不规则圆台建筑复合幕墙施工技术.pdf
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1、20239Building Construction1750不规则圆台建筑复合幕墙施工技术李江奎陕西省建设工程质量安全监督总站 陕西 西安 710016摘要:针对不规则圆台建筑多种类复合幕墙的施工需求,对幕墙深化设计及节点定位进行分析,通过BIM技术应用以及RhinoGrasshopper的参数化建模,实现钢结构及幕墙的设计、制作和安装,以及幕墙板块的数量确定及节点的准确定位,有效解决玻璃瓦陶板瓦幕墙、铝板幕墙及光伏幕墙等多种类复合幕墙的施工难点。该施工技术高效可靠,使得项目达到了绿色建筑标准,并在施工进度、安全及材料节约等方面具备一定优势。关键词:不规则建筑;多种类幕墙;BIM;RhinoG
2、rasshopper参数化模型;绿色建筑中图分类号:TU755 文献标志码:A 文章编号:1004-1001(2023)09-1750-03 DOI:10.14144/ki.jzsg.2023.09.006Construction Technology of Composite Curtain Wall for Irregular Round Platform BuildingLI JiangkuiShaanxi Province Construction Project Quality and Safety Supervision Station,Xian 710016,Shaanxi,Ch
3、inaAbstract:In view of the construction demand of multi-type composite curtain wall of irregular round-table building,this paper analyzes the curtain wall deepening design and node location,through the application of BIM technology and the parametric modeling of Rhino+Grasshopper,to realize the desi
4、gn,fabrication and installation of steel structure and curtain wall,as well as the determination of the number of curtain wall plates and the accurate location of joints,it effectively solves the construction difficulties of many kinds of composite curtain walls,such as glass tile ceramic tile curta
5、in wall,aluminum plate curtain wall and photovoltaic curtain wall.The construction technology is highly efficient and reliable,which makes the project reach the green building standard and has certain advantages in construction progress,safety and material saving.Keywords:irregular building;multi-ty
6、pe curtain wall;Bim;rhino+grasshopper parametric model;green building过程中的偏差和碰撞难题。陈亮等4描述参数化BIM技术RIHNO软件应用于逆向建模、方案调整、加工下料等施工中,通过程序化的运行,可极大程度降低图纸绘制及方案调整的工作量。本工程建筑幕墙造型独特美观,且幕墙材料多样复杂,仅进行BIM建模和图纸深化设计也无法满足幕墙施工的要求。因此,通过BIM技术应用以及RhinoGrasshopper的参数化建模,实现钢结构及幕墙的设计、制作、准确定位及安装,通过实际案例分析研究,为异形建筑的幕墙施工提供思路。1 工程背景渭城
7、中学A4教学楼位于陕西省咸阳市渭城区渭城中学迁址新建项目建设场地西侧,与学校东侧主入口东西连线,构成景观中轴。A4教学楼总建筑面积为995.26 m2,地上1层,地下1层,地下空间带有下沉庭院。地下1层建筑面积为621.57 m2,主要功能为演播厅,地上1层建筑面积为373.69 m2,主要功能为阶梯教室,建筑高度为6.25 m。工程幕墙造型为不规则圆台体,幕墙体系包含玻璃瓦陶板瓦幕墙、铝板幕墙及光伏幕墙。位于建筑立面的玻璃瓦陶板随着城市的快速发展,原本的色彩单一、造型单一、气氛沉重的建筑外立面造型已不能满足时代的需求。现阶段,建筑外立面造型大多根据建筑功能和用途,用具有特色的设计理念及思路,
8、充分展示建筑语言,并以独特的造型样式达到视觉更新的效果1。建筑外立面造型装饰通常采用真石漆、乳胶漆粉刷、干挂石材或瓦片以及幕墙等形式进行表达,复杂的样式形态给建筑施工造成了很大的困难,因此需要采取有效措施来解决。幕墙作为建筑围护结构,是一种美观、便捷的装饰外墙,包括玻璃幕墙、金属板幕墙、陶瓷板幕墙等,幕墙的使用很大程度增加了设计的整体美感2。目前,对于造型独特的幕墙施工,学者进行了多方面的研究。连永良3通过对珠串开放式陶土砖幕墙施工技术的分析,表明BIM技术可以对珠串开放式陶土砖幕墙进行深化设计并排板出图,同时解决了现场实施作者简介:李江奎(1972),男,本科,高级工程师。通信地址:陕西省西
9、安市龙首北路西段7号航天新都A座5楼518室(710016)。电子邮箱:收稿日期:2023-06-05结构施工STRUCTURE CONSTRUCTION建筑施工第45卷第9期1751瓦幕墙瓦片交替排列,铝板幕墙及光伏幕墙主要分布于部分立面及屋顶。幕墙造型美观、新颖,立面为红瓦造型,传承中国古典建筑风格,用鲜艳的颜色体现校园活力,屋顶的绿叶造型象征蓬勃生机,与校园文化遥相呼应。2 幕墙设计体系渭城中学A4教学楼装饰主体钢结构立柱为325 mm镀锌圆管,主桁架为200 mm300 mm8 mm镀锌方管,副桁架采用200 mm100 mm5 mm镀锌方钢管。陶板瓦玻璃瓦幕墙主要分布于立面大部,采用
10、开缝式结构,瓦片(外形尺寸宽高300 mm400 mm)采用陶土板和51.14PVB5半钢化夹胶玻璃错位搭接,交替安装,通过铝合金连接件固定在龙骨上,主龙骨为200 mm 100 mm5 mm镀锌钢方管,次龙骨为60 mm60 mm 4 mm镀锌钢方管。铝单板幕墙采用铝合金挂耳连接方式,骨架为50 mm5 mm镀锌角钢,面材3 mm厚氟碳喷涂铝单板。屋面金属格栅采用100 mm100 mm3 mm钢方管格栅,表面氟碳喷涂。光伏幕墙龙骨采用200 mm 300 mm8 mm镀锌方钢管。3 工程难点分析1)幕墙深化设计难度大。工程的钢结构工程、幕墙施工及构件需严格按照建筑师的设计图,绕不规则椭圆台
11、体建筑一周,且幕墙体系包含玻璃瓦陶板瓦幕墙、铝板幕墙及光伏幕墙,存在多种幕墙搭接节点的深化设计。2)幕墙节点定位复杂。A4教学楼外形设计风格独特,外立面采用3 120块玻璃瓦3 500块陶板瓦交替外挂,呈现鱼鳞状,26 480个节点定位难度大,立面效果设计要求严格。幕墙工程所有外露金属表面的设计、制造和安装保持平直;组件与组件相接成一平面,即没有任何的歪扭、波纹、刮痕或摆动。4 工程要点研究针对工程难点,需解决幕墙深化设计及幕墙节点定位的问题。本工程复杂的异形建筑结构使用BIM技术的三维可视化及模拟性,实现幕墙的深化设计,完成钢结构及幕墙的设计、制作和安装等工作,并通过BIM技术实现三维交底。
12、渭城中学A4教学楼BIM模型如图1所示,钢结构设计如图2所示。根据建筑设计外立面方案,对其立面及细部进行深化设计,使得幕墙在满足功能要求的前提下线条细腻、色彩饱满、层次分明,突出建筑的特点。材料选择上选用可以回收利用的铝单板、铝型材、钢材、玻璃以及光伏板,结构上力求简洁,充分体现环保节能的理念。对于陶板瓦和玻璃瓦系统,当幕墙受外力作用,局部受损需要更换时,图1 渭城中学A4教学楼模型 图2 渭城中学A4教学楼钢结构设计必须保证幕墙的单元板块在不影响幕墙使用功能的前提下,方便地更换板块,陶板瓦玻璃瓦幕墙施工节点如图3、图4所示。不锈钢螺栓组铝合金挂件不锈钢螺栓组自攻自钻钉减震弹簧片陶土板镀锌钢方
13、管铝合金挂件不锈钢螺栓组不锈钢螺栓组自攻自钻钉铝合金挂件镀锌钢方管半钢化夹胶玻璃图3 陶板瓦安装节点 图4 玻璃瓦安装节点渭城中学A4教学楼幕墙工程在设计前期运用BIM技术,通过RhinoGrasshopper的参数化建模对每层的玻璃板块和陶板进行数量分配,并通过Grasshopper的参数化调整对层与层之间进行错位搭接设计,保证设计师要求的立面效果5-7。施工过程中,运用Grasshopper的参数化技术快速准确地提取出钢骨架的位置信息、钢框弯弧信息以及玻璃板块和陶板任意点坐标信息,并将这些信息依次反馈给采购部、加工厂和施工班组。施工班组将现场实际情况信息反馈给设计,设计团队再通过调整Rhi
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