外墙不规则造型混凝土挂板深化设计及施工

白永宁，尤佳，申洋洋，范丹岚

（中建二局装饰工程有限公司，北京 100000）

1 引言

本工程为河北省第四届（邯郸）园林博览会项目，其中，南大门入口、涧沟陈展馆、景观塔以混凝土挂板幕墙及玻璃幕墙系统相结合，混凝土挂板幕墙的特点为板块庞大，挂板质量（80 kg/m2）且规格繁多，所有挂板全部由工厂加工定制完成，运输到现场吊装及拼装调差。

2 项目重难点分析

1）施工工期紧，混凝土挂板定制加工周期长。

2）原设计图纸无法达到施工图要求，需进行深化设计。

3）混凝土挂板料单及加工图要求精度高，不允许错漏的情况发生，避免返厂重做加做，造成时间及成本损失。

4）对挂板骨架安装精度要求高，为节约时间，板块进场与安装无缝对接，在板块进场前，所有龙骨安装调差完成，板块进场后直接吊装上墙，解决快速精准安装的要求及避免占用大量场地堆放空间。

5）南大门入口、涧沟陈展馆、景观塔，都是不规则结构形态且3个单体项目在不同的施工地点，分别由3个队伍同时进行施工安装，导致技术交底过程烦琐复杂[1-2]。

3 深化设计

3.1 项目现场考察

到项目现场拍照、勘测、复核尺寸，与项目总工沟通项目的具体设计要求，并根据要求给出相应的设计理念与方法。

3.2 设计方案交底

设计单位设计负责人向项目总工及设计深化组成员进行设计交底，设计需通过建筑效果图、CAD图纸、相关设计理念将本项目设计内容及设计思路向项目深化成员交底阐述，并根据现场施工环境及施工工期讨论特殊节点深化、复杂造型优化、制定深化周期、确定图纸深化思路等事宜。

3.3 三维图审，图纸纠错

根据原设计图纸及方案，绘制BIM模型，对施工图设计模型内的所有内容进行设计查错，发现图纸中的错漏碰缺及各专业间的冲突，利用可视化技术进行幕墙表皮与主体钢结构的碰撞检测，逐个排查解决碰撞问题，如图1所示。

图1 BIM模型纠错图

3.4 BIM深化设计

以原方案BIM模型基础进行三维深化设计，配置方案设计模型相应的材料，生成彩色平面、立面、剖面图、轴测图、透视图、效果图、漫游动画，通过与业主及设计院进行可视化沟通，达到快速高效的设计方案评审过程。

3.5 平、立、剖面出图

BIM深化设计方案通过后，根据此方案对平面设计进行深化，深化完成后提交给现场总工审核，才进入下一设计阶段——立面深化设计阶段，立面深化完成后，提交给现场总工审核，审核后再进行大样剖面深化工作。

3.6 图纸细化、材料深化

将BIM深化模型再次进行碰撞检查，把细部节点优化整理，单独提取复杂施工节点模型，放大整合为后期施工交底做好基础。整合综合模型及细部模型，对BIM模型系统化调整。以上工作完成后进行BIM出图、深化图纸排版、材料标注、物料计划编写等工作，如图2所示。

图2 基于BIM模型的材料编号图

3.7 图纸会审

组织设计单位、建设单位、监理单位、施工单位参加本项目有关的图纸会审会议，对深化图中的疑问进行解答，对图纸中的不足进行调整确认。

3.8 驻场设计

对现场施工图进行交底、与设计及技术人员沟通、现场图纸深化维护。

4 材料加工

4.1 材料加工设计

根据深化设计阶段深化完成并审核后的BIM模型，进一步优化细部节点，将需要加工的特殊构建材料进行分类，并进行更深层次的加工优化，制出精度更高的材料加工模型。并转换为可供厂家加工的加工图。

4.2 材料进场时间控制

利用BIM模型提取各部位的材料、构件等相关属性信息，生成文件明细表，精确统计各项常用指标，辅助商务技术指标测算。应用明细表阶段性统计出来的工程量，分时间、阶段、用量安排材料进场计划，避免材料进场不及时、不够用、不全面、乱堆乱放的现象发生。还可以充分地与整体项目用材对比，控制整体的成本造价及核算指标。

运用BIM技术进行子项的工程量分析，提前预知哪些子项的漏项，避免工程量、材料量会有大幅的增减，影响工程造价，通过此分析进而达到成本控制目的。对所有板块分区域进行编号，现场依据板材编号，指导材料进场时间及安装顺序。

5 施工准备

1）安装挂板的主体结构施工已经完成，并验收、移交完成。

2）安装挂板的骨架预埋件已安装到位。

3）确保挂板安装的施工环境安全防护措施已到位。

4）挂板安装施工前，对挂板安装的施工流程进行BIM模拟施工，且技术管理人员已论证审核。

5）对现场施工作业人员进行技术培训和安全技术交底，通过三维动画交底、图纸交底、施工技术交底让作业人员全面了解施工过程，同时将交底内容上传至云平台，作业人员施工过程中仍可查看。

6 施工过程

6.1 放线定位

由项目技术部通过BIM模型绘制合理的放线图并出图审核，根据BIM放线图纸结合现场实际结构轴线、标高线由测量员指导放线，待预埋件定位线、牛腿定位线及挂板定位线放线完成后，测量员及质检员依据放线图对现场进行放线验收。

6.2 按照要求设置预埋件并焊接连接件

主体大规模施工时，要按照及设计要求，准确设置埋件的位置，并固定牢固。在此基础上焊接连接件。施工前需要准备一些2～12 mm的纠偏垫铁，以方便调整预埋件的点位偏差。然后按照三维放线图纸将连接件与结构埋件之间焊接起来。

6.3 外侧保温层处理

在完成连接件与预埋件的焊接工作后，严格按照方案进行保温层的施工，联系监理报验，做好隐蔽工作。根据外保温专项施工方案及技术交底要求，对挂板和结构之间的保温层进行施工，并进行质量检查，无问题后再进行下一道工序的施工。

6.4 挂板运输方式

挂板的运输方式有两种：一是水平运输，通常情况下使用平板车；二是垂直运输，使用龙门架或者汽车吊。按照前期施工计划进行挂板运输工作，在运输前需确认挂板的编号，确保挂板编号正确，再进行运输工作。这样做可以有效预防现场材料堆积的情况出现，避免挂板破损和作业面紧张的问题。

6.5 挂板安装

挂板经过吊装运送到指定位置后，经过与轻量化平台BIM模型的对比，确定满足安装条件后方可进行安装工作。

首先，利用手动葫芦及调节螺杆的配合，对挂板进行微调，在确认挂板水平及垂直高度无问题后，利用顶丝调节挂板的垂直平整度，这时工人需要拿出水平仪及靠尺测量挂板安装精度，使挂板的接缝宽度及垂直平整度满足国家规范及设计要求。待挂板全部校正完毕后，初步固定连接件，验收合格后再固定结实。本项目门窗大部分采用独立的固定方式与结构连接，门窗与挂板之间交接的位置需要用硅酮耐候胶等材料填补密实。

6.6 防锈漆涂刷处理

挂板施工作业完成后，所有焊接部位必须进行防锈漆的涂刷工作，此项施工必须符合设计要求。在涂刷防锈漆之前，需要把焊缝位置清理干净。

6.7 嵌缝施工

挂板板缝之间需进行嵌缝处理，选用的嵌缝密封胶必须满足国家相关规范要求，根据实际情况选择密封胶，以确保建筑防水要求。嵌缝施工前，需对材料进场进行复核，确保材料的密封相容性符合要求，检验合格后方可使用。

1）板缝基层处理：对挂板板缝进行清洁处理，清除板缝中的灰尘杂质，清除完毕后在挂板板缝涂刷底漆一道，待底漆上完后涂刷面漆。

2）背衬棒填充：背衬棒对挂板板缝的接口深度有重要作用，背衬棒填充应符合设计要求。

3）嵌缝美纹纸：嵌缝密封胶注胶前需在挂板板缝两侧粘贴美纹纸，用来保证注胶平整顺直，还能保护挂板不被污染。

4）密封胶注胶：上述作业完成后使用胶枪打胶，注胶时确保胶体密实、胶体均匀、同一板缝确保胶体颜色相同、密封胶接头需平滑。

6.8 保护剂处理

本项目采用的混凝土挂板表面必须按照国家标准和设计要求进行保护剂的涂刷工作，这项工作可以在挂板安装施工前进行，也可以在之后进行。本工程在安装前后均有涂刷。

7 实际效果

通过BIM深化设计和精细化管理，此项深化设计、施工流程在本工程中的混凝土挂板施工得到了成功应用。装饰效果、施工质量和施工进度都得到了业主单位、监理单位的认可，为企业在不规则造型混凝土挂板方面积累了宝贵经验，为以后承接类似项目提供了强有力的技术支持。

8 结语

外墙不规则混凝土挂板深化设计和施工，在深化设计阶段为本项目奠定了精细化、全方位的施工深化；在准备阶段通过BIM技术实现模拟施工、材料下单，解决了技术交底和材料下单加工的难题。避免了项目开工后因图纸错漏、交底不充分、人工安排不合理、材料加工不精密等原因造成的人工浪费、材料浪费、质量不达标等问题。此项实施工艺一次成活率高、完工效果好，受到了业主的好评。