外墻不規(guī)則造型混凝土掛板深化設(shè)計及施工

白永寧，尤佳，申洋洋，范丹嵐

（中建二局裝飾工程有限公司，北京 100000）

1 引言

本工程為河北省第四屆（邯鄲）園林博覽會項目，其中，南大門入口、澗溝陳展館、景觀塔以混凝土掛板幕墻及玻璃幕墻系統(tǒng)相結(jié)合，混凝土掛板幕墻的特點為板塊龐大，掛板質(zhì)量（80 kg/m2）且規(guī)格繁多，所有掛板全部由工廠加工定制完成，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場吊裝及拼裝調(diào)差。

2 項目重難點分析

1）施工工期緊，混凝土掛板定制加工周期長。

2）原設(shè)計圖紙無法達(dá)到施工圖要求，需進(jìn)行深化設(shè)計。

3）混凝土掛板料單及加工圖要求精度高，不允許錯漏的情況發(fā)生，避免返廠重做加做，造成時間及成本損失。

4）對掛板骨架安裝精度要求高，為節(jié)約時間，板塊進(jìn)場與安裝無縫對接，在板塊進(jìn)場前，所有龍骨安裝調(diào)差完成，板塊進(jìn)場后直接吊裝上墻，解決快速精準(zhǔn)安裝的要求及避免占用大量場地堆放空間。

5）南大門入口、澗溝陳展館、景觀塔，都是不規(guī)則結(jié)構(gòu)形態(tài)且3個單體項目在不同的施工地點，分別由3個隊伍同時進(jìn)行施工安裝，導(dǎo)致技術(shù)交底過程煩瑣復(fù)雜[1-2]。

3 深化設(shè)計

3.1 項目現(xiàn)場考察

到項目現(xiàn)場拍照、勘測、復(fù)核尺寸，與項目總工溝通項目的具體設(shè)計要求，并根據(jù)要求給出相應(yīng)的設(shè)計理念與方法。

3.2 設(shè)計方案交底

設(shè)計單位設(shè)計負(fù)責(zé)人向項目總工及設(shè)計深化組成員進(jìn)行設(shè)計交底，設(shè)計需通過建筑效果圖、CAD圖紙、相關(guān)設(shè)計理念將本項目設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計思路向項目深化成員交底闡述，并根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境及施工工期討論特殊節(jié)點深化、復(fù)雜造型優(yōu)化、制定深化周期、確定圖紙深化思路等事宜。

3.3 三維圖審，圖紙糾錯

根據(jù)原設(shè)計圖紙及方案，繪制BIM模型，對施工圖設(shè)計模型內(nèi)的所有內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計查錯，發(fā)現(xiàn)圖紙中的錯漏碰缺及各專業(yè)間的沖突，利用可視化技術(shù)進(jìn)行幕墻表皮與主體鋼結(jié)構(gòu)的碰撞檢測，逐個排查解決碰撞問題，如圖1所示。

圖1 BIM模型糾錯圖

3.4 BIM深化設(shè)計

以原方案BIM模型基礎(chǔ)進(jìn)行三維深化設(shè)計，配置方案設(shè)計模型相應(yīng)的材料，生成彩色平面、立面、剖面圖、軸測圖、透視圖、效果圖、漫游動畫，通過與業(yè)主及設(shè)計院進(jìn)行可視化溝通，達(dá)到快速高效的設(shè)計方案評審過程。

3.5 平、立、剖面出圖

BIM深化設(shè)計方案通過后，根據(jù)此方案對平面設(shè)計進(jìn)行深化，深化完成后提交給現(xiàn)場總工審核，才進(jìn)入下一設(shè)計階段——立面深化設(shè)計階段，立面深化完成后，提交給現(xiàn)場總工審核，審核后再進(jìn)行大樣剖面深化工作。

3.6 圖紙細(xì)化、材料深化

將BIM深化模型再次進(jìn)行碰撞檢查，把細(xì)部節(jié)點優(yōu)化整理，單獨(dú)提取復(fù)雜施工節(jié)點模型，放大整合為后期施工交底做好基礎(chǔ)。整合綜合模型及細(xì)部模型，對BIM模型系統(tǒng)化調(diào)整。以上工作完成后進(jìn)行BIM出圖、深化圖紙排版、材料標(biāo)注、物料計劃編寫等工作，如圖2所示。

圖2 基于BIM模型的材料編號圖

3.7 圖紙會審

組織設(shè)計單位、建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位參加本項目有關(guān)的圖紙會審會議，對深化圖中的疑問進(jìn)行解答，對圖紙中的不足進(jìn)行調(diào)整確認(rèn)。

3.8 駐場設(shè)計

對現(xiàn)場施工圖進(jìn)行交底、與設(shè)計及技術(shù)人員溝通、現(xiàn)場圖紙深化維護(hù)。

4 材料加工

4.1 材料加工設(shè)計

根據(jù)深化設(shè)計階段深化完成并審核后的BIM模型，進(jìn)一步優(yōu)化細(xì)部節(jié)點，將需要加工的特殊構(gòu)建材料進(jìn)行分類，并進(jìn)行更深層次的加工優(yōu)化，制出精度更高的材料加工模型。并轉(zhuǎn)換為可供廠家加工的加工圖。

4.2 材料進(jìn)場時間控制

利用BIM模型提取各部位的材料、構(gòu)件等相關(guān)屬性信息，生成文件明細(xì)表，精確統(tǒng)計各項常用指標(biāo)，輔助商務(wù)技術(shù)指標(biāo)測算。應(yīng)用明細(xì)表階段性統(tǒng)計出來的工程量，分時間、階段、用量安排材料進(jìn)場計劃，避免材料進(jìn)場不及時、不夠用、不全面、亂堆亂放的現(xiàn)象發(fā)生。還可以充分地與整體項目用材對比，控制整體的成本造價及核算指標(biāo)。

運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行子項的工程量分析，提前預(yù)知哪些子項的漏項，避免工程量、材料量會有大幅的增減，影響工程造價，通過此分析進(jìn)而達(dá)到成本控制目的。對所有板塊分區(qū)域進(jìn)行編號，現(xiàn)場依據(jù)板材編號，指導(dǎo)材料進(jìn)場時間及安裝順序。

5 施工準(zhǔn)備

1）安裝掛板的主體結(jié)構(gòu)施工已經(jīng)完成，并驗收、移交完成。

2）安裝掛板的骨架預(yù)埋件已安裝到位。

3）確保掛板安裝的施工環(huán)境安全防護(hù)措施已到位。

4）掛板安裝施工前，對掛板安裝的施工流程進(jìn)行BIM模擬施工，且技術(shù)管理人員已論證審核。

5）對現(xiàn)場施工作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和安全技術(shù)交底，通過三維動畫交底、圖紙交底、施工技術(shù)交底讓作業(yè)人員全面了解施工過程，同時將交底內(nèi)容上傳至云平臺，作業(yè)人員施工過程中仍可查看。

6 施工過程

6.1 放線定位

由項目技術(shù)部通過BIM模型繪制合理的放線圖并出圖審核，根據(jù)BIM放線圖紙結(jié)合現(xiàn)場實際結(jié)構(gòu)軸線、標(biāo)高線由測量員指導(dǎo)放線，待預(yù)埋件定位線、牛腿定位線及掛板定位線放線完成后，測量員及質(zhì)檢員依據(jù)放線圖對現(xiàn)場進(jìn)行放線驗收。

6.2 按照要求設(shè)置預(yù)埋件并焊接連接件

主體大規(guī)模施工時，要按照及設(shè)計要求，準(zhǔn)確設(shè)置埋件的位置，并固定牢固。在此基礎(chǔ)上焊接連接件。施工前需要準(zhǔn)備一些2～12 mm的糾偏墊鐵，以方便調(diào)整預(yù)埋件的點位偏差。然后按照三維放線圖紙將連接件與結(jié)構(gòu)埋件之間焊接起來。

6.3 外側(cè)保溫層處理

在完成連接件與預(yù)埋件的焊接工作后，嚴(yán)格按照方案進(jìn)行保溫層的施工，聯(lián)系監(jiān)理報驗，做好隱蔽工作。根據(jù)外保溫專項施工方案及技術(shù)交底要求，對掛板和結(jié)構(gòu)之間的保溫層進(jìn)行施工，并進(jìn)行質(zhì)量檢查，無問題后再進(jìn)行下一道工序的施工。

6.4 掛板運(yùn)輸方式

掛板的運(yùn)輸方式有兩種：一是水平運(yùn)輸，通常情況下使用平板車；二是垂直運(yùn)輸，使用龍門架或者汽車吊。按照前期施工計劃進(jìn)行掛板運(yùn)輸工作，在運(yùn)輸前需確認(rèn)掛板的編號，確保掛板編號正確，再進(jìn)行運(yùn)輸工作。這樣做可以有效預(yù)防現(xiàn)場材料堆積的情況出現(xiàn)，避免掛板破損和作業(yè)面緊張的問題。

6.5 掛板安裝

掛板經(jīng)過吊裝運(yùn)送到指定位置后，經(jīng)過與輕量化平臺BIM模型的對比，確定滿足安裝條件后方可進(jìn)行安裝工作。

首先，利用手動葫蘆及調(diào)節(jié)螺桿的配合，對掛板進(jìn)行微調(diào)，在確認(rèn)掛板水平及垂直高度無問題后，利用頂絲調(diào)節(jié)掛板的垂直平整度，這時工人需要拿出水平儀及靠尺測量掛板安裝精度，使掛板的接縫寬度及垂直平整度滿足國家規(guī)范及設(shè)計要求。待掛板全部校正完畢后，初步固定連接件，驗收合格后再固定結(jié)實。本項目門窗大部分采用獨(dú)立的固定方式與結(jié)構(gòu)連接，門窗與掛板之間交接的位置需要用硅酮耐候膠等材料填補(bǔ)密實。

6.6 防銹漆涂刷處理

掛板施工作業(yè)完成后，所有焊接部位必須進(jìn)行防銹漆的涂刷工作，此項施工必須符合設(shè)計要求。在涂刷防銹漆之前，需要把焊縫位置清理干凈。

6.7 嵌縫施工

掛板板縫之間需進(jìn)行嵌縫處理，選用的嵌縫密封膠必須滿足國家相關(guān)規(guī)范要求，根據(jù)實際情況選擇密封膠，以確保建筑防水要求。嵌縫施工前，需對材料進(jìn)場進(jìn)行復(fù)核，確保材料的密封相容性符合要求，檢驗合格后方可使用。

1）板縫基層處理：對掛板板縫進(jìn)行清潔處理，清除板縫中的灰塵雜質(zhì)，清除完畢后在掛板板縫涂刷底漆一道，待底漆上完后涂刷面漆。

2）背襯棒填充：背襯棒對掛板板縫的接口深度有重要作用，背襯棒填充應(yīng)符合設(shè)計要求。

3）嵌縫美紋紙：嵌縫密封膠注膠前需在掛板板縫兩側(cè)粘貼美紋紙，用來保證注膠平整順直，還能保護(hù)掛板不被污染。

4）密封膠注膠：上述作業(yè)完成后使用膠槍打膠，注膠時確保膠體密實、膠體均勻、同一板縫確保膠體顏色相同、密封膠接頭需平滑。

6.8 保護(hù)劑處理

本項目采用的混凝土掛板表面必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求進(jìn)行保護(hù)劑的涂刷工作，這項工作可以在掛板安裝施工前進(jìn)行，也可以在之后進(jìn)行。本工程在安裝前后均有涂刷。

7 實際效果

通過BIM深化設(shè)計和精細(xì)化管理，此項深化設(shè)計、施工流程在本工程中的混凝土掛板施工得到了成功應(yīng)用。裝飾效果、施工質(zhì)量和施工進(jìn)度都得到了業(yè)主單位、監(jiān)理單位的認(rèn)可，為企業(yè)在不規(guī)則造型混凝土掛板方面積累了寶貴經(jīng)驗，為以后承接類似項目提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

8 結(jié)語

外墻不規(guī)則混凝土掛板深化設(shè)計和施工，在深化設(shè)計階段為本項目奠定了精細(xì)化、全方位的施工深化；在準(zhǔn)備階段通過BIM技術(shù)實現(xiàn)模擬施工、材料下單，解決了技術(shù)交底和材料下單加工的難題。避免了項目開工后因圖紙錯漏、交底不充分、人工安排不合理、材料加工不精密等原因造成的人工浪費(fèi)、材料浪費(fèi)、質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等問題。此項實施工藝一次成活率高、完工效果好，受到了業(yè)主的好評。