基于BIM技术的装配式异型铝单板檐口施工技术

董志国，闫晓冉，殷小军，刘思明，冯文召

（中建三局集团有限公司工程总承包公司，湖北 武汉 430064）

铝板幕墙具有减轻结构自重，抗腐蚀性和耐候性，抗酸雨、盐雾和各种空气污染物，耐冷热性能好，能抵御强紫外线照射，能长期保持不褪色、不粉化，造型美观、使用寿命长等优点，在建筑领域已被广泛使用。装配式双曲异型铝板幕墙属于一种多维几何变化的立面板材幕墙，这种立面的特殊性极大增加了铝板深化设计与加工阶段的尺寸、造型的把控及现场拼装、吊装时质量的把控的难度。对于非常规的异形项目，使用BIM 进行参数化建模，大大提高了构件施工图出图效率和精度，来满足装配式建筑的发展需要。本文主要以雄安商务服务中心为例，该项目檐口采用铝版折弯成格栅造型的方式，檐口板跨越3个大折面，其中两个面为双曲面。在北凹槽区位与立面存在大量异形收口，檐口设计施工难度高。

1 工程概况

雄安商务服务中心项目位于河北省雄安新区容东片区（雄安市民中心北侧），总建筑面积约8.5 万m2，地下2 层（局部3 层-14.1m）、建筑面积约4.3 万m2，地上3 层（局部5 层36m）、建筑面积约4.2 万m2。檐口铝板系统12 000m2，悬挑结构12～18m，悬挑弧度25～40°。主龙骨（下弦杆）采用200mm×100mm×5mm 热镀锌钢管，次龙骨采用100mm×100mm×5mm 热镀锌钢管作为受力吊挂点。铝单板采用3mm 厚深灰色铝单板，表面氟碳喷涂处理。其中铝单板竖向骨架采用50mm×50mm×5mm 热镀锌钢管，水平龙骨采用∠50mm×4mm 热镀锌钢管，单个铝单板板幅为长1.5～2.5m，宽0.7m。

2 设计应用流程

2.1 全区单元的划分

经过BIM 放样，优先考虑转角装配单元的实现，之后以标准装配的方式沿着转角单元向中部进行排布，最终施工的单元装配分区如图1 所示，实现了檐口全部板块均采用装配式整体吊装的形式施工。

图1 檐口装配式单元分布

2.2 单元内部的划分逻辑参数化

使用BIM 建模，根据幕墙檐口模型表观特征，将模型划分为不同的区段，将每个区段构件进行编号，并把构件长度、宽度、角度、空间位置坐标等信息进行列表，且直观标注体现于模型上。根据模型的透视图绘制异形板加工图并下单。

1）以雄安商服项目会展中心为例：檐口采用铝板折弯成格栅造型的方式，檐口板跨越3 个大折面，其中两个面为双曲面。在北凹槽区位与立面存在大量异形收口（图2）。

图2 檐口造型效果图

2）为了便于设计对加工参数正确性的检验，在三维模型上使用空间标注的形式对数据和编号的对应关系进行可视化显示，可以让检查校核工作也更加直观（图3）。

图3 尺寸参数可视化

3）铝板下单的重点是加工图号对应了不同的角码布置方式，铝板编号对应了装配式定位的组装依据。使用Rhino 的dottext 对象来进行可视化的编排，是指导设计检查和组装装配单元时的重要依据（图4）。

图4 加工图与编号对照可视化

2.3 数字化铝板下单

檐口铝板中，采用装配式吊装的铝板有4 326块，与顶部屋面收口的2 924 块，与三层立面幕墙收口的593 块，共计7 043 块，所有铝板均为带有多个折面的异形板，涉及参数较多。

1）以如图5 所示的典型铝板为例，单块铝板的造型折面有8 个，同时拥有大量特殊角度，最终实际铝板的加工参数有23 个边长和12 个角度之多。

图5 典型铝板的造型示意

2）制做具有编号、加工图号、参数的加工信息表，根据三维模型的透视图为依据绘制异形板加工图。

3 施工应用流程

3.1 吊装方案比选

传统檐口吊装是将所有龙骨、铝板先行吊装至檐口指定位置与标高，按顺序进行拼装。该吊装方案施工效率较低，分段吊装需多次占用吊装设备，分段焊接施工比较长，对工期影响比较大且现场焊接质量难以控制。

整体吊装方案是指在临时拼装场地将分节段的钢结构拼装成整体，然后一次性吊装就位。雄安商务服务中心项目一标段檐口吊装，先行在露台进行整体拼装完成，后一次吊装至檐口指定位置与标高。幕墙檐口可以提前在拼装场地拼装成型，而且一次吊装时间大约1h，既可以减小工期的压力，又可以提高打胶、铝板拼缝、收边收口平整度等的施工质量。

经综合比较，结合现场实际情况，幕墙檐口吊装采用整体吊装的方案。

3.2 整体吊装过程

3.2.1 吊装及焊接下弦杆

安装下弦杆过程中通过两点起吊，位于檐口正下方，用电动葫芦整体提升钢架，手动葫芦作为调节点，将下弦杆提升至檐口钢架正下方，运用吊笼等措施满焊固定连接（图6）。

图6 下弦杆吊装

3.2.2 安装横向固定钢方通

下弦杆与下弦杆之间运用200×100×5 方通横向连接，采用电动葫芦起吊提升200×100×5固定下弦杆钢方通，剪刀车进行焊接安装（图7）。

图7 下弦杆横向固定钢方通

3.2.3 铝板龙骨安装

通过铝板龙骨定位图将定位基准点在地面做好，根据放线图先将外围轮廓固定焊接好，先进行100×50 主龙骨焊接，焊接完成后进行复测定位，无误后进行横龙骨50×50 钢方管及角钢固定连接。

3.2.4 安装铝板

铝板安装前先将铝板龙骨用手拉葫芦提升至1m 高处，位于起吊点正下方，随后根据铝板编号图纵向拼装铝板，安装时注意铝板与钢龙骨之间的橡胶垫厚度统一。

3.2.5 起吊安装

普通位置选取4 个吊点，位于铝板的四角，通过在100mm×50mm 钢龙骨上焊接钢耳板连接，4 个电动葫芦同时启动，确保龙骨及铝板受力平衡，达到指定标高后将铝板单元体与转接件满焊连接。

4 结语

安装完成的檐口铝板如图8 所示，本项目的BIM 应用，对于整个檐口区域的所有铝板和龙骨深化设计及下单都进行了有效指导。

图8 安装完成的檐口铝板

当铝板面材面积达到了10 000m2以上，采用的整体吊装的方式，保证了组装及吊装功效与安全性，是一次大规模的异形曲面铝板幕墙的装配式施工实践。