螺栓与连接件可伸缩式连接,以消除屋面钢结构构件因温差变化而对龙骨产生不利的影响。安装铝单板面板前要在龙骨上拉出两根通线,定好面板间接缝的位置,按通线的位置安装面板。拉线时要使用弹性小的线,以保证板缝整齐。将铝单板面板定位压在龙骨上,调整面板位置,使其与安装位置控制线相吻合后固定,注意板缝要均匀、流畅、接口平整。
材料加工速度和现场施工速度协调一致,避免延误工期。加工后的产品运到现场必须有合格的包装和牢固的捆扎,特别要保护面板不被损坏。铝单板在整体上不得有明显的印记,表面上不得有加固痕迹,外观上不得有任何不整洁或不平滑的现象。
对于建筑而言,幕墙只是其中一部分,幕墙设计施工不免会与其他专业有工作交界口。由于BIM技术协同设计,可以让幕墙和其他专业进行同时设计,设计阶段就能发现交接碰撞问题,生成碰撞报告,进行碰撞校审,这样既避免了施工阶段资源的浪费,同时提高了设计质量和施工速度。
        结束语
BIM 是建筑工程信息化历史上的一个革新。在实际应用上,BIM 的信息技术可以帮助所有工程参与者提高决策效率和正确性。现在随着BIM技术的不断深入研究以及推广,BIM技术针对建筑幕墙领域的专业功能将不断完善,BIM技术在建筑幕墙上的应用将更加成熟,BIM技术在建筑幕墙行业将成为主流,前途不可限量。
        参考文献:
[1]梁家烨.BIM技术在复杂幕墙工程施工阶段的应用[J].建设科技,2013(15).
[2]陈泽君.屋面檐口单双曲铝单板施工技术[J].福建建筑,2008(1):56-57.
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