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上海中心外幕墻數(shù)字化精益施工技術(shù)

來(lái)源:中國(guó)幕墻網(wǎng)收集整理  作者:孟根寶力高  日期:2013-12-12
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  上海中心外墻幕墻以其多層懸掛(每區(qū)12至15層)、135度連續(xù)扭轉(zhuǎn)、大跨懸空支撐(鋼構(gòu)系統(tǒng)外懸挑最大12米)、巨大的工程體量(超13萬(wàn)平米,20327個(gè)單元板塊)以及632米超高等特征,為連續(xù)、安全和綠色施工提出了挑戰(zhàn)。為此,采用系統(tǒng)方法,從外立面方案確定、結(jié)構(gòu)體系選擇,新材料選擇和施工方案選擇等多方面,尊重建筑理念的同時(shí),充分研究大批量化工藝,確保其可建性;采用可視化預(yù)控BIM數(shù)字化工具,為復(fù)雜體態(tài)幕墻板塊構(gòu)建、多工種交叉集成施工等諸多方面創(chuàng)造有利條件。數(shù)字化、智能化和柔性化為特點(diǎn)的第三次工業(yè)革命悄然到來(lái),建筑幕墻應(yīng)做充分準(zhǔn)備。本文總結(jié)適用于超大復(fù)雜工程的系統(tǒng)思維方法和批量工藝化、模塊化、裝配化、數(shù)字化施工管理理念運(yùn)用經(jīng)驗(yàn),欲為綠色集成施工和管理提供借鑒。關(guān)鍵詞:系統(tǒng)方法、施工批量化工藝、BIM技術(shù)、數(shù)字化、超大復(fù)雜工程。

  單元板吊裝防風(fēng)措施分級(jí)進(jìn)行,當(dāng)風(fēng)力小于3級(jí)~4級(jí)時(shí),操作工人在操作平臺(tái)內(nèi)隨單元板的移動(dòng)隨行,通過(guò)設(shè)置在單元板下部的2根攬風(fēng)繩控制單元板的擺動(dòng)。當(dāng)風(fēng)力大于4級(jí),小于6級(jí)時(shí),攬風(fēng)繩不能完全保證控制單元板的擺動(dòng),此時(shí)設(shè)置定制吸盤裝置,吸盤后面連接合適長(zhǎng)度桿件,吸盤與桿件連接處是軟連接,可360度轉(zhuǎn)動(dòng),隨單元板移動(dòng)的操作工人通過(guò)桿件、吸盤軟硬結(jié)合控制單元板的擺動(dòng),在外界風(fēng)力較大時(shí)仍然可保證單元板吊裝的安全。

  3.5 主要施工難點(diǎn)及預(yù)控措施

  3.6 上海中心大廈項(xiàng)目由于其超高及特殊的外墻結(jié)構(gòu),是一個(gè)集設(shè)計(jì)、加工、預(yù)制、安裝為一體的系統(tǒng)工程,注定了外幕墻施工超高的難度,每個(gè)環(huán)節(jié)相互作用,相互影響,需要精密的組織,但由于上海中心特有的超大懸掛式柔性幕墻體系以及不斷旋轉(zhuǎn)收縮扭曲的外墻特點(diǎn),外幕墻施工的施工難點(diǎn)有以下幾方面:

  1) 超大的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)工作量

  2) 外幕墻的測(cè)量工作是從支撐鋼結(jié)構(gòu)安裝開始的,首先在支撐鋼結(jié)構(gòu)吊掛層設(shè)置測(cè)量變化基準(zhǔn)點(diǎn),支撐環(huán)梁每安裝一層,測(cè)量一次基準(zhǔn)點(diǎn)沉降變化,并測(cè)量每層環(huán)梁的安裝精度,同時(shí)測(cè)量幕墻安裝在環(huán)梁上的轉(zhuǎn)接件安裝精度,逐層進(jìn)行測(cè)量,一個(gè)區(qū)安裝完成后對(duì)整區(qū)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確定單元板安裝起始標(biāo)高,每一層單元板安裝完成,測(cè)量單元板位置,下一層單元板安裝完成,需和已安裝完成的單元板一同測(cè)量標(biāo)高位置,分析驗(yàn)證支撐鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在單元板逐漸安裝加載后的變形情況,所有測(cè)量數(shù)據(jù)需即時(shí)反饋到設(shè)計(jì)中心,通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析,確定調(diào)整方案,所有的調(diào)整是在不影響后續(xù)施工的前提下進(jìn)行的,即大量的測(cè)量及數(shù)據(jù)分析是在短時(shí)間段內(nèi)完成,測(cè)量工作需持續(xù)高強(qiáng)度進(jìn)行3年時(shí)間,成為實(shí)現(xiàn)幕墻順利實(shí)施的重中之重。

  2) 超大體量不同規(guī)格的單元板的工廠化加工

  由于上海中心特殊的外幕墻造型,決定了每一塊單元板是不同的,每一個(gè)單元板由幾十個(gè)部件組成,2萬(wàn)多塊單元板,上百萬(wàn)的不同構(gòu)件,加工組裝是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程,每一個(gè)環(huán)節(jié)高效運(yùn)轉(zhuǎn)才能保證施工進(jìn)展的要求,對(duì)設(shè)計(jì)、加工、管理、組織能力是一個(gè)巨大的考驗(yàn)。通過(guò)深入的分析,將工作分解細(xì)化,制定詳細(xì)計(jì)劃,分解目標(biāo),建立精干團(tuán)隊(duì),制定管理措施,協(xié)同作戰(zhàn),最終實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)。

  3) 超高建筑外幕墻安裝的安全控制

  4) 外幕墻的施工作業(yè)時(shí)刻處在危險(xiǎn)環(huán)境中,超高建筑的施工一旦發(fā)生安全事故后果不堪設(shè)想,但保證安全確實(shí)是超高建筑施工的難點(diǎn),必須建立系統(tǒng)的管理體系,從方案入手,創(chuàng)造安全的作業(yè)條件,保證人、物的安全。

  4 BIM精細(xì)化施工

  4.1 基于BIM的施工應(yīng)用概述

  4.2 批量化、模塊化、工廠化的手段將幕墻實(shí)施過(guò)程中盡量多的工作和最有挑戰(zhàn)的困難放在工廠內(nèi)完成,然而即使是這樣,施工現(xiàn)場(chǎng)由于開放式的氣候條件、多專業(yè)交叉施工、施工場(chǎng)地限制等諸多因素的影響,其復(fù)雜程度和實(shí)施難度依然是所有實(shí)施環(huán)節(jié)中最大的部分。同時(shí),上海中心大廈外幕墻的特殊造型以及懸空的結(jié)構(gòu)系統(tǒng),更增加了現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn),如何系統(tǒng)的解決這些難題和有效降低實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)?在工程項(xiàng)目的建設(shè)初期就是項(xiàng)目實(shí)施必須解決的問(wèn)題之一。通過(guò)系統(tǒng)工程的論證,以及業(yè)主和總包的支持,運(yùn)用BIM技術(shù)最終成功解決了這一難題。

  建筑施工現(xiàn)場(chǎng)是不同專業(yè)分包共同工作的舞臺(tái),施工場(chǎng)況隨著工期的進(jìn)行在不斷的變化。運(yùn)用BIM技術(shù)能在施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)揮怎樣的作用?遠(yuǎn)大的BIM團(tuán)隊(duì)從剛開始建模時(shí)就已經(jīng)考慮,在單元模型中植入施工時(shí)間信息,然后進(jìn)行施工進(jìn)度模擬,并以此為基礎(chǔ),分析施工進(jìn)度計(jì)劃的合理性。

  幕墻現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中會(huì)運(yùn)用到很多的臨時(shí)施工設(shè)施,尤其是本工程的外幕墻屬于懸吊體系,后方的支撐鋼結(jié)構(gòu)無(wú)法作為幕墻施工作業(yè)平臺(tái),因此,需要幕墻單位設(shè)計(jì)專門的施工平臺(tái)。這些施工平臺(tái)的搭設(shè)都需要綜合考慮上海中心大廈旋轉(zhuǎn)縮小的建筑形態(tài),同時(shí)要充分考慮安全性。遠(yuǎn)大運(yùn)用BIM技術(shù),成功進(jìn)行了包括:外幕墻施工雙層吊籃運(yùn)行模擬,外幕墻施工吊機(jī)作業(yè)范圍模擬以及幕墻高空卸料平臺(tái)的實(shí)施模擬等。這些施工臨時(shí)措施的模擬,有效的保證了幕墻施工過(guò)程中的安全,減少了施工不確定性,縮短了工期。

  4.3 應(yīng)用BIM進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工況模擬

  幕墻施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜,施工工藝設(shè)計(jì)既要滿足幕墻自身實(shí)施質(zhì)量、保證安全性和工期,也要避免交叉施工區(qū)域?qū)ζ渌麑I(yè)分包的影響。例如幕墻施工卸料平臺(tái)是用于在單元板塊吊裝過(guò)程中作為單元存放支架轉(zhuǎn)存以及單元板塊出樓層的臨時(shí)性平臺(tái),屬于臨時(shí)施工設(shè)施。一般在單元板塊垂直運(yùn)輸至樓層內(nèi)存放之前安裝在主體結(jié)構(gòu)或幕墻支撐結(jié)構(gòu)上,在其工作范圍內(nèi)所覆蓋的某一層或兩層單元安裝結(jié)束后拆除。并且,這一設(shè)備具有一定的通用型,可以重復(fù)使用。這是一種幕墻安裝實(shí)施過(guò)程中的常用設(shè)備,然而即使是如此簡(jiǎn)單設(shè)備的使用,其在上海中心大廈外幕墻實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)的使用依然存在很多的特殊問(wèn)題。例如:從施工方便性的角度來(lái)看卸料平臺(tái)安裝在哪個(gè)區(qū)域是最合理的,最能保證安全性和施工效率的?由于建筑形態(tài)的扭轉(zhuǎn)和縮小,這些卸料平臺(tái)的存在是否可能影響垂直運(yùn)輸,如何避免降低垂直運(yùn)輸?shù)男?卸料平臺(tái)如何與主體結(jié)構(gòu)連接,所有的連接件是否可能會(huì)與柔性幕墻支撐結(jié)構(gòu)干涉?卸料平臺(tái)出現(xiàn)的時(shí)間和區(qū)域是否可能會(huì)與總包的施工平臺(tái)或其他專業(yè)的施工平臺(tái)存在沖突?如圖所示則展現(xiàn)的是二區(qū)的卸料平臺(tái)分布情況,通過(guò)BIM模型,可快速檢測(cè)卸料平臺(tái)的安裝位置可能存在的干涉以調(diào)整方案,并且通過(guò)植入時(shí)間,可以清晰地判斷每個(gè)區(qū)需要幾個(gè)卸料平臺(tái)(可重復(fù)使用),以及這些平臺(tái)是否可能會(huì)與鋼構(gòu)施工飛船干涉或者與其他分包的施工設(shè)施干涉。

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上海中心大廈,位于浦東的陸家嘴功能區(qū),占地3萬(wàn)多平方米,所處地塊東至東泰路,南依銀城南路,北靠花園石橋路,西臨銀城中路,為上海陸家嘴摩天大樓建設(shè)計(jì)劃最后的壓軸工程。其建筑設(shè)計(jì)方案由美國(guó)Gensler建
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