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      上海中心外幕墻數字化精益施工技術

      來源:中國幕墻網收集整理  作者:孟根寶力高  日期:2013-12-12
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        上海中心外墻幕墻以其多層懸掛(每區12至15層)、135度連續扭轉、大跨懸空支撐(鋼構系統外懸挑最大12米)、巨大的工程體量(超13萬平米,20327個單元板塊)以及632米超高等特征,為連續、安全和綠色施工提出了挑戰。為此,采用系統方法,從外立面方案確定、結構體系選擇,新材料選擇和施工方案選擇等多方面,尊重建筑理念的同時,充分研究大批量化工藝,確保其可建性;采用可視化預控BIM數字化工具,為復雜體態幕墻板塊構建、多工種交叉集成施工等諸多方面創造有利條件。數字化、智能化和柔性化為特點的第三次工業革命悄然到來,建筑幕墻應做充分準備。本文總結適用于超大復雜工程的系統思維方法和批量工藝化、模塊化、裝配化、數字化施工管理理念運用經驗,欲為綠色集成施工和管理提供借鑒。關鍵詞:系統方法、施工批量化工藝、BIM技術、數字化、超大復雜工程。

        單元板吊裝防風措施分級進行,當風力小于3級~4級時,操作工人在操作平臺內隨單元板的移動隨行,通過設置在單元板下部的2根攬風繩控制單元板的擺動。當風力大于4級,小于6級時,攬風繩不能完全保證控制單元板的擺動,此時設置定制吸盤裝置,吸盤后面連接合適長度桿件,吸盤與桿件連接處是軟連接,可360度轉動,隨單元板移動的操作工人通過桿件、吸盤軟硬結合控制單元板的擺動,在外界風力較大時仍然可保證單元板吊裝的安全。

        3.5 主要施工難點及預控措施

        3.6 上海中心大廈項目由于其超高及特殊的外墻結構,是一個集設計、加工、預制、安裝為一體的系統工程,注定了外幕墻施工超高的難度,每個環節相互作用,相互影響,需要精密的組織,但由于上海中心特有的超大懸掛式柔性幕墻體系以及不斷旋轉收縮扭曲的外墻特點,外幕墻施工的施工難點有以下幾方面:

        1) 超大的現場實測工作量

        2) 外幕墻的測量工作是從支撐鋼結構安裝開始的,首先在支撐鋼結構吊掛層設置測量變化基準點,支撐環梁每安裝一層,測量一次基準點沉降變化,并測量每層環梁的安裝精度,同時測量幕墻安裝在環梁上的轉接件安裝精度,逐層進行測量,一個區安裝完成后對整區的測量數據進行分析,確定單元板安裝起始標高,每一層單元板安裝完成,測量單元板位置,下一層單元板安裝完成,需和已安裝完成的單元板一同測量標高位置,分析驗證支撐鋼結構系統在單元板逐漸安裝加載后的變形情況,所有測量數據需即時反饋到設計中心,通過對實測數據的分析,確定調整方案,所有的調整是在不影響后續施工的前提下進行的,即大量的測量及數據分析是在短時間段內完成,測量工作需持續高強度進行3年時間,成為實現幕墻順利實施的重中之重。

        2) 超大體量不同規格的單元板的工廠化加工

        由于上海中心特殊的外幕墻造型,決定了每一塊單元板是不同的,每一個單元板由幾十個部件組成,2萬多塊單元板,上百萬的不同構件,加工組裝是一個龐大的系統工程,每一個環節高效運轉才能保證施工進展的要求,對設計、加工、管理、組織能力是一個巨大的考驗。通過深入的分析,將工作分解細化,制定詳細計劃,分解目標,建立精干團隊,制定管理措施,協同作戰,最終實現既定目標。

        3) 超高建筑外幕墻安裝的安全控制

        4) 外幕墻的施工作業時刻處在危險環境中,超高建筑的施工一旦發生安全事故后果不堪設想,但保證安全確實是超高建筑施工的難點,必須建立系統的管理體系,從方案入手,創造安全的作業條件,保證人、物的安全。

        4 BIM精細化施工

        4.1 基于BIM的施工應用概述

        4.2 批量化、模塊化、工廠化的手段將幕墻實施過程中盡量多的工作和最有挑戰的困難放在工廠內完成,然而即使是這樣,施工現場由于開放式的氣候條件、多專業交叉施工、施工場地限制等諸多因素的影響,其復雜程度和實施難度依然是所有實施環節中最大的部分。同時,上海中心大廈外幕墻的特殊造型以及懸空的結構系統,更增加了現場施工過程的風險,如何系統的解決這些難題和有效降低實施風險?在工程項目的建設初期就是項目實施必須解決的問題之一。通過系統工程的論證,以及業主和總包的支持,運用BIM技術最終成功解決了這一難題。

        建筑施工現場是不同專業分包共同工作的舞臺,施工場況隨著工期的進行在不斷的變化。運用BIM技術能在施工現場發揮怎樣的作用?遠大的BIM團隊從剛開始建模時就已經考慮,在單元模型中植入施工時間信息,然后進行施工進度模擬,并以此為基礎,分析施工進度計劃的合理性。

        幕墻現場施工過程中會運用到很多的臨時施工設施,尤其是本工程的外幕墻屬于懸吊體系,后方的支撐鋼結構無法作為幕墻施工作業平臺,因此,需要幕墻單位設計專門的施工平臺。這些施工平臺的搭設都需要綜合考慮上海中心大廈旋轉縮小的建筑形態,同時要充分考慮安全性。遠大運用BIM技術,成功進行了包括:外幕墻施工雙層吊籃運行模擬,外幕墻施工吊機作業范圍模擬以及幕墻高空卸料平臺的實施模擬等。這些施工臨時措施的模擬,有效的保證了幕墻施工過程中的安全,減少了施工不確定性,縮短了工期。

        4.3 應用BIM進行現場工況模擬

        幕墻施工現場環境錯綜復雜,施工工藝設計既要滿足幕墻自身實施質量、保證安全性和工期,也要避免交叉施工區域對其他專業分包的影響。例如幕墻施工卸料平臺是用于在單元板塊吊裝過程中作為單元存放支架轉存以及單元板塊出樓層的臨時性平臺,屬于臨時施工設施。一般在單元板塊垂直運輸至樓層內存放之前安裝在主體結構或幕墻支撐結構上,在其工作范圍內所覆蓋的某一層或兩層單元安裝結束后拆除。并且,這一設備具有一定的通用型,可以重復使用。這是一種幕墻安裝實施過程中的常用設備,然而即使是如此簡單設備的使用,其在上海中心大廈外幕墻實施現場的使用依然存在很多的特殊問題。例如:從施工方便性的角度來看卸料平臺安裝在哪個區域是最合理的,最能保證安全性和施工效率的?由于建筑形態的扭轉和縮小,這些卸料平臺的存在是否可能影響垂直運輸,如何避免降低垂直運輸的效率?卸料平臺如何與主體結構連接,所有的連接件是否可能會與柔性幕墻支撐結構干涉?卸料平臺出現的時間和區域是否可能會與總包的施工平臺或其他專業的施工平臺存在沖突?如圖所示則展現的是二區的卸料平臺分布情況,通過BIM模型,可快速檢測卸料平臺的安裝位置可能存在的干涉以調整方案,并且通過植入時間,可以清晰地判斷每個區需要幾個卸料平臺(可重復使用),以及這些平臺是否可能會與鋼構施工飛船干涉或者與其他分包的施工設施干涉。

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      上海中心大廈,位于浦東的陸家嘴功能區,占地3萬多平方米,所處地塊東至東泰路,南依銀城南路,北靠花園石橋路,西臨銀城中路,為上海陸家嘴摩天大樓建設計劃最后的壓軸工程。其建筑設計方案由美國Gensler建
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