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BIM在雄安商服中心幕墙工程中的设计与施工应用

发布时间:2021-05-13 17:10所属平台:学报论文发表咨询网浏览:

摘要:装配式施工是当下国家大力推行的施工技术,在幕墙工程的应用也有重要意义。BIM技术在装饰工程中的应用颇多,在双曲面附带格栅状檐口铝板的装配式实践中少有应用。本文通过对雄安商服中心幕墙项目的研究,结合实际施工的重难点,将装配式的设计理念在檐

  摘要:装配式施工是当下国家大力推行的施工技术,在幕墙工程的应用也有重要意义。BIM技术在装饰工程中的应用颇多,在双曲面附带格栅状檐口铝板的装配式实践中少有应用。本文通过对雄安商服中心幕墙项目的研究,结合实际施工的重难点,将装配式的设计理念在檐口区域进行了全局的BIM应用,为实际的工程施工做出了重要的技术支撑,同时这种BIM结合装配式的设计方法对其他异形幕墙装配式工程也具有借鉴意义。

  关键词:BI;装配式施工;幕墙;檐口;雄安

建筑装饰工程

  引言

  住建部等部门日前联合发布《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》(以下简称《意见》),提出以新型建筑工业化带动建筑业全面转型升级。其中,装配式建筑被频繁提及。[1]装配式建筑是我国建筑业推进建筑工业化进行的一个很明确的方向,它的特点是建筑材料更多的采用工厂加工拼装成型的建筑单元模块,在施工中以建筑单元的形式进行规模化的安装,省却了繁杂的现场工序开展环节,对施工工作面的需求也较常规方式更低。是一种行之有效的提升施工效率的手段。

  建筑论文范例:关于装配式建筑发展的几点思考

  1.BIM技术与装配式技术在幕墙工程领域的发展现状

  在装配式建筑的施工阶段应用BIM技术能够很好地将施工全过程模拟出来,逐一演示施工中可能出现的各类问题,提前制定好解决这些问题的有效对策,及时的改进并完善现有的施工方案,最大限度地降低施工中出现事故的概率,同时也很好地控制了资源的消耗情况。[2]对于幕墙工程而言,其装配式施工的实施往往采用幕墙面板和幕墙龙骨提前组装的形式形成单元板块。

  目前单元式玻璃幕墙的应用技术已经非常成熟,多见于各大超高层玻璃幕墙写字楼的工程。随着工程技术的不断发展和工程经验的反复积累,目前的装配式技术已经能在更广泛的场景下发挥作用。在当前的幕墙工程领域中,BIM应用有两个主流平台——Revit和Rhino。二者各有特色,Revit的特点在于全专业的管理和整合,Rhino的特点在于分析、表现、参数化能力强大,自由度高。目前国内的异形幕墙工程对Rhino的使用日益广泛,其强大的功能适合于幕墙的精准建模,用以为建筑的加工和施工环节提供充分可靠的数据参数,经过大量工程实践,这种BIM应用已经非常成熟。

  对于本项目雄安商服中心项目会展楼幕墙工程,幕墙施工的重难点是檐口双曲面格栅造型铝板的装配式施工实现,在此过程中BIM技术发挥了重要的作用,为设计和施工的推进起到了关键的助力作用。相比一些发达国家,例如法国、德国、日本等,我国在研究装配式方面还处于起步阶段,技术体系有待完善并且应用范围也不够广泛。[3]

  国内对于双曲面檐口的设计施工较多采用框架式做法,采取装配式施工的工程实践在近几年中逐渐增多,对于装配式施工在实际工程中的占比也有提高的趋势。笔者曾服务的襄阳东站项目,檐口东西面采用框架式施工,南北面采用装配式施工。

  而本文的雄安商务服务中心项目则采用的全檐口的装配式设计与施工。武汉东西湖体育中心项目中对檐口也有单元式施工的实践,其实施思路为:为保证工期节点,将三维建模应用至地面单元体拼装,先在檐口模型中将檐口每榀龙骨的进出尺寸、相对标高高差及轴线点位尺寸放出,然后根据数据在地面进行组装,最后以单元式龙骨整体吊装的施工工艺进行施工,保证地面焊接龙骨与钢结构完美对接,且地面焊接、整体吊装的方式安全可靠,同时费用降低、雨季适用,节省了大量工期。[4]

  2.雄安商服中心的项目概况

  雄安商务服务中心项目(会展中心楼)位于河北省保定市容城县。该工程建筑基底面积8962.43㎡,总建筑面积89842.69㎡。建筑层数(地下地上):2/3层(局部有夹层)。幕墙形式包括:铝型材框架系统,单元幕墙系统,主入口大雨棚系统,铝板造型系统,屋顶采光顶,屋顶格栅,屋顶陶瓦,防火幕墙,石材幕墙,观光电梯等。整体效果如图。

  3.装配式施工的应用背景

  本项目是雄安新区成立以来建立的第一个会展项目,工期要求紧,工程量大,檐口设计难度高。管理团队与设计团队进行了周密的考虑,最终决定对整个檐口进行装配式吊装的方式来施工,来保证国家新区建筑新成员尽早亮相。相比于传统建筑方式,装配式建筑在建设前期所需成本相对较高,建设相关工作量较大。[5]

  作者在BIM服务于大型场站项目的檐口设计已有经验,曾在襄阳东站幕墙工程中进行过工程实践,技术储备已经充足,完成此BIM应用的关键就是对檐口区域的整体设计下单任务提供效率和精确性的支撑。檐口整体造型效果如图,檐口采用铝版折弯成格栅造型的方式,檐口板跨越三个大折面,三个折面在走势上均为双曲面。在北凹槽区位与立面存在大量异形收口。出于工期和设计难度方面的双重考虑,本项目檐口部分宜采用BIM建模参数化下单的方式完成。

  4.BIM结合装配式的具体应用

  由于檐口全区均采用装配式施工做法,不留收边收口,施工过程需要一次成活。这使得在实际施工之前,就应对整个檐口范围进行考虑,解决转角部位的装配实现问题,标准设计分格模数应用于各区域后是否能够良好衔接,转角与标准单元、标准与凹槽单元、凹槽单元内部等各个装配之间实现严丝合缝、互不干涉的准确邻接关系,格栅造型的流畅性等问题均需要在BIM运用的过程中发现问题并解决问题。BIM技术在本项目的实践,证明了BIM的参数化设计能力在装配式施工中的发力点:

  (1)精确性。借助完成的BIM模型可以对项目的重点或难点部分进行可建性模拟。[10]在建构逻辑上相似,空间几何上差异化的幕墙装配单元,无论其面材造型形式有多复杂,无论其龙骨组织形式如何多样,都可以从理论上找到一种基于关键点约束的生成逻辑,算法从过程上实现标准化,数据参数从成果上输出差异化与定制化,借助点图元的几何特性实现幕墙产品细节的精确性,创造高质量幕墙施工的竞争优势。

  (2)高效性。装配式设计的特点,需要装配单元的各种类型加工材料提前在工厂加工完毕,并同时到达现场进行最终组装,这样提升了施工效率,减少了施工措施成本。但同时也讲大量设计工作前置,尤其是装配单元内部的大量加工件的精细化加工数据必须在很短的时间内完成出具,这对于效率有非常高的需求,参数化的能力为批量生成提供了技术支撑,把尽可能多的工作交给计算机完成,来为设计进度保驾护航。

  (3)延展性。本项目的BIM实施过程,是转角—标准—凹槽—下收口—上收口的顺序来进行的,非标准单元与标准单元穿插进行,对与参数化的程序管理带来一定难度。但先难后易的做法,也有利于摸清逻辑,为标准化单元算法从逻辑上有个预演,也是为一种不错的工作流程。BIM作为新兴技术,其能力还并未完全发挥出来,只有BIM技术在装配式工程中能有更广泛的应用,项目施工人员能对BIM有更多的了解,更有助于施工与BIM技术的同步提升,发掘更多管理中可优化的点,让装配式施工技术少走弯路,朝着工业化、智能定制化的方向不断发展。

  参考文献:

  [1]邱海峰孙亚军.新型建筑工业化要提速了[J].决策探索上),2020,(12):4041.

  [2]卢静雅.BIM技术在装配式建筑工程施工中的应用[J].科技创新与应用,2020,(35):152153.

  [3]张振基于BIM的装配式建筑智慧建造全过程研究[J].山西建筑,2021,47(09):911+16.

  [4]刘宝辉张亚坤罗新生陈俊臣武汉东西湖体育中心金属屋面设计及施工[J].中国建筑防水,2020(12):2024.

  作者:邱继衠杨英

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