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加大研發投入,加快實際應用——華麗美登BIM技術應用概況

分類:
BIM技術
2017/07/25 10:12
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【摘要】:
一、公司BIM項目研發和應用概況隨著國民經濟的飛速發展,互聯網+時代已經到來,新技術、新工藝、新產品、新材料的不斷呈現,華麗美登設計研究院幕墻設計分院自2014年引進學習犀牛、REVIT等BIM技術的三維軟件,幕墻院不僅認真自學新技術,還派設計師出去學習,與旭密林、同濟大學設計院、市設計院、華造設計院等進行通力合作,完成一大批高大難的項目,應用高新技術形象化地為顧客演示和講解工程詳細設計方案,使顧
一、公司BIM項目研發和應用概況
  隨著國民經濟的飛速發展,互聯網+時代已經到來,新技術、新工藝、新產品、新材料的不斷呈現,華麗美登設計研究院幕墻設計分院自2014年引進學習犀牛、REVIT等BIM技術的三維軟件,幕墻院不僅認真自學新技術,還派設計師出去學習,與旭密林、同濟大學設計院、市設計院、華造設計院等進行通力合作,完成一大批高大難的項目,應用高新技術形象化地為顧客演示和講解工程詳細設計方案,使顧客更好地理解設計意圖和設計實際效果。
  幕墻院在BIM技術應用中不斷深挖應用效果,2015年委派3名青年設計師參加了BIM技術的深入學習,通過半年的自學和培訓,很快深化了BIM的實際應用,完全可以根據工程項目特點學以致用,在沒有任何外援的情況下,已經順利進行東吳文化中心三個自由異面體的建模和桿件和玻璃的下料等工作。2016年到2017年在水街、蘇州圖書二館等項目中更是充分發揮了BIM技術的應用效果。
  2017年,公司進一步擴大BIM在工程實際應用中的效果,從外裝設計擴大運用到內裝設計和招投標及預決算中,并且跟集團公司蘇州一建進行BIM運用的額有效銜接。
  2017年蘇州一建集團公司成立BIM專業委員會,華麗美登設計副總殷矯任委員。公司成立近20人的BIM開發應用小組,殷矯、翁云莉、丁驥分別負責內裝設計、外裝設計、施工應運等方面的BIM總體架構與建設。
 
二、在工程項目中應用情況
   在現代建筑設計中,建筑師追求建筑外觀的新、奇、特藝術效果,出現了不少三維自由曲面造型的建筑立面。
 2015年由華麗美登承建的東吳文化中心建筑風格現代、特殊建筑形態充分表達了建筑師通過數學模型來表現建筑世界的美學創意。隨著設計方法和設計理念的革新以及施工技術的進步,建筑幕墻從簡單化、規整化向多元化、復雜化發展, 傳統的二維圖元已經無法滿足這些復雜建筑幕墻的方案設計、放線定位、材料下單和質量控制的要求,需要借助BIM三維建模軟件實現。 
 
 
東吳文化中心鳥瞰圖
 
  在實現工程應用中對總包公司提供的控制點和相關起算數據,用全站儀分別進行兩測回測角測距,檢測無誤后將其作為該工程平面控制網的基準點和起算數據。1#樓主要是鋼結構點支式桁架幕墻的測量、放線方案和外露鋼結構刷厚型防火涂料外做氟碳噴涂經及曲面單、雙層點支式玻璃和鋁板幕墻(平板現場冷彎安裝擬合曲面)。2#樓主要是GRC平板(紋理)和曲面板幕墻的施工、安裝。天眼點支式三角形玻璃幕墻(三角形平面擬合曲面)。東入口雙曲面鋼結構玻璃幕墻施工和安裝。連接體主要是直立鎖邊曲面屋面防水層和曲面鋁板屋面和吊頂施工。
 
 
1#樓水滴造型測量數據
 
 
基準點定位和全站儀
 
二級控制網的建立
 
  將水滴幕墻分為8個立面,分別根據二級控制網采用三維坐標法測試,在每個立面上按照設計要求由上至下測量6點的三維坐標,保證每層樓面標高位置有一個控制點,數據反饋至設計,設計按照實際測量數據調整鋼結構三維模型,保證新調整的鋼結構模型與實際鋼構公司施工尺寸相符再確定幕墻支座尺寸下料和定位。
  外形為不規則水滴造型,幕墻施工時室內隔墻已完工無通視條件,采用外控制法進行控制,即在建筑外部布設三維控制網,同時采用樓內高程控制網檢核;布設方法:在±0標高布設若干個外控制點,用水準儀和全站儀確定出外網,再用水準儀+銦鋼尺將控制高程網逐層(段)投測至需要測量控制的樓層,以作為放樣幕墻特征點的控制依據。
  定制可6自由度調整的模具,在安裝模具過程中采用全站儀進行測量控制保證精度±3MM,再進行連接件的安裝,對連接件安裝過程中進行全站儀進行測量控制保證精度±3MM,在模具預留的四個槽口中點焊連接件,固定連接件再拆卸模型。
 
 
 
  水滴外立面幕墻主要分曲面單層點支式玻璃幕墻、曲面單層點支式鋁板幕墻、曲面雙層點支式幕墻3個幕墻系統,玻璃全部采用平板擬合曲面,現場冷彎安裝。
  建幕墻玻璃表皮、支撐桿、駁接件、鋼龍骨、土建結構整套模型,利用BIM模型可快速準確查詢的特點,結合智能全站儀自動化的優勢,采用基于BIM的施工放樣平臺,實現BIM模型與全站儀的結合,簡化施工放樣流程,提高施工安裝精度,確保玻璃板塊準確定位并達到質量預控要求。
  1#樓立面玻璃采用雙銀LOW-E夾膠中空鋼化玻璃,現場采用冷彎安裝,安裝完成的玻璃內部存在容許的內應力,應力容易產生自爆,為控制自爆率,玻璃原片全部采用超白玻璃。因水滴玻璃尺寸最大尺寸2300*1600mm,采用定制夾具四角支撐固定,玻璃板塊撓度大,整體為水滴形向內和外傾斜,玻璃板塊容易滑動,為滿足幕墻系統板塊安全性,夾膠膜采用離子性中間膜。
  SGP膠片具有高的強度和剪切模量,力學性能優異,SGP夾膠后,玻璃受力時兩片玻璃之間的膠層基本上不會產生滑動,兩片玻璃如同一片等厚度的單片玻璃整體工作,承載力就是等厚度的 PVB 夾層玻璃承載力的2倍,同時在相等荷載、相等厚度的情況下,SGP夾層玻璃的彎曲撓度只有PVB夾層玻璃的1/4,由于承載力提高,玻璃撓度減小,玻璃厚度會相應減小,并且SGP具有良好的邊部穩定性,可外露使用而無須封邊 。
 
  雖然傳統施工工藝能實現雙曲面造型效果,但施工成本耗費太高,不能滿足業主對于成本控制的要求。對水滴幕墻建整體犀牛模型,發現每個四邊形板塊的四點均不共面,都存在一定的翹曲值,最大翹曲值18.3mm,按照四角支撐1600*2300mm的玻璃板塊驗算玻璃撓度,規范撓度限值2300/60=38mm,因此可以考慮現場冷彎安裝?,F場冷彎安裝利用平板玻璃本身具備一定彈性可彎曲特點,工人安裝采用角邊人工合理壓彎翹曲安裝就位,通過多塊平板玻璃的壓彎扭曲變形而達到擬合幕墻曲面的效果。
 
 
雙層幕墻施工定位和連接節點三維模型
 
  2#樓空間形體較復雜,幕墻系統包含了GRC平面和曲面幕墻、拉索點式幕墻、倒椎體曲面拉索點式幕墻、天眼曲面點式幕墻、雙曲面橫明豎隱玻璃幕墻和玻璃頂、內院雙曲面鋁板雨棚和屋面、豎隱橫明框玻璃幕墻帶弧形鋁板裝飾線條等。 
  GRC板全名為耐堿玻璃纖維增強水泥板,本工程GRC幕墻系統為開放式構造,防水層采用2厚氧化鋁板,GRC板塊有平板和雙曲板,其中平面為紋理板。
  GRC板塊設計考慮板塊背負鋼架整體安裝,背負鋼架為復合而成的空間結構體系。裝飾面作為可視外面板直接體現建筑曲面設計效果,利用GRC結構層作為支撐內面板來實現造型和安裝。雙曲板外側為曲面造型而內側鋼架掛點在同一平面位置,安裝方便,既能實現建筑效果,又能保證結構安全??紤]到土建埋件預埋的偏差,在設計時節點考慮了三維調節裝置,保證施工時板塊安裝順利就位。
 
開放式GRC幕墻縱、橫剖節點圖
 
  2#樓天眼位置的玻璃幕墻平面每層均不同,外立面呈弧形變化狀態,玻璃相交處不在同一平面內,需設計既滿足能承受8塊相交三角玻璃的荷載又能萬向調節角度來滿足三角形擬合不規則曲面玻璃的定制夾具。
  天眼玻璃幕墻每塊玻璃板塊都不一樣,標準板塊和節點無法重復使用,曲面板需要優化成可展曲面,現有的幕墻二維深化設計方法、實施流程、加工工藝及安裝方法無法滿足此幕墻建造的需求,需通過掌握工業參數化建模軟件,從數字模型中提取建造數據進行加工圖深化工作,替換傳統現場測量直接提取數據進行加工圖制作,確保數據的準確性,提高了施工的質量精度和生產效率。
 
天眼玻璃幕墻犀牛模型圖和照片
 
  東入口為鋼結構豎隱橫明玻璃幕墻和半隱框玻璃頂,玻璃采用 6+2.66PVB+6+16A+8mm 雙銀LOW-E夾膠中空超白鋼化玻璃(曲面),立面玻璃幕墻主管采用∅219*10鋼管(雙彎),玻璃吊頂支撐主管采用∅245W*12主鋼管(雙彎)。
 
 
東入口犀牛模型( 東立面)
 
  運用全站儀、反射貼片對已施工完成的土建結構和主體鋼結構進行三維坐標實測,運用全站儀數據采集器、接口技術使全站儀和計算機二者相聯,在計算機上建立準確的三維模型,通過犀牛插件獲得各種加工參數,導出數據到EXCEL進行聯動,整理并深化加工圖(桿件和玻璃)。
  對東入口雙曲面幕墻和玻璃吊頂整體建模,模型包括主體結構、幕墻內層主立桿鋼圓管、外層次桿件鋼圓管、膠條、玻璃板塊、鋁板線條。通過模型我們可以對主體結構與幕墻立柱和玻璃的碰撞檢查,確保下料準確性。
  從東入口玻璃模型分析單曲玻璃有691塊,共1417平方,雙曲玻璃有283塊,共580平方。玻璃在安裝工程中使用彈性冷彎成型技術,運用軟件對個單元板塊翹曲值和冷彎受力分析,最終確定小部分板塊采用工廠加工成平板單元,現場直接冷彎安裝,大部分翹曲值較大的板塊采用曲面玻璃與工廠加工彎曲型材結合的方法進行安裝,保證質量控制要求。
 
 
東入口雙曲玻璃優化模型和數據表
 
  利用模型拆模深化,包括面板、龍骨的下料加工圖、施工安裝過程的三維定位和對主體結構與幕墻立柱和玻璃的碰撞檢查,確保下料準確性。模型優化后主鋼管部分為雙彎桿件,部分優化為單彎桿件,次桿件優化成單彎桿件。
 
 
東入口曲面玻璃幕墻照片
 
  連接體位于1#樓和2#樓之間,連接體主體為輕鋼結構,立面為曲面GRC板,屋面防水板為直立鎖邊板,鎖邊板上面采用開放式雙曲面鋁板裝飾,連接體吊頂采用開放式雙曲面鋁板,整體屋面構造為典型的“三明治”系統。對整個連接體曲面表皮,龍骨和主體鋼結構建犀牛模型,利用模型進行拆模深化工作,包括面板,龍骨的下料加工圖和施工安裝過程的三維定位。
 
 
 
連接體曲面鋁板三維模型圖和照片
 
  異形建筑幕墻在國內有了快速的發展,東吳文化中心幕墻項目由于形體復雜,幕墻龍骨為空間結構體系,大部分幕墻表皮均為曲面,對施工要求相當高,一方面要求保證表皮視覺造型上的藝術性,另一方面還要控制鋼龍骨和板塊加工、安裝的誤差。
    幕墻行業的發展趨勢是信息化程度高,未來的設計趨勢將由二維走向三維達到一個新的階段,對建筑曲面的平面擬合與特定材料的施工工藝的掌握,確保幕墻立面滿足建筑整體造型,保證施工的質量和進度。
    基于ERP的企業信息化管理模式,結合BIM的可視化與信息化工程管理路徑,對幕墻工程項目實施過程的信息/數據獲取、信息/數據傳遞、信息/數據整理、信息/數據分析、信息/數據表達進行全方位整合,從工程項目實施流程中獲取更大的附加值。
 
三、計劃投入與下一步規劃
  隨著BIM技術逐漸在建筑裝飾行業中推廣應用,更多的項目業主明確要求在工程實施過程中需要應用BIM技術。公司在企業未來可持續發展的戰略規劃中把強化BIM等先進科技應用提上重要的議事日程,2017年進一步擴大BIM技術應用范圍,充分發揮BIM的應用價值,年度投入數百萬元,并與集團公司蘇州一建的BIM集成系統,相互銜接,積極參與集團公司在技術平臺上互通、互聯。2017年重點在以下幾個方面有所突破:
 ?。?)深化BIM技術在設計中的應用。從目前的幕墻設計應用擴展到室內設計應用,充分發揮BIM技術模擬實際效果的展示功能。
 ?。?)BIM技術在招投標與成本管控中運用。2017年投標中心嘗試引進BIM技術,利用BIM技術精確快速計算工程量,提升成本預算的精度與效率,在招投標中報價更加游刃有余。
 ?。?)BIM技術在施工中的運用。由總工牽頭組織BIM技術培訓工作,工管中心、項目部利用BIM技術可以進行虛擬施工的特點,隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實際進展對比,同時進行有效協同,對工程項目的各種問題和情況了如指掌。這樣通過BIM技術結合施工方案、施工模擬和現場視頻監測,大大減少建筑質量問題、安全問題,減少返工和整改。
  2017年初,集團公司蘇州一建根據發展規劃及建筑市場迫切需求,為提高企業技術創新能力和核心競爭力,全面推動土建公司及專業分公司BIM技術實際應用效果,促進建筑信息模型(BIM)技術健康發展成立BIM專業委員會,由集團副總經理、總工程師擔任主任。同時加大BIM建設的投入和加強培訓力度。
 
 
 
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