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加大研发投入,加快实际应用——华丽美登BIM技术应用概况

分类:
BIM技术
2017/07/25 10:12
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【摘要】:
一、公司BIM项目研发和应用概况随着国民经济的飞速发展,互联网+时代已经到来,新技术、新工艺、新产品、新材料的不断呈现,华丽美登设计研究院幕墙设计分院自2014年引进学习犀牛、REVIT等BIM技术的三维软件,幕墙院不仅认真自学新技术,还派设计师出去学习,与旭密林、同济大学设计院、市设计院、华造设计院等进行通力合作,完成一大批高大难的项目,应用高新技术形象化地为顾客演示和讲解工程详细设计方案,使顾
一、公司BIM项目研发和应用概况
  随着国民经济的飞速发展,互联网+时代已经到来,新技术、新工艺、新产品、新材料的不断呈现,华丽美登设计研究院幕墙设计分院自2014年引进学习犀牛、REVIT等BIM技术的三维软件,幕墙院不仅认真自学新技术,还派设计师出去学习,与旭密林、同济大学设计院、市设计院、华造设计院等进行通力合作,完成一大批高大难的项目,应用高新技术形象化地为顾客演示和讲解工程详细设计方案,使顾客更好地理解设计意图和设计实际效果。
  幕墙院在BIM技术应用中不断深挖应用效果,2015年委派3名青年设计师参加了BIM技术的深入学习,通过半年的自学和培训,很快深化了BIM的实际应用,完全可以根据工程项目特点学以致用,在没有任何外援的情况下,已经顺利进行东吴文化中心三个自由异面体的建模和杆件和玻璃的下料等工作。2016年到2017年在水街、苏州图书二馆等项目中更是充分发挥了BIM技术的应用效果。
  2017年,公司进一步扩大BIM在工程实际应用中的效果,从外装设计扩大运用到内装设计和招投标及预决算中,并且跟集团公司苏州一建进行BIM运用的额有效衔接。
  2017年苏州一建集团公司成立BIM专业委员会,华丽美登设计副总殷矫任委员。公司成立近20人的BIM开发应用小组,殷矫、翁云莉、丁骥分别负责内装设计、外装设计、施工应运等方面的BIM总体架构与建设。
 
二、在工程项目中应用情况
   在现代建筑设计中,建筑师追求建筑外观的新、奇、特艺术效果,出现了不少三维自由曲面造型的建筑立面。
 2015年由华丽美登承建的东吴文化中心建筑风格现代、特殊建筑形态充分表达了建筑师通过数学模型来表现建筑世界的美学创意。随着设计方法和设计理念的革新以及施工技术的进步,建筑幕墙从简单化、规整化向多元化、复杂化发展, 传统的二维图元已经无法满足这些复杂建筑幕墙的方案设计、放线定位、材料下单和质量控制的要求,需要借助BIM三维建模软件实现。 
 
 
东吴文化中心鸟瞰图
 
  在实现工程应用中对总包公司提供的控制点和相关起算数据,用全站仪分别进行两测回测角测距,检测无误后将其作为该工程平面控制网的基准点和起算数据。1#楼主要是钢结构点支式桁架幕墙的测量、放线方案和外露钢结构刷厚型防火涂料外做氟碳喷涂经及曲面单、双层点支式玻璃和铝板幕墙(平板现场冷弯安装拟合曲面)。2#楼主要是GRC平板(纹理)和曲面板幕墙的施工、安装。天眼点支式三角形玻璃幕墙(三角形平面拟合曲面)。东入口双曲面钢结构玻璃幕墙施工和安装。连接体主要是直立锁边曲面屋面防水层和曲面铝板屋面和吊顶施工。
 
 
1#楼水滴造型测量数据
 
 
基准点定位和全站仪
 
二级控制网的建立
 
  将水滴幕墙分为8个立面,分别根据二级控制网采用三维坐标法测试,在每个立面上按照设计要求由上至下测量6点的三维坐标,保证每层楼面标高位置有一个控制点,数据反馈至设计,设计按照实际测量数据调整钢结构三维模型,保证新调整的钢结构模型与实际钢构公司施工尺寸相符再确定幕墙支座尺寸下料和定位。
  外形为不规则水滴造型,幕墙施工时室内隔墙已完工无通视条件,采用外控制法进行控制,即在建筑外部布设三维控制网,同时采用楼内高程控制网检核;布设方法:在±0标高布设若干个外控制点,用水准仪和全站仪确定出外网,再用水准仪+铟钢尺将控制高程网逐层(段)投测至需要测量控制的楼层,以作为放样幕墙特征点的控制依据。
  定制可6自由度调整的模具,在安装模具过程中采用全站仪进行测量控制保证精度±3MM,再进行连接件的安装,对连接件安装过程中进行全站仪进行测量控制保证精度±3MM,在模具预留的四个槽口中点焊连接件,固定连接件再拆卸模型。
 
 
 
  水滴外立面幕墙主要分曲面单层点支式玻璃幕墙、曲面单层点支式铝板幕墙、曲面双层点支式幕墙3个幕墙系统,玻璃全部采用平板拟合曲面,现场冷弯安装。
  建幕墙玻璃表皮、支撑杆、驳接件、钢龙骨、土建结构整套模型,利用BIM模型可快速准确查询的特点,结合智能全站仪自动化的优势,采用基于BIM的施工放样平台,实现BIM模型与全站仪的结合,简化施工放样流程,提高施工安装精度,确保玻璃板块准确定位并达到质量预控要求。
  1#楼立面玻璃采用双银LOW-E夹胶中空钢化玻璃,现场采用冷弯安装,安装完成的玻璃内部存在容许的内应力,应力容易产生自爆,为控制自爆率,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,采用定制夹具四角支撑固定,玻璃板块挠度大,整体为水滴形向内和外倾斜,玻璃板块容易滑动,为满足幕墙系统板块安全性,夹胶膜采用离子性中间膜。
  SGP胶片具有高的强度和剪切模量,力学性能优异,SGP夹胶后,玻璃受力时两片玻璃之间的胶层基本上不会产生滑动,两片玻璃如同一片等厚度的单片玻璃整体工作,承载力就是等厚度的 PVB 夹层玻璃承载力的2倍,同时在相等荷载、相等厚度的情况下,SGP夹层玻璃的弯曲挠度只有PVB夹层玻璃的1/4,由于承载力提高,玻璃挠度减小,玻璃厚度会相应减小,并且SGP具有良好的边部稳定性,可外露使用而无须封边 。
 
  虽然传统施工工艺能实现双曲面造型效果,但施工成本耗费太高,不能满足业主对于成本控制的要求。对水滴幕墙建整体犀牛模型,发现每个四边形板块的四点均不共面,都存在一定的翘曲值,最大翘曲值18.3mm,按照四角支撑1600*2300mm的玻璃板块验算玻璃挠度,规范挠度限值2300/60=38mm,因此可以考虑现场冷弯安装。现场冷弯安装利用平板玻璃本身具备一定弹性可弯曲特点,工人安装采用角边人工合理压弯翘曲安装就位,通过多块平板玻璃的压弯扭曲变形而达到拟合幕墙曲面的效果。
 
 
双层幕墙施工定位和连接节点三维模型
 
  2#楼空间形体较复杂,幕墙系统包含了GRC平面和曲面幕墙、拉索点式幕墙、倒椎体曲面拉索点式幕墙、天眼曲面点式幕墙、双曲面横明竖隐玻璃幕墙和玻璃顶、内院双曲面铝板雨棚和屋面、竖隐横明框玻璃幕墙带弧形铝板装饰线条等。 
  GRC板全名为耐碱玻璃纤维增强水泥板,本工程GRC幕墙系统为开放式构造,防水层采用2厚氧化铝板,GRC板块有平板和双曲板,其中平面为纹理板。
  GRC板块设计考虑板块背负钢架整体安装,背负钢架为复合而成的空间结构体系。装饰面作为可视外面板直接体现建筑曲面设计效果,利用GRC结构层作为支撑内面板来实现造型和安装。双曲板外侧为曲面造型而内侧钢架挂点在同一平面位置,安装方便,既能实现建筑效果,又能保证结构安全。考虑到土建埋件预埋的偏差,在设计时节点考虑了三维调节装置,保证施工时板块安装顺利就位。
 
开放式GRC幕墙纵、横剖节点图
 
  2#楼天眼位置的玻璃幕墙平面每层均不同,外立面呈弧形变化状态,玻璃相交处不在同一平面内,需设计既满足能承受8块相交三角玻璃的荷载又能万向调节角度来满足三角形拟合不规则曲面玻璃的定制夹具。
  天眼玻璃幕墙每块玻璃板块都不一样,标准板块和节点无法重复使用,曲面板需要优化成可展曲面,现有的幕墙二维深化设计方法、实施流程、加工工艺及安装方法无法满足此幕墙建造的需求,需通过掌握工业参数化建模软件,从数字模型中提取建造数据进行加工图深化工作,替换传统现场测量直接提取数据进行加工图制作,确保数据的准确性,提高了施工的质量精度和生产效率。
 
天眼玻璃幕墙犀牛模型图和照片
 
  东入口为钢结构竖隐横明玻璃幕墙和半隐框玻璃顶,玻璃采用 6+2.66PVB+6+16A+8mm 双银LOW-E夹胶中空超白钢化玻璃(曲面),立面玻璃幕墙主管采用∅219*10钢管(双弯),玻璃吊顶支撑主管采用∅245W*12主钢管(双弯)。
 
 
东入口犀牛模型( 东立面)
 
  运用全站仪、反射贴片对已施工完成的土建结构和主体钢结构进行三维坐标实测,运用全站仪数据采集器、接口技术使全站仪和计算机二者相联,在计算机上建立准确的三维模型,通过犀牛插件获得各种加工参数,导出数据到EXCEL进行联动,整理并深化加工图(杆件和玻璃)。
  对东入口双曲面幕墙和玻璃吊顶整体建模,模型包括主体结构、幕墙内层主立杆钢圆管、外层次杆件钢圆管、胶条、玻璃板块、铝板线条。通过模型我们可以对主体结构与幕墙立柱和玻璃的碰撞检查,确保下料准确性。
  从东入口玻璃模型分析单曲玻璃有691块,共1417平方,双曲玻璃有283块,共580平方。玻璃在安装工程中使用弹性冷弯成型技术,运用软件对个单元板块翘曲值和冷弯受力分析,最终确定小部分板块采用工厂加工成平板单元,现场直接冷弯安装,大部分翘曲值较大的板块采用曲面玻璃与工厂加工弯曲型材结合的方法进行安装,保证质量控制要求。
 
 
东入口双曲玻璃优化模型和数据表
 
  利用模型拆模深化,包括面板、龙骨的下料加工图、施工安装过程的三维定位和对主体结构与幕墙立柱和玻璃的碰撞检查,确保下料准确性。模型优化后主钢管部分为双弯杆件,部分优化为单弯杆件,次杆件优化成单弯杆件。
 
 
东入口曲面玻璃幕墙照片
 
  连接体位于1#楼和2#楼之间,连接体主体为轻钢结构,立面为曲面GRC板,屋面防水板为直立锁边板,锁边板上面采用开放式双曲面铝板装饰,连接体吊顶采用开放式双曲面铝板,整体屋面构造为典型的“三明治”系统。对整个连接体曲面表皮,龙骨和主体钢结构建犀牛模型,利用模型进行拆模深化工作,包括面板,龙骨的下料加工图和施工安装过程的三维定位。
 
 
 
连接体曲面铝板三维模型图和照片
 
  异形建筑幕墙在国内有了快速的发展,东吴文化中心幕墙项目由于形体复杂,幕墙龙骨为空间结构体系,大部分幕墙表皮均为曲面,对施工要求相当高,一方面要求保证表皮视觉造型上的艺术性,另一方面还要控制钢龙骨和板块加工、安装的误差。
    幕墙行业的发展趋势是信息化程度高,未来的设计趋势将由二维走向三维达到一个新的阶段,对建筑曲面的平面拟合与特定材料的施工工艺的掌握,确保幕墙立面满足建筑整体造型,保证施工的质量和进度。
    基于ERP的企业信息化管理模式,结合BIM的可视化与信息化工程管理路径,对幕墙工程项目实施过程的信息/数据获取、信息/数据传递、信息/数据整理、信息/数据分析、信息/数据表达进行全方位整合,从工程项目实施流程中获取更大的附加值。
 
三、计划投入与下一步规划
  随着BIM技术逐渐在建筑装饰行业中推广应用,更多的项目业主明确要求在工程实施过程中需要应用BIM技术。公司在企业未来可持续发展的战略规划中把强化BIM等先进科技应用提上重要的议事日程,2017年进一步扩大BIM技术应用范围,充分发挥BIM的应用价值,年度投入数百万元,并与集团公司苏州一建的BIM集成系统,相互衔接,积极参与集团公司在技术平台上互通、互联。2017年重点在以下几个方面有所突破:
  (1)深化BIM技术在设计中的应用。从目前的幕墙设计应用扩展到室内设计应用,充分发挥BIM技术模拟实际效果的展示功能。
  (2)BIM技术在招投标与成本管控中运用。2017年投标中心尝试引进BIM技术,利用BIM技术精确快速计算工程量,提升成本预算的精度与效率,在招投标中报价更加游刃有余。
  (3)BIM技术在施工中的运用。由总工牵头组织BIM技术培训工作,工管中心、项目部利用BIM技术可以进行虚拟施工的特点,随时随地直观快速地将施工计划与实际进展对比,同时进行有效协同,对工程项目的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测,大大减少建筑质量问题、安全问题,减少返工和整改。
  2017年初,集团公司苏州一建根据发展规划及建筑市场迫切需求,为提高企业技术创新能力和核心竞争力,全面推动土建公司及专业分公司BIM技术实际应用效果,促进建筑信息模型(BIM)技术健康发展成立BIM专业委员会,由集团副总经理、总工程师担任主任。同时加大BIM建设的投入和加强培训力度。
 
 
 
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