折線錯位異形幕墻的施工方法

喬穩立 李 剛 李垤輝

中建八局第二建設有限公司 山東 濟南 250014

為實現各種大型公共建筑外觀藝術效果，復雜的異形幕墻已逐漸成為主流。折線錯位異形幕墻作為其中一種，因造型設計奇特、施工難度大、高空作業多、工序復雜等問題，其施工一直是幕墻行業的一大難題。

日照科技文化中心項目針對此類幕墻的特點，通過“BIM＋”技術優化施工節點、參數化提料、三維坐標提取，實現精準定位并安裝，成功解決了折線錯位異形幕墻的施工難題[1-7]。

1 工程概況

日照科技文化中心項目總建筑面積約42.5萬 m2，包括大劇院、文化展廳、未來館、酒店、半月廣場商業中心以及單建地下車庫，幕墻投影面積約19.2萬 m2，展開面積29萬 m2、幕墻鋼結構用量7 000 t，其中折線錯位異形幕墻體系展開面積約25萬 m2。

2 工程重難點

2.1 結構復雜，定位難度大

該工程幕墻立面為折線錯位幕墻（圖1），施工放線難度大。如何在鋼結構安裝的同時即生產幕墻龍骨及面材，并保證面材的加工及安裝精確度，以及如何使完成后的幕墻外延輪廓最大程度地接近設計方案，都是本工程的施工技術難點。幕墻龍骨設計結構形式復雜、面板組合無規則，現場施工難度很大，對施工工期影響大。

圖1 折線錯位幕墻龍骨

2.2 提料煩瑣，材料準備時間長

本項目整體形式復雜，造型過多，面板基本都是異形材料，材料計劃提取耗費時間長，難以保證提取材料的準確性。

為確保日照建市30周年發展大會的召開，本工程B、C區要求完工日期為2019年5月15日，幕墻工期為90 d，而且主體結構尚未完成，各單位施工工序穿插嚴重，施工壓力大，工期風險高。A、D、E、F、G區主體結構仍有很多內容未完成，大部分位置的幕墻不能開始施工。29萬 m2面板的提料占用時間長，不利于工期目標的實現。

3 施工工藝研究

針對本項目工序復雜、體量巨大、工期緊張的特點，項目部成員通過歸納總結，對各種影響施工效率、質量、準確性的難題，從技術上及方法上尋找最佳解決方案。對幕墻體系進行優化、簡化，基于現場實際建立BIM模型指導施工，在關鍵點上進行技術開發，從而解決本項目的難題。

3.1 裝配式體系設計

1）通過深化設計，優化幕墻龍骨結構，簡化龍骨形式（圖2）。

圖2 優化后單元框

2）建立幕墻模型模擬施工及碰撞。通過實體復核建立模型，結構往往會有偏差，按照建模師的要求對主體結構進行復核，將現場復核數據導入到三維模型中，查看主體結構是否與幕墻模型吻合，若不吻合，需要與設計師溝通后調整模型。三維模型由建模師建立完成后，由設計師審核后方可用于施工。通過模型的模擬施工功能，檢測施工方案是否可行，提前發現方案中考慮不周的地方，對施工步驟進行提前調整優化，避免施工開始后出現問題（圖3、圖4）。

圖3 三維模型

圖4 三維模擬施工及碰撞

4）為使模型更好地指導施工，現場管理人員及組裝工人可通過移動端使用模型，提高了工作效率。

3.2 BIM參數化提料，提升效率

折線錯位異形幕墻造型復雜，定位困難，面板提料煩瑣。通過模型導出的各種圖紙、數據進行施工，能保證施工的效率及準確度。

1）利用三維模型，根據標高將復雜的折線錯位異形幕墻分解成簡單的龍骨定位圖及小單元組框圖，給施工班組交底后可直接用于指導施工。

2）建模師按照項目的需要，通過參數化，將幕墻面材材料提取出來，經項目部技術人員調整并報總工審批后，即可提出材料計劃。

3.3 BIM＋助力幕墻精準放線與安裝

1）BIM模型模擬安裝，確定關鍵坐標數據。預先在BIM模型中實體模擬單元體裝配，提前發現問題和做好準備工作，確定項目現場安裝需要的點位坐標數據。利用犀牛Grasshopper參數化，提取每個單元3個定位點x、y、z三維坐標，導出參數表和編號圖用于現場定位安裝。

2）測量控制網建立。根據業主提供的平面基準點，通過全站儀建立多個測站點（保證兩點通視，并且可以測設整個幕墻立面）。水平控制線主要以主體結構為準，通過水準儀在外圍各立面標記標高線。按照幕墻龍骨定位圖，根據平面控制網、標高線測設每根主龍骨的定位，每根主龍骨需測設2個點，確保龍骨的角度正確（圖7）。

圖7 主龍骨放線定位示意

3）拆分幕墻單元，優化單元分格，確定裝配式單元，建立裝配式體系。利用BIM技術對單元板塊分析歸集，減少了單元板塊的種類，將484種折線小單元板塊歸集為3種小單元板塊，實現了標準化、批量化加工，提高了施工效率，降低了出錯率（圖5、圖6）。

圖5 單元框歸集前模型

圖6 單元框歸集后模型

3）幕墻主龍骨安裝。主龍骨通過轉接件與主體結構連接，是整個幕墻系統的基礎部分，其安裝的準確性會影響后期單元框及面板的安裝質量。主龍骨按照現場放線點進行定位安裝，在進行異形幕墻的主龍骨安裝時須控制垂直度及角度。

4）單元鋼框架后場集中加工。根據模型導出的單元鋼框加工圖，深化出龍骨下料單，對施工勞務進行交底，在后場加工區按照模型深化料單及圖紙進行下料加工。根據模型及加工圖，在后場加工區首先制作單元框組裝臺模（圖8），單元框在臺模上進行組裝。單元框后場加工每完成一個后，對其進行防腐處理，然后歸類碼放，不同規格的單元框分別堆放（圖9），吊裝前運至施工現場。單元框加工完成后需校驗其質量，利用鋼卷尺測量組裝后單元框的寬度、長度、對角線是否與加工圖一致，若誤差太大，則需要返工調整。

圖8 單元框組裝臺模

圖9 單元框后場加工

5）三維調節掛耳構件安裝及單元框架吊裝。主龍骨安裝完成后，通過標高線確定每個單元框支座的定位，按照定位安裝單元框支座。三維掛耳安裝時，先將單元掛接耳板與單元框架連接（后場加工區焊接）；然后將L形單元支座通過不銹鋼螺栓與支座連接；再將單元掛接耳板與L形支座通過頂絲不銹鋼螺栓實現掛接。L形單元支座開水平長條孔用于縱向調節，單元掛接耳板實現橫向調節，不銹鋼調節螺栓實現高度方向調節，整體實現幕墻系統的三維調整。調整定位完成后，安裝L形防跳裝置。單元框通過三維調節掛耳安裝完成后進行復測，在模型中導出單元框的坐標明細，并通過全站儀對單元框安裝位置進行復核，對偏差過大的單元框進行調節（圖10～圖12）。

圖10 掛件模型示意

圖11 掛件安裝節點

圖12 小單元安裝模型

6）面板安裝。面板通過角碼固定于小單元龍骨上，角碼與龍骨之間墊橡膠片。面板安裝時注意保護面板不被磕碰，保護膜待安裝完之后撕掉。帶有保護膜的面板應在安裝后2 d內進行撕膜工作，防止因保護膜長時間暴露在室外導致老化，影響施工進度。

3.4 成品保護

產品在加工完成并貼保護膜后采用木皮外包，每個鏡面板板塊之間設置軟質泡沫板，每一組30塊打一個木箱，裝車運輸，現場用叉車整體倒運木箱。

4 結語

項目部通過運用BIM＋的新型施工工藝來安裝錯位異形幕墻系統，使得幕墻在加工生產、運輸成品保護、安裝等各環節保證了質量，圓滿完成了對折線錯位異形幕墻施工方式的技術創新。經檢驗，該技術在縮短工期、節省成本的前提下，滿足了面板表面的平整度、膠縫美觀度等質量要求，為其他項目異形幕墻施工提供了參考，具有很好的推廣應用價值。