室內(nèi)異型墻柱GRG在公共建筑的施工應用研究

丁馮毅，馬宗陽，王 賓

（中建二局第二建筑工程有限公司，廣東 深圳 518000）

隨著現(xiàn)代展館等大型公共建筑室內(nèi)裝飾造型更加多變復雜，材料綠色環(huán)保要求越來越高，采用傳統(tǒng)材料（如普通石膏板）、現(xiàn)場二維圖紙放樣和加工、過程中邊安裝邊調(diào)整的施工方式已不滿足裝飾工程工期緊、質(zhì)量要求高及節(jié)能環(huán)保需求。

目前，裝飾裝修工程中的新型環(huán)保材料得到了迅速發(fā)展，其中GRG 材料以其質(zhì)輕強度高、可定制等良好性能，得到了相關行業(yè)的認可。GRG是一種經(jīng)過特殊改良的預鑄式玻璃纖維加強石膏板，它是一種特殊裝飾改良纖維石膏裝飾材料，造型的隨意性使其成為要求個性化的建筑師的首選，它獨特的材料構成方式足以抵御外部環(huán)境造成的破損、變形和開裂。在施工現(xiàn)場可進行快速無縫密拼，安裝迅速且造型表達準確。

為響應國家智慧建造號召，國內(nèi)BIM、3D 掃描放樣及構件參數(shù)化加工等技術在建筑行業(yè)得到大量探索應用。新技術使施工的各階段信息傳遞更為方便，現(xiàn)場施工、物料管理、質(zhì)量把控等更為高效便捷。

為解決傳統(tǒng)施工的難題，中建二局第二建筑工程有限公司在建設潮州萬達售樓展示中心過程中，研究了復雜造型的裝飾工程中應用GRG 材料、BIM 技術、3D 掃描、3D 放樣及構件參數(shù)化加工等的室內(nèi)異型墻柱GRG 一體化施工技術。

1 技術特點

本技術采用的GRG 材料硬度高，綠色環(huán)保，可以在工廠預制成滿足設計和現(xiàn)場精確安裝要求的尺寸和造型，材料損耗率極低。

本技術通過GRG 構件參數(shù)化設計，只要裝飾設計方案論證確定，GRG 構件參數(shù)化數(shù)據(jù)就可以快速輸出到工廠，大大提升加工效率與準確性，并加強了GRG 板塊參數(shù)化生產(chǎn)。

本技術在施工前應用BIM 設計模型與現(xiàn)場3D 掃描的實景逆向模型碰撞，可提前解決后期GRG 安裝問題，減少施工中的設計變更與各專業(yè)的沖突，且構件可提前預制，降低了現(xiàn)場的施工難度，并極大地節(jié)省了工期。

本技術中的3D 激光掃描技術可以快速、詳細地記錄已完成分部分項工程的實際情況，形成實景三維模型，并與室內(nèi)GRG 設計方案模型碰撞檢測，提前解決后期安裝問題，為工程質(zhì)量把控帶來巨大幫助。

3D 放樣技術可將室內(nèi)GRG 裝飾模型迅速、準確的體現(xiàn)到施工現(xiàn)場，為施工作業(yè)提供可靠的依據(jù)。

本技術系統(tǒng)內(nèi)信息傳遞高效便捷，設計方案調(diào)整后，數(shù)據(jù)可快速反應到施工現(xiàn)場，減少了施工中的變更和返工，節(jié)約了工期。

2 技術原理

施工前通過BIM 技術對室內(nèi)GRG 裝飾的設計方案進行建模，與現(xiàn)場3D 掃描的實景逆向模型碰撞，整合裝飾裝修設計方案、現(xiàn)場實際施工情況及加工廠生產(chǎn)要求，經(jīng)BIM 深化設計做到GRG 復雜造型的準確表達和構件生產(chǎn)安裝合理化；過程中由論證審批的GRG 造型深化設計參數(shù)化模型直接向工廠輸出GRG 構件加工圖進行生產(chǎn)，并通過GRG 造型深化設計模型輸入空間坐標3D 放樣，精確指導現(xiàn)場安裝和驗收。

3 技術路線及實施要點

3.1 技術路線

室內(nèi)GRG 設計方案三維模型化→3D 掃描→沖突分析和設計方案調(diào)整→室內(nèi)GRG 造型BIM深化設計→GRG工廠加工→3D放樣→GRG安裝。

3.2 實施要點

3.2.1 室內(nèi)GRG設計方案三維模型化

對于復雜曲面的GRG 裝飾造型，二維圖紙理解困難，且無法避免各專業(yè)沖突的問題，施工時容易出現(xiàn)錯誤返工。

項目在施工前通過運用BIM 軟件（如Revit），根據(jù)各專業(yè)二維設計圖，以結構三維模型為基礎，建立準確表達設計意圖的各專業(yè)設計方案三維模型。

設計方案三維模型建立過程中，可提前進行各專業(yè)碰撞檢測發(fā)現(xiàn)沖突問題，并在設計方案三維模型建立階段調(diào)正解決，以減少先行、同步及后續(xù)施工的工序?qū)κ覂?nèi)GRG 裝飾施工的影響，避免施工中因相互影響，不得不進行拆除返工或設計變更，而造成成本提高、工期延后及影響設計意圖的表達，參見圖1。

圖1 室內(nèi)GRG設計方案三維模型

3.2.2 3D掃描建立逆向模型

由于施工過程中情況復雜，設計變更以及施工過程問題導致實際施工與設計圖紙產(chǎn)生偏差，因此室內(nèi)GRG 裝飾施工前掌握結構實際情況極為必要。本技術采用3D 掃描技術進行整體測量，掌握結構尺寸的偏差。

3D 掃描可根據(jù)現(xiàn)場結構和機電安裝等進度分段實施，外業(yè)工作人員需先行布設控制網(wǎng)，為后期掃描數(shù)據(jù)的拼接和坐標轉換提供精確的控制點；實施過程中使用3D 掃描儀對構筑物進行掃描，以獲得真實場景的三維數(shù)據(jù)。3D 掃描工作是在實景三維模型數(shù)據(jù)處理軟件中對外業(yè)數(shù)據(jù)進行釋放、配準、去噪、輸出相應格式的數(shù)據(jù)，再對這些數(shù)據(jù)進行拼接加工處理，從而生成一個完整的結構實景逆向三維模型，參見圖2。

圖2 復雜環(huán)境下3D掃描

3.2.3 沖突分析及設計方案調(diào)整

實景三維模型建立后，與室內(nèi)GRG 設計方案三維模型進行疊加碰撞，詳細檢查設計方案與現(xiàn)實施工情況的偏差沖突，形成碰撞報告并進行問題分級，為進行設計方案的調(diào)整提供依據(jù)。

調(diào)整室內(nèi)GRG 設計方案三維模型，使其與現(xiàn)場實際施工情況一致。一般性問題在下一步室內(nèi)GRG 造型BIM 深化過程解決，影響GRG 安裝和設計意圖的問題溝通業(yè)主與設計，協(xié)商在室內(nèi)GRG 設計方案三維模型中進行調(diào)整修改，以滿足實際現(xiàn)場的要求。

3.2.4 室內(nèi)GRG造型BIM深化設計

室內(nèi)GRG 造型BIM 深化是本技術的關鍵，需綜合考慮設計意圖、現(xiàn)場安裝與工廠生產(chǎn)的要求。深化成果需經(jīng)業(yè)主設計審批后才可應用。

3.2.5 GRG板塊加工

GRG 板塊加工步驟：GRG 板塊的CAD 加工圖→模具制作→模具噴漿→產(chǎn)品養(yǎng)護。

本技術采用參數(shù)化的深化設計軟件，深化完成后可直接形成GRG 板塊的CAD 加工圖。

GRG 各不同板塊生產(chǎn)加工前需先制作模具，模具選材和GRG 板塊劃分影響著構件加工進度及其成本。GRG 板塊分塊可在深化設計軟件中進行，GRG 板塊分塊時對于有一定規(guī)則的造型可采取標準塊形式，采用木模大量快速生產(chǎn)，以節(jié)省大量模板，有效縮短材料供應周期。對于曲面復雜的GRG 造型，可使用硅膠模具整體制作。

生產(chǎn)完成的板塊需進行編碼，方便GRG 材料跟蹤管理和現(xiàn)場安裝。

3.2.6 3D施工放樣

在審批完成后的BIM 深化設計模型中提取準確的室內(nèi)GRG 安裝定位數(shù)據(jù)，將這些放樣點導入放樣設備中，放樣設備在施工現(xiàn)場進行高精度放樣工作。該放樣方法測量效率高，并可減少人為的測量錯誤，大大提高放樣質(zhì)量。

3.2.7 GRG板塊安裝

GRG 安裝步驟：鋼架制作安裝→GRG 面板安裝→GRG 板塊接縫處理→面層施工。

安裝GRG 板塊時，與原建筑地面的間隙可先用木墊板墊起，找準位置后臨時固定，再進行精調(diào)，位置準確檢查無誤后進行焊接固定。相鄰板塊采用螺栓連接，拼接縫清理后用GRG 專用粘接劑和玻璃纖維帶交替填充，防止后期開裂。

4 案例應用

由中建二局第二建筑工程有限公司承建的潮州萬達售樓展示中心工程，其室內(nèi)造型豐富、新穎美觀（圖3），施工中采用了室內(nèi)異型墻柱GRG一體化施工技術，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。

圖3 現(xiàn)場GRG板安裝及完成效果

4.1 經(jīng)濟效益

室內(nèi)異型墻柱GRG 一體化施工技術因構件為工程預制，現(xiàn)場安裝速度快，人工成本約為70.67 元/m2，而普通石膏施工工藝，現(xiàn)場制作安裝工程量大，人工成本約為165.47 元/m2，室內(nèi)異型墻柱GRG 一體化施工技術相比傳統(tǒng)工藝人工費每平方米降低約60%。

本技術因模型表達準確，變更較少，構件工廠參數(shù)化加工，現(xiàn)場精確安裝，其材料損耗率很低（約2%），而采用普通石膏板的施工方式，材料損耗率高達20%左右。普通石膏材料費用為42.7元/m2，GRG 材料費用為152.12 元/m2。其中普通石膏損耗材料費用約為42.7×1×20%=8.54 元/m2，GRG 損耗材料費用約為152.12×1×2%=3.04元/m2，GRG 損耗材料費用相比普通石膏約降低8.54-3.04=5.49 元/m2。

潮州萬達售樓展示中心施工所用時間為38天，而若采用傳統(tǒng)普通石膏板材料工藝，分析得出所需工期為55 天，本技術可縮短工期約30%。現(xiàn)場安裝需租賃5 臺登高車，每臺每天租賃費為250 元。采用室內(nèi)異型墻柱GRG 一體化施工技術相比傳統(tǒng)工藝機械設備費降低約（55-38）×250×5=21 250 元。

工程全過程應用3D 掃描、BIM 及3D 施工放樣等技術，支持費用全工程分攤，本技術分攤成本約為10 000 元。

潮州萬達售樓展示中心GRG 造型施工面積約800m2，采用室內(nèi)異型墻柱GRG 一體化施工技術時人材機成本約為228 156 元，若采用傳統(tǒng)石膏板工藝人材機成本預計為242 118 元。室內(nèi)異型墻柱GRG 一體化施工技術成本降低約4.95 元/m2，經(jīng)濟效率良好。

4.2 社會效益

室內(nèi)異型墻柱GRG 一體化施工技術在GRG安裝施工中應用了3D 掃描、BIM、3D 放樣等核心技術，高效高質(zhì)量地完成了復雜室內(nèi)GRG 裝飾的施工，裝飾裝修的效果極佳。該技術工藝簡單，信息化程度高，施工速度快，可以滿足工期節(jié)奏緊的需要。

5 結語

室內(nèi)異型墻柱GRG 一體化施工技術為現(xiàn)代展館等公共建筑的復雜裝飾施工提供了良好的經(jīng)驗和借鑒，推廣前景好。通過應用本技術，既降低了復雜裝飾造型的施工難度，又滿足工期短、質(zhì)量要求高的要求，同時提升了建造過程信息化水平，達到了節(jié)約成本和工時的目的。