介紹一種改良型背栓開放式石材幕墻施工技術(shù)的應(yīng)用，通過借助BIM技術(shù)、激光掃描技術(shù)，對傳統(tǒng)背栓式幕墻構(gòu)造系統(tǒng)進(jìn)行改良等方法,解決了以往深化設(shè)計、質(zhì)量控制、防水效果等方面存在的問題,提高施工效率,可供類似工程施工時參考。

1工程概況

某生產(chǎn)科研綜合基地總建筑面積33.30萬m',地上共8個單體,3-9層,地下2層。

其中幕墻工程主要以玻璃幕墻、鋁板幕墻與石材幕墻相結(jié)合，輔以大量的外裝飾造型和大尺度的進(jìn)、退設(shè)計,創(chuàng)造出生動的建筑外觀。其中背栓式干掛石材幕墻面積9.45萬m”,工程量大,質(zhì)量要求高,施工難度大。

2施工難點(diǎn)及相應(yīng)對策

2.1深化設(shè)計工作量大且容易出錯

本項(xiàng)目建筑外墻設(shè)計,采用石材幕墻營造出大尺寸的進(jìn),退設(shè)計，線條眾多,在分格縫設(shè)計上也要求采用大小板塊相間，寬縫及密縫結(jié)合錯縫排列。

僅其中一個單體的一個立面，石材的尺寸就多達(dá)近50種。深化設(shè)計時必須對每一個單體每一個立面采用的每一塊石材進(jìn)行分類，以便于工廠加工，由于石材幕墻工，程量大,深化設(shè)計工作難度大大增加。

將BIM技術(shù)應(yīng)用于背栓開放式石材幕墻的深化設(shè)計,可大大提高幕.墻深化設(shè)計的效率,同時可精確計算出每塊石材的尺寸與定位，自動分類并編號。

2.2施工工期緊

整個外立面幕墻工程,包括鋁板及玻璃幕墻在內(nèi)，計劃施工工期僅150d,此外由于石材全部采用山東白麻,均從外地長距離運(yùn)入,材料調(diào)配時間較長。

若施工中一旦出現(xiàn)問題再進(jìn)行調(diào)整，將大大影響進(jìn)度。若對幕墻安裝過程進(jìn)行預(yù)演，實(shí)現(xiàn)石材幕墻施工過程的可視化，提前消除施工過程中可能出現(xiàn)的錯誤,將有效提高石材幕墻安裝的效率。

另外，施工完成后,可通過激光掃描技術(shù)重建三維模型與深化設(shè)計所得的BIM模型進(jìn)行比對并檢查施工效果。

2.3防水要求高

背栓開放式石材接縫不打膠,對外墻防水要求更高。通過對傳統(tǒng)背栓式幕墻構(gòu)造系統(tǒng)進(jìn)行改良，采用.“鋁合金背板+外墻防水涂料”相結(jié)合的雙層防水構(gòu)造,可優(yōu)化外墻防水性能。

3深化設(shè)計

（1）深化設(shè)計時各參與方統(tǒng)一利用基于“建筑信息模型"(BIMD平臺的CAD建立BIM模型,實(shí)現(xiàn)便利的信息共享與交流,避免以往各參與方用的BIM軟件工具不統(tǒng)一而造成模型交換數(shù)據(jù)時部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失的后果,從而實(shí)現(xiàn)深度合作。

該深化設(shè)計工具對計算機(jī)硬件水平依賴較低，中低端配置即可流暢運(yùn)行該軟件。在流暢的工作環(huán)境下,參建各方直觀地從模型的各個角度、方位瀏覽建筑，以便更加準(zhǔn)確地進(jìn)行方案優(yōu)選和設(shè)計評價。

（2）模型制作順序?yàn)?結(jié)構(gòu)模型(真實(shí)反映出影響所有立面造型構(gòu)件尺寸及標(biāo)高)→幕墻模型(建筑外立面,含石材族庫建立)。各專業(yè)模型制作完成后,利.用Navisworks完成與主體結(jié)構(gòu)碰撞檢測與修改后,供建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位對各專業(yè)整合而成的模型進(jìn)行檢查,以保證模型滿足建設(shè)單位對建筑物外觀及使用功能的要求,并反饋意見供修改。

（3）意見反饋并完成調(diào)整后，自動統(tǒng)計出模型中石材的數(shù)量、分類尺寸并編號，出材料統(tǒng)計表，也作為.下料單。石材工廠加工時,每塊石材貼上標(biāo)識注明編號,編號與下料單一一對應(yīng)。在施工現(xiàn)場即可根據(jù)每塊石材上的標(biāo)識進(jìn)行分類管理,按次序安裝。

（4）模擬幕墻安裝過程。利用BIM技術(shù)對幕墻安裝過程進(jìn)行模擬,通過建筑信息模型模擬實(shí)際的幕墻施工,并制成動態(tài)視頻的形式進(jìn)行技術(shù)交底。

4三維激光掃描實(shí)測與模型對比(圖1~3)

單體完工后,借助激光掃描儀對完工建筑物進(jìn)行激光掃描實(shí)測實(shí)量,生成三維模型與設(shè)計模型相互印.證,檢查其是否符合設(shè)計要求。

本項(xiàng)目所采用的GLS-2000三維激光掃描儀可在短時間內(nèi)掃描又寬又長的區(qū)域，并把點(diǎn)云與影像結(jié)合,清晰地識別目標(biāo)物。經(jīng)過現(xiàn)場掃描對比,在對同一部位掃描并排除掃描環(huán)境干擾的情況下,三維激光掃描能達(dá)到較高的掃描精準(zhǔn)度。

由于本項(xiàng)目有8個單體且占地面積比較大,三維激光掃描儀掃描距離在50m以內(nèi)精度較高，因此需要單獨(dú)對每個單體分站掃描，各站掃描后進(jìn)行擬合，充分考慮通視覆蓋測站距離、建筑物拐角、測量精度要求、掃描數(shù)據(jù)遺漏等情況，以8號樓職工文體中心為例，共設(shè)4個掃描分站，為保證數(shù)據(jù)的拼接精度及掃描的整體性,在各獨(dú)立的掃描站內(nèi)放置4~5個專用固定直徑白球，將白球掃描數(shù)據(jù)作為拼接特征點(diǎn)，然后將4個面的測點(diǎn)拼接起來。

將所有的掃描數(shù)據(jù)拼接完畢后,導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理軟件SCANMASTER,通過軟件功能項(xiàng)目設(shè)置，軟件自動剔除噪聲點(diǎn)和降噪處理,滿足建模要求,繼而轉(zhuǎn)換成三維模型方便導(dǎo)入碰撞測試軟件(Navisworks)。檢查完工后測量模型與設(shè)計模型之間的偏差,用以確認(rèn)工程情況，為驗(yàn)收工作提供客觀的對比數(shù)據(jù)。

5關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和技術(shù)

5.1雙重防水構(gòu)造

雙重防水構(gòu)造:建筑防水+幕墻防水。幕墻防水采.用鋁板安裝在鋼龍骨外側(cè)的方式，保證鋼龍骨不接觸雨水,鋁合金掛件通過螺栓與橫龍骨相連,鋁板或鍍鋅板擋在鋼龍骨與鋁合金掛件之間;建筑墻體防水按兩道設(shè)防，采用“防水砂漿抹灰+外墻聚合物防水涂料”相結(jié)合的形式，確保幕墻與加氣混凝土砌塊墻體形成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)“滴水不漏”。雙重防水構(gòu)造如圖4所示。

5.2板材可獨(dú)立更換構(gòu)造

通過合理布置石材幕墻橫龍骨與石材縫隙，實(shí)現(xiàn)板材獨(dú)立更換。本項(xiàng)目的石材幕墻，采用背栓開放式干掛系統(tǒng)，在石材背面鉆孔,通過不銹鋼錨栓連接鋁合金掛件,組成一套獨(dú)立的掛件系統(tǒng),干掛于幕墻骨架的橫梁上。

背栓連接各石材板塊成獨(dú)立體系,相鄰板塊間沒有荷載傳遞，石材板塊與骨架間為活動連接,通過深化設(shè)計使其擁有足夠的空間補(bǔ)償面板整體移位，維修時只需將其上塊面板上移,將破損的板塊抬高即可拆下,維修。允許石材獨(dú)立更換的幕墻構(gòu)造示意如圖5所示。

6結(jié)語

本項(xiàng)目幕墻工程施工過程中，將“建筑信息模型技術(shù)"(BIM技術(shù))應(yīng)用于背栓開放式石材幕墻的深化設(shè)計,大幅度提高幕墻深化設(shè)計的效率;對幕墻安裝過程進(jìn)行預(yù)演，實(shí)現(xiàn)石材幕墻施工過程的可視化;幕墻安裝完成后,通過激光掃描技術(shù)生成三維模型與深化設(shè)計所得的BIM模型進(jìn)行比對,為驗(yàn)收工作提供客觀的對比數(shù)據(jù)。

在工藝方面，通過對傳統(tǒng)背栓式幕墻.構(gòu)造系統(tǒng)進(jìn)行改良，引入“鋁合金背板+外墻防水涂料”相結(jié)合的雙層防水構(gòu)造，解決了傳統(tǒng)石材幕墻易漏水的問題，優(yōu)化外墻防水性能。石材幕墻施工過程順利,質(zhì)量良好，圓滿實(shí)現(xiàn)了業(yè)主方提出的工期與質(zhì)量目標(biāo)。