室内异型墙柱GRG在公共建筑的施工应用研究

丁冯毅，马宗阳，王 宾

（中建二局第二建筑工程有限公司，广东 深圳 518000）

随着现代展馆等大型公共建筑室内装饰造型更加多变复杂，材料绿色环保要求越来越高，采用传统材料（如普通石膏板）、现场二维图纸放样和加工、过程中边安装边调整的施工方式已不满足装饰工程工期紧、质量要求高及节能环保需求。

目前，装饰装修工程中的新型环保材料得到了迅速发展，其中GRG 材料以其质轻强度高、可定制等良好性能，得到了相关行业的认可。GRG是一种经过特殊改良的预铸式玻璃纤维加强石膏板，它是一种特殊装饰改良纤维石膏装饰材料，造型的随意性使其成为要求个性化的建筑师的首选，它独特的材料构成方式足以抵御外部环境造成的破损、变形和开裂。在施工现场可进行快速无缝密拼，安装迅速且造型表达准确。

为响应国家智慧建造号召，国内BIM、3D 扫描放样及构件参数化加工等技术在建筑行业得到大量探索应用。新技术使施工的各阶段信息传递更为方便，现场施工、物料管理、质量把控等更为高效便捷。

为解决传统施工的难题，中建二局第二建筑工程有限公司在建设潮州万达售楼展示中心过程中，研究了复杂造型的装饰工程中应用GRG 材料、BIM 技术、3D 扫描、3D 放样及构件参数化加工等的室内异型墙柱GRG 一体化施工技术。

1 技术特点

本技术采用的GRG 材料硬度高，绿色环保，可以在工厂预制成满足设计和现场精确安装要求的尺寸和造型，材料损耗率极低。

本技术通过GRG 构件参数化设计，只要装饰设计方案论证确定，GRG 构件参数化数据就可以快速输出到工厂，大大提升加工效率与准确性，并加强了GRG 板块参数化生产。

本技术在施工前应用BIM 设计模型与现场3D 扫描的实景逆向模型碰撞，可提前解决后期GRG 安装问题，减少施工中的设计变更与各专业的冲突，且构件可提前预制，降低了现场的施工难度，并极大地节省了工期。

本技术中的3D 激光扫描技术可以快速、详细地记录已完成分部分项工程的实际情况，形成实景三维模型，并与室内GRG 设计方案模型碰撞检测，提前解决后期安装问题，为工程质量把控带来巨大帮助。

3D 放样技术可将室内GRG 装饰模型迅速、准确的体现到施工现场，为施工作业提供可靠的依据。

本技术系统内信息传递高效便捷，设计方案调整后，数据可快速反应到施工现场，减少了施工中的变更和返工，节约了工期。

2 技术原理

施工前通过BIM 技术对室内GRG 装饰的设计方案进行建模，与现场3D 扫描的实景逆向模型碰撞，整合装饰装修设计方案、现场实际施工情况及加工厂生产要求，经BIM 深化设计做到GRG 复杂造型的准确表达和构件生产安装合理化；过程中由论证审批的GRG 造型深化设计参数化模型直接向工厂输出GRG 构件加工图进行生产，并通过GRG 造型深化设计模型输入空间坐标3D 放样，精确指导现场安装和验收。

3 技术路线及实施要点

3.1 技术路线

室内GRG 设计方案三维模型化→3D 扫描→冲突分析和设计方案调整→室内GRG 造型BIM深化设计→GRG工厂加工→3D放样→GRG安装。

3.2 实施要点

3.2.1 室内GRG设计方案三维模型化

对于复杂曲面的GRG 装饰造型，二维图纸理解困难，且无法避免各专业冲突的问题，施工时容易出现错误返工。

项目在施工前通过运用BIM 软件（如Revit），根据各专业二维设计图，以结构三维模型为基础，建立准确表达设计意图的各专业设计方案三维模型。

设计方案三维模型建立过程中，可提前进行各专业碰撞检测发现冲突问题，并在设计方案三维模型建立阶段调正解决，以减少先行、同步及后续施工的工序对室内GRG 装饰施工的影响，避免施工中因相互影响，不得不进行拆除返工或设计变更，而造成成本提高、工期延后及影响设计意图的表达，参见图1。

图1 室内GRG设计方案三维模型

3.2.2 3D扫描建立逆向模型

由于施工过程中情况复杂，设计变更以及施工过程问题导致实际施工与设计图纸产生偏差，因此室内GRG 装饰施工前掌握结构实际情况极为必要。本技术采用3D 扫描技术进行整体测量，掌握结构尺寸的偏差。

3D 扫描可根据现场结构和机电安装等进度分段实施，外业工作人员需先行布设控制网，为后期扫描数据的拼接和坐标转换提供精确的控制点；实施过程中使用3D 扫描仪对构筑物进行扫描，以获得真实场景的三维数据。3D 扫描工作是在实景三维模型数据处理软件中对外业数据进行释放、配准、去噪、输出相应格式的数据，再对这些数据进行拼接加工处理，从而生成一个完整的结构实景逆向三维模型，参见图2。

图2 复杂环境下3D扫描

3.2.3 冲突分析及设计方案调整

实景三维模型建立后，与室内GRG 设计方案三维模型进行叠加碰撞，详细检查设计方案与现实施工情况的偏差冲突，形成碰撞报告并进行问题分级，为进行设计方案的调整提供依据。

调整室内GRG 设计方案三维模型，使其与现场实际施工情况一致。一般性问题在下一步室内GRG 造型BIM 深化过程解决，影响GRG 安装和设计意图的问题沟通业主与设计，协商在室内GRG 设计方案三维模型中进行调整修改，以满足实际现场的要求。

3.2.4 室内GRG造型BIM深化设计

室内GRG 造型BIM 深化是本技术的关键，需综合考虑设计意图、现场安装与工厂生产的要求。深化成果需经业主设计审批后才可应用。

3.2.5 GRG板块加工

GRG 板块加工步骤：GRG 板块的CAD 加工图→模具制作→模具喷浆→产品养护。

本技术采用参数化的深化设计软件，深化完成后可直接形成GRG 板块的CAD 加工图。

GRG 各不同板块生产加工前需先制作模具，模具选材和GRG 板块划分影响着构件加工进度及其成本。GRG 板块分块可在深化设计软件中进行，GRG 板块分块时对于有一定规则的造型可采取标准块形式，采用木模大量快速生产，以节省大量模板，有效缩短材料供应周期。对于曲面复杂的GRG 造型，可使用硅胶模具整体制作。

生产完成的板块需进行编码，方便GRG 材料跟踪管理和现场安装。

3.2.6 3D施工放样

在审批完成后的BIM 深化设计模型中提取准确的室内GRG 安装定位数据，将这些放样点导入放样设备中，放样设备在施工现场进行高精度放样工作。该放样方法测量效率高，并可减少人为的测量错误，大大提高放样质量。

3.2.7 GRG板块安装

GRG 安装步骤：钢架制作安装→GRG 面板安装→GRG 板块接缝处理→面层施工。

安装GRG 板块时，与原建筑地面的间隙可先用木垫板垫起，找准位置后临时固定，再进行精调，位置准确检查无误后进行焊接固定。相邻板块采用螺栓连接，拼接缝清理后用GRG 专用粘接剂和玻璃纤维带交替填充，防止后期开裂。

4 案例应用

由中建二局第二建筑工程有限公司承建的潮州万达售楼展示中心工程，其室内造型丰富、新颖美观（图3），施工中采用了室内异型墙柱GRG一体化施工技术，取得了显著的经济和社会效益。

图3 现场GRG板安装及完成效果

4.1 经济效益

室内异型墙柱GRG 一体化施工技术因构件为工程预制，现场安装速度快，人工成本约为70.67 元/m2，而普通石膏施工工艺，现场制作安装工程量大，人工成本约为165.47 元/m2，室内异型墙柱GRG 一体化施工技术相比传统工艺人工费每平方米降低约60%。

本技术因模型表达准确，变更较少，构件工厂参数化加工，现场精确安装，其材料损耗率很低（约2%），而采用普通石膏板的施工方式，材料损耗率高达20%左右。普通石膏材料费用为42.7元/m2，GRG 材料费用为152.12 元/m2。其中普通石膏损耗材料费用约为42.7×1×20%=8.54 元/m2，GRG 损耗材料费用约为152.12×1×2%=3.04元/m2，GRG 损耗材料费用相比普通石膏约降低8.54-3.04=5.49 元/m2。

潮州万达售楼展示中心施工所用时间为38天，而若采用传统普通石膏板材料工艺，分析得出所需工期为55 天，本技术可缩短工期约30%。现场安装需租赁5 台登高车，每台每天租赁费为250 元。采用室内异型墙柱GRG 一体化施工技术相比传统工艺机械设备费降低约（55-38）×250×5=21 250 元。

工程全过程应用3D 扫描、BIM 及3D 施工放样等技术，支持费用全工程分摊，本技术分摊成本约为10 000 元。

潮州万达售楼展示中心GRG 造型施工面积约800m2，采用室内异型墙柱GRG 一体化施工技术时人材机成本约为228 156 元，若采用传统石膏板工艺人材机成本预计为242 118 元。室内异型墙柱GRG 一体化施工技术成本降低约4.95 元/m2，经济效率良好。

4.2 社会效益

室内异型墙柱GRG 一体化施工技术在GRG安装施工中应用了3D 扫描、BIM、3D 放样等核心技术，高效高质量地完成了复杂室内GRG 装饰的施工，装饰装修的效果极佳。该技术工艺简单，信息化程度高，施工速度快，可以满足工期节奏紧的需要。

5 结语

室内异型墙柱GRG 一体化施工技术为现代展馆等公共建筑的复杂装饰施工提供了良好的经验和借鉴，推广前景好。通过应用本技术，既降低了复杂装饰造型的施工难度，又满足工期短、质量要求高的要求，同时提升了建造过程信息化水平，达到了节约成本和工时的目的。