[00145290]基于BIM的球面玻璃-飘带铝板组合幕墙施工技术

1、课题来源与背景 异型幕墙以其极强的艺术表现力,令人炫目惊叹之余,也给设计施工带来了一系列问题。传统的二维技术已无法达到设计意图,这正促使幕墙单位采取更加有效的手段进行设计、施工与管控。我司承接了有“碧海银螺”之称的青岛万达东方影都秀场幕墙项目,为此,公司技术研发团队对在建项目中的异型混合幕墙施工进行了专项技术研究,研发出一种基于BIM的球面玻璃-飘带铝板组合幕墙施工方法,既能保证施工精度又能缩短工期。从而通过BIM技术实现复杂立体组合建筑幕墙外形,并达到装配化施工,满足绿色施工要求。 2、技术原理及性能指标 1)技术原理：建立BIM三维模型,以空间节点坐标作为安装指导,建立了幕墙立体控制网,进行幕墙转接件、龙骨、面板的安装定位工作。再利用Rhino（犀牛）软件中的Grasshopper插件,在不影响外饰面效果的情况下,进行参数化设计,优化表皮,将球面玻璃及铝板拟合成平板面。建立球面幕墙龙骨时,通过设置龙骨的Grasshopper参数化程序,根据造型面板完成面及分格线,沿表皮法向偏移建立出大面折线型龙骨。根据整体建筑的幕墙模型,通过程序提取数据,以数据表、CAD二维文件等可供生产的形式生成料单。料单中对每根构件每块面板都有唯一的ID二维码编号。 钢龙骨、铝板、玻璃板材现场采用吊装方案进行施工。主体钢筋混凝土结构预埋用于固定肋状飘带铝板幕墙的弧形“鱼刺”型钢结构。铝板框架整体吊装,焊接在预埋的“鱼刺”型钢结构上。球面玻璃幕墙分格钢骨架,通过连接件固定在主体楼板结构梁上。龙骨安装完毕后,幕墙玻璃和铝板按照编码,对号安装。飘带铝板外凸设置在球面玻璃外表面,从而实现了独特的海螺纹球面玻璃-飘带铝板组合幕墙。 2)性能指标： 本科技成果执行的有关标准和规范：《建筑装饰装修工程质量验收标准》（GB 50210-2018）、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB 50300-2013）、《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ 133-2007）、《玻璃幕墙工程技术规范》 （JGJ 102-2003）。 3、成果的创造性、先进性 （1）建立专门参数化设计GH（Grasshopper）程序,在不影响外饰面效果的情况下,进行参数化设计,优化表皮,将曲面的玻璃及铝板拟合成平板面。 （2）根据BIM模型进行模拟施工,与各专业相结合,对幕墙进行碰撞检测,将对幕墙施工不利的因素消灭于无形,为建设单位节省不必要的开支。 （3）铝板幕墙的“鱼刺”型钢骨架,包括固定连接在建筑主体上的纵向设置的弧形钢主龙骨,以及从弧形钢主龙骨上间隔焊接悬挑出的若干段后端钢横梁;这种主体钢结构与铝板单元框架焊接的结构,充分保证了铝板幕墙的结构牢固,承载能力强并能抵御外部风压。 （4）采用50吨/35吨汽车吊对幕墙材料进行垂直运输,特殊部位配合使用电动卷扬机、电动葫芦、手动葫芦进行吊装。起吊设备便于移动,满足建筑装立面幕墙材料的吊装安装精度需求。幕墙材料提升直接到位,避免材料的二次转运。 4、社会经济效益 1)经济效益 ①节省材料费用：建立BIM三维模型,并利用模型对施工图纸进行深化设计,对每一个幕墙板块进行三维空间的定点定位,通过程序提取数据,以数据表、CAD二维文件等可供生产的形式生成料单。料单中对每根构件每块面板都有唯一的ID二维码编号,安装方便快捷,且材料加工精度高、节省材料,节省约78万元。 ②节省人工费用：球面玻璃-飘带铝板组合幕墙施工时主要采用50吨/35吨汽车吊对幕墙材料进行垂直运输,特殊部位配合使用电动卷扬机、电动葫芦、手动葫芦进行吊装,起吊设备便于移动,幕墙材料提升直接到位,施工工效高,比传统施工可缩短工期。节省人工费用：（0.46-0.4）工日/㎡×220元×23000㎡=30.4万元。 本工法综合节约费用约108万元。 2)社会效益 本工法对异型混合幕墙施工进行了专项技术研究,建立BIM三维模型,对施工图纸进行深化,指导施工,包括放线定位、材料加工、运输及龙骨、面板安装等工作,既能保证施工精度又能缩短工期。从而通过BIM技术实现复杂立体组合建筑幕墙外形,并达到装配化施工,满足绿色施工要求。对各类新建、改扩建的建筑物外墙装饰,特别是各类大型公共建筑的多曲面组合幕墙工程有较大的借鉴意义和指导作用,有较高的应用推广价值。 5、推广应用的范围、前景 目前,基于BIM的球面玻璃-飘带铝板组合幕墙施工技术已在青岛万达东方影都秀场幕墙项目中成功运用,该成果对同类工程有较大的借鉴意义和指导作用,有较高的应用推广价值。 本技术已申报国家发明专利,专利名称：一种基于BIM技术的异型混合幕墙,专利号：201910306060.9和实用新型专利, 一种基于BIM技术的异型混合幕墙,专利号：201920515477.1。 “基于BIM的球面玻璃-飘带铝板组合幕墙施工技术”已科学技术查新,在所检索范围内,同时具备提供的技术创新点的文献未见报道。该成果通过广东省建筑业协会组织的科技成果鉴定会专家审查认定达到国内领先水平。