近年來,BIM(建筑信息模型)技術蓬勃發展,滲透到建筑項目的各個領域,尤其是在幕墻工程上的應用涌現出諸多優秀案例,比如上海中心的雙層玻璃幕墻工程項目。然而,在實際施工程中,施工單位往往先進行大面積部位的安裝,邊角等復雜部位的幕墻測量、加工及安裝均滯后施工,由此造成工期延長且不利于內外裝修。
一,幕墻施工工序分析
1.1 傳統幕墻施工工藝分析
傳統的幕墻下料順序為先大面、再局部;先中間、再邊角;先通用、后異型;自下向上施工,豎向劃分施工段,往往均是最后才能整體全部封閉,室內作業只能等幕墻全部完成后進行,直接影響工程整體進度。圖1、圖2為傳統施工過程,先施工中間玻璃幕墻,后期施工兩側石材幕墻,未達到水平層的整層封閉,同時,幕墻本身工期及室內分項施工均受影響。
1.2 傳統幕墻工藝的影響分析
幕墻施工中,先進行大面施工后,為消除土建結構誤差,需要對剩余局部、邊角重新進行測量,然后進行二次加工,進場安裝剩余部分,對自身工期產生影響,同時影響室內裝修及安裝。以濟寧全運會指揮中心項目幕墻工程為例,總結傳統幕墻施工工藝造成的影響。
1.2.1 傳統幕墻工藝對幕墻自身工期的影響
由表1-4可知,因后期收邊施工造成了工期的拖延。
1.2.2 傳統工藝對其他工序的影響分析
1)對室內裝飾的影響見表5。
2)對安裝工程的影響見表6。
1.2.3 幕墻施工對總工期的影響分析
通過以上的幕墻構件施工工期以及對裝修工程、安裝工程的影響分析得知,傳統幕墻施工在大面完成后的局部施工過程中,從測量到材料加工安裝,周期大約在30d左右,影響了幕墻工程整體進度,同時幕墻的整體進度影響土建及裝飾施工,很多分項不能及時開展,對建筑總工期產生影響。
1.3 基于BIM改進的幕墻施工技術
利用Navisworks軟件,實現高層幕墻的施工段合理劃分,提前交接各工作面,從而縮短幕墻整體工期以及協調幕墻工程與內外裝修等工程。
1.3.1 改進的幕墻施工順序
新型幕墻施工順序如下:施工準備→測量放線→三維結構實體模型建立→幕墻三維設計→提料加工→幕墻埋件→幕墻龍骨安裝→幕墻面材安裝→幕墻打膠→幕墻清潔→竣工驗收
1.3.2 傳統幕墻施工與改進的幕墻施工對比
根據工程實例,將傳統幕墻施工與改進的幕墻施工程序進行對比,見表7采取幕墻測量、建模、一次性加工提料,可以節省工期約1個月,有效地提高了幕墻的施工技術水平,加快了整體幕墻施工進度。
二,幕墻施工模擬
本文以青島創意大廈項目為工程案例,利用Navisworks軟件,按照基于BIM技術改進的施工順序和工序,采取劃分施工區域、分段安裝、整層封閉的施工方案,以每3層為1個施工段,然后分段驗收,進行下道工序.模擬過程見圖3-6。
三,BIM在幕墻施工階段的應用
3.1 施工流程優化———4D施工模擬
通過4D施工模擬可以實現對幕墻施工流程的優化,主要表現在:①將實際施工進度計劃與模型結合在一起,在Navisworks軟件中,通過可視化的形式表達施工進度,輔助確定施工方案合理性。②可以對幕墻構件的安裝順序給予精確定義,分析每日工作進度。也可以根據現場的施工進度,與計劃進度進行對比分析,判別完成比例,分析對總工期的影響,進而調整下一階段的安裝進度,如圖7所示。
3.2 施工過程中的軟碰撞分析
施工過程中的軟碰撞(即間隙檢查)種類很多,通過BIM模型,可以直觀分析出施工方法(器具)對空間的要求是否能夠被滿足,如圖8所示。同時,碰撞報告中給出了間隙距離,通過對這些位置及數據的分析,可以判定間隙的數值是否在加工及安裝偏差允許的范圍內.例如當允許的安裝偏差設定為3mm,那么模型中小于3mm的情況都可能產生碰撞.此外,軟碰撞還包括調節幕墻板塊時需要的操作空間等等,將在施工方案確定及具體施工過程中,不斷發現問題并結合BIM模型進行軟碰撞分析。
3.3 施工過程中幕墻板塊及材料更換指導
在模型中快速找到破損位置的玻璃嵌板編號,進而找出其對應的玻璃規格及鏈接的構件加工圖。同時,分析該板塊兩側的幕墻板塊尺度,從而制定合理的更換方案,如圖9所示。
四,Navisworks二次開發
伴隨著越來越多的項目在使用Navisworks,NavisworksAPI無論建筑設計、工程施工或是機械制造,都有著越來越多的開發需求。本文針對幕墻施工模擬方面的需求,同時考慮實現軟件操作的便捷性,對NavisworksAPI進行插件開發。
4.1 Plugin訪問方式
Plugin插件通俗地講就是點擊按鈕即可實現定義的功能,本文基于NETAPI開發了多個Plugin插件,見圖10,并以“NW-幕墻-碰撞檢測”插件開發為例,簡述功能拓展說明。NW-幕墻-碰撞檢測的功能設想是將軟件中的視圖、碰撞檢測等功能進行整合,并給出自定義的方式,以實現多種功能可以在1個窗口中進行操作,有利于工作效率的提高,界面見圖11。
4.2 Control訪問方式
由于Navisworks軟件對計算機配置要求較高,操作不方便,影響項目展示和溝通?;诖?,本文以其常用的功能為基礎,結合本研究課題,自主研發了一款獨立的三維模型瀏覽器軟件:BIMBrowser本軟件具有較強的實用性,操作簡便,具有Navisworks中的大多數常用功能,能較為流暢地運行項目操作,對計算機的配置要求較低.軟件界面如圖12所示。
五,結束語
通過對傳統幕墻施工工序分析,研究傳統幕墻施工順序對自身工期及其他分項、安裝工程和裝修工程的影響,提出改進后分段整層一次性施工的新施工工藝,節省了幕墻工期,并減少對其他工序的工期影響?;贐IM模型的施工模擬,進一步提升幕墻工藝的技術水平,具有較高的推廣和實用價值?;贜avisworksAPI的.NET開發實現了軟件功能的拓展,提高了軟件的操作效率,同時便于項目的溝通和交流。