广西国际壮医医院门诊楼呈圆形布置, 外幕墙为多片圆弧状的石材幕墙组成, 建筑以竹简的成卷的形象, 意寓为“壮医大典”, 传承古老的壮医传统文化。外立面由86片石材幕墙组成, 成圆布置, 直径为71.8m, 每片石材幕墙宽度为2.2m, 高22.1m, 其上部和下部呈半圆弧造型, 圆弧半径为1.8m。
利用建筑信息模型 (BIM) 详细精准的空间坐标信息, 通过各类数据接口, 将数据传导至相应施工流程并加以调整完善, 如传导至前期排版流程补充排版数据, 传导至现场定位流程提取三维空间坐标用于定位并返回定位误差, 传导至加工场进行石材和龙骨的全预制加工, 传导至施工现场指导拼装, 传导至复核流程与空间点云扫描数据重合比对检查偏差情况, 由此充分考虑美观、施工便利性及合理性、结构安全性等综合因素, 并通过参数化及数字化的方式论证施工成果质量。
获取建筑效果要求及建筑施工图→BIM技术结合VR技术的排版深化设计→钢骨架及节点深化设计→工厂内预制钢桁架及石材面板→材料编号并运输进场→脚手架拆改→现场全自动三维空间定位扫点及龙骨安装→石材面板与龙骨连接及检查→空间点云扫描复核尺寸偏差→填缝打胶。
根据设计方案及设计意图, 对石材幕墙单榀进行板块划分方案设计, 利用BIM技术形成的三维模型, 结合VR技术, 进入虚拟空间体验整体建筑效果, 实时调整板块划分水平和竖向尺寸, 择优选取整体效果影响最小、最能贴合建筑设计意图。方案确定后, 根据方案对三维模型进行排版深化设计, 形成排版三维模型。
排版三维模型得出了石材面板的排布情况, 根据这一情况对每块面板的角码支撑点等进行深化设计, 并以此设计钢骨架, 最终形成钢骨架及所有节点BIM整体模型。
将上一步形成的模型传导至钢结构加工场, 提取型材规格、长度、定位等信息, 采用专用冷弯设备、焊接设备, 大批量精确生产和焊接杆件, 形成左上、左中、左下、中上、中中、中下、右上、右中、右下共计9段钢骨架预制件。
将上一步形成的模型传导至石材加工厂, 提取石材板块的长度、宽度、封边截面、弯曲半径、角码卡位等信息, 数字化切割、打磨、加工。如图1所示。
工厂预制成品, 应妥善编号, 并将号码标记在预制品上, 编号应与BIM模型中的相关字段唯一对应, 且方便检查, 易于理解。
为确保石材幕墙水平向圆弧美观, 钢桁架通过BIM技术实现全自动三维空间定位扫点, 形成偏差极小的圆弧定位。
(1) BIM模型预处理并导入马达型高精度全站仪配套系统
将石材幕墙整体BIM模型与项目结构BIM模型进行融合, 通过软件预处理, 暂时删除材料材质、类别等信息, 只留下几何数据, 并传输至马达型高精度全站仪配套系统, 将每条竹简的左中右三条龙骨的最顶端XYZ坐标提取。
(2) 马达型高精度全站仪发射激光定位
在现场架设马达型高精度全站仪, 找平并根据项目控制点定位完成, 然后将上一步提取的所有坐标, 通过发射点状激光的方式, 逐个定位于混凝土结构上, 并人工使用马克笔现场画交叉线记录位置, 作为每榀钢骨架的安装定位点, 将预制钢骨架与结构相连。
(3) 调整预埋件, 并复核调整结果
完成钢骨架安装后, 再次采用马达型高精度全站仪, 随机抽查或全数抽查所有钢骨架端部坐标是否与BIM模型数据吻合, 发现偏差超出允许范围的, 该榀钢骨架重新调整安装。如图2所示。
石材面板与钢龙骨之间采用角码相连。施工时, 首先按一定间距将角码与钢骨架焊接固定, 后将石材面板自下而上卡入角码, 并打结构胶固定。同时采用空间点云扫描技术, 将数万个扫描点空间坐标数据导入处理软件, 与BIM模型进行偏差比对, 将超过偏差位置显示为高亮, 发现高亮部位时, 随即进行现场质量整改。
完成上述所有工序后, 随即填缝打胶施工, 胶体应顺滑、饱满、完全覆盖缝隙。
(1) 石材尺寸偏差满足深化图及规范要求, 材料的合格证、检验报告必须合格、有效。 (2) 与主体结构连接的各种预埋件、连接件必须安装牢固, 其数量、规格、位置、连接方法应符合设计要求。 (3) 焊接部位要求焊接牢固、焊缝表面光滑, 无弧坑、气孔及咬边等缺陷;焊接部位的防腐处理刷防锈漆必须严密, 焊渣清理干净。
(1) 施工人员必须佩带安全带, 安全带必须与已绑好的立、横杆挂牢, 不得跳跃架子。 (2) 中小型机具必须经检验合格, 履行验收手续后方可使用。 (3) 预制好的钢龙骨不允许放置在建筑外脚手架上, 必须直接吊装到位。石材面板在脚手架同一跨内不允许放置重量超过脚手架计算时的施工荷载。 (4) 骨架不得上人踩踏。
广西国际壮医医院“竹简成卷”造型的石材幕墙施工从BIM建模开始, 到石材下料及安装到位并精调, 所有工序都受到严格的过程控制, 石材弧度加工过程通过BIM技术的辅助设计到定型加工, 从根本上解决了曲面石材幕墙安装后的偏差大, 精度低, 施工控制难度高等问题, 做到了安装效果曲线优美, 弧度一致, 板缝均匀, 满足了工程设计与施工的要求, 得到社会各界极大的认可。
摘要：为了体现更多建筑元素, 石材幕墙越来越多地运用在庄重、高端、大方的建筑表现中, 造型也从传统的单一平面逐渐发展为多曲面, 这就为石材幕墙的深化设计、定位、加工提出了更高的要求。在BIM技术日益发展的今天, 通过将BIM技术运用到石材幕墙施工过程中, 我们得以更加全面考虑空间关系, 完成深化设计, 并运用全自动定位、点云扫描复核等手段, 确保圆弧石材幕墙造型顺滑美观, 同时加快了施工进度, 降低了施工成本, 确保施工安全。
关键词：BIM,弧形,石材幕墙,施工
[1] 《金属与石材幕墙工程技术规范》 (JGJ133-2013) 中国建筑工业出版社, 2013.
[2] 《建筑装饰装修工程质量验收规范》 (GB50210-2018) 中国建筑工业出版社, 2018.
[3] 陈新兵《某工程异性曲面石材幕墙施工关键技术》《施工技术》2014年8月下第43卷第16期。
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