钢结构幕墙一体化在设计施工联动中的融合与实践_贾宝荣.pdf

202212Building Construction2994钢结构幕墙一体化在设计施工联动中的融合与实践贾宝荣1，21.上海市机械施工集团有限公司 上海 200072；2.上海面向典型建筑应用机器人工程技术研究中心 上海 200072摘要：根据工程特征和建造需求，创新应用基于BIM的“模型及模拟技术”对钢结构幕墙系统工程的深化设计准确性、加工制作精度、现场施工效率等进行高效一体化管控，实现资源的最优集成、前后道工序的无缝衔接。钢结构幕墙一体化和设计施工一体化的联动与融合能够凸显设计与施工各自的优势特征，提升建筑结构的外在与内涵，实现了设计与施工的并行开展、钢结构与幕墙的高精度衔接，压缩了施工周期，提升了建造效率，并成功建造了首届进博会场馆功能提升工程，可为今后大型复杂钢结构幕墙工程的建造技术、建筑功能提升更新技术的发展提供借鉴。关键词：模型模拟技术；钢结构幕墙一体化；设计施工一体化；功能提升工程中图分类号：TU393 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2022)12-2994-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2022.12.052Integration and Practice of Steel Structure and Curtain Wall Integration in Linkage of Design and ConstructionJIA Baorong1,21.Shanghai Mechanized Construction Group Co.,Ltd.,Shanghai 200072,China;2.Shanghai Engineering Research Center of Oriented in Typical Building Application Robot,Shanghai 200072,ChinaAbstract:According to the project characteristics and construction requirements,the BIM based models and simulation technology is innovatively applied to conduct efficient integrated management and control on the accuracy of the in-depth design,processing and manufacturing accuracy,onsite construction efficiency,etc.of the steel structure curtain wall system project,so as to achieve the optimal integration of resources and seamless connection between the front and back processes.The linkage and integration of steel structure curtain wall integration and design and construction integration can highlight the respective advantages of design and construction,and enhance the external and connotation of the building structure.The comprehensive application of the two integrated technologies realizes the parallel development of design and construction and the high-precision connection between steel structure and curtain wall,shortens the construction cycle,improves the construction efficiency,and successfully built the function improvement project of the first CIIE venue.The application and engineering practice of the two integrated technologies can provide reference for the construction technology and the development of building function upgrading and updating technology of large-scale complex steel structure curtain wall projects in the future.Keywords:models and simulation techniques;integration of steel structure and curtain wall;integration of design and construction;function improvement project为超高层钢结构幕墙，图2为大型场馆钢结构幕墙。图1 超高层钢结构幕墙 图2 大型场馆钢结构幕墙面对大型复杂钢结构幕墙工程，传统单专业的施工技术和管理方法无法达到高品质和高效率的建造要求。根据工程特征和建造需求，应用基于BIM的“模型及模拟1 钢结构幕墙一体化大型复杂建筑工程（超高层、大型场馆和综合体等）往往专业工程界面众多，涉及土建、钢结构、幕墙、屋面、机电等多个专业。其中钢结构与幕墙属于关联度极高的一对专业系统，具有空间关系复杂、结构传力关联、施工流程交错、变形协调和精度控制要求高等显著特征。图1作者简介：贾宝荣（1981），男，博士，正高级工程师。通信地址：上海市静安区洛川中路701号5号楼108室（200072）。电子邮箱：收稿日期：2022-09-22数字建造DIGITAL CONSTRUCTION建筑施工第44卷第12期2995技术”对钢结构幕墙系统工程的深化设计准确性、加工制作精度、现场施工效率等进行高效一体化管控，突破传统“按图施工、各自为战”的施工模式，实现资源的最优集成、前后道工序的无缝衔接，打造钢结构幕墙精品工程。1）信息化、数据化、参数化。信息化、数据化和参数化是钢结构幕墙的“设计、加工、施工”的关键，为“工厂化制作、单元式拼装”和“一体化深化设计、一体化施工管理”的技术方法提供理论基础。其中，信息化是理论模型的创建，模型内可包含工程所需求的信息；数据化是实测模型的创建，包括加工数据模型及现场施工的数据模型，可为合模提供数据支撑；参数化则用来提高模型创建效率，通过定义大量的参数、函数或方程式，准确高效地创建BIM模型，并为加工和施工定位提供可靠数据。2）模型与模拟。模型和模拟是信息化、参数化的具体应用，模型分为设计模型、深化模型和施工模型，模拟分为静态模拟和动态模拟。关于模型的几个定义：设计模型，解决钢结构幕墙的空间定位、软硬碰撞问题，最大程度确保设计图纸的正确性；深化模型，解决节点构造、专业协调、智能出图、材料下单等问题，确保深化图纸正确的同时，满足加工和施工工艺要求；施工模型，解决施工精度控制问题，确保钢结构及后道工序幕墙系统的施工质量。关于模拟的几个定义：静态模拟，分为工厂加工阶段信息化预拼装模拟、后道工序开展前的联动预拼装模拟，前者为构件加工制作的精度控制提供检测技术方法，后者为前后道工序的高精度匹配提供技术方法；动态模拟，分为施工流程模拟和施工工艺模拟，可为钢结构幕墙施工精细化管理提供技术方法。3）工厂化制作、整体式安装。基于BIM的一体化施工技术能够完美实现构件和单元的“工厂化制作、整体式安装”，解决钢结构幕墙施工全过程的精度控制问题，确保钢结构幕墙系统施工的精度、品质和安全，减少甚至杜绝现场修改或返工现象的发生，同时降低现场高空操作的风险，做到现场问题工厂化、复杂问题简单化。4）一体化深化设计、一体化施工管理。一体化深化设计：利用信息化软件平台的空间表现能力和模型整合能力，将钢结构幕墙进行系统的合模校核，提前发现和解决专业之间的碰撞及工艺空间不足等客观存在的问题，实现施工图与深化图的有机衔接。一体化施工管理：应用模型与模拟技术实现钢结构幕墙专业工程的设计、加工、施工的一体化联动，提升施工效率；通过“实际理论实际”的精度控制数据的联动，提高施工精度。2 设计施工一体化设计施工一体化就是把建筑设计和施工管理的资源最佳组合到工程建设项目上来，集中优秀的专业管理人员，采用先进的管理科学方法，减少冗余的管理链与管理环节，体现了风险与权力、过程与结果的统一。实行设计施工一体化，可以通过设计与施工的分工和合作，在设计、施工环节形成交叉、互动、优化的工作机制，达到缩短工期、确保工程质量、减少风险、降低投资、提高项目品质的目的。1）主要优点分析。节约成本：设计施工一体化可最大程度避免设计与施工分离造成的经济浪费，提高经济效益。现在实行的工程和施工建设管理体制中，施工和设计分立门户，设计往往很少能够综合考虑施工难易去优化方案，造成人工与材料的成本上升，而施工单位往往只会按图施工，不能够发挥主观能动性，若遇施工和图纸不符难免出现返工现象。缩短工期：采用设计施工一体化项目模式后，施工材料的准备往往可以在扩初设计完成后提前进行，可以极大地缩短建筑施工工程的建设周期，也能提高经济效益。对于一些设计施工周期短、工程项目比较复杂的情况，施工方和设计方可以全过程动态协商沟通，划区域分批绘制图纸，便于设计周期的保证和施工的并行开展。项目管控：实行设计施工一体化，可以把施工图纸设计与施工组织设计有机结合起来，使建筑行业科学技术进步与科学管理的优势得以共同发挥，打破设计方对工程建设起制约与控制作用的常规建筑行业模式。2）协同工作方式。推行工程设计施工一体化，不是简单地将设计方和施工方捆绑在一起，而是要建立设计和施工协作和沟通的协同工作机制。设计协同：要从被动的现场配合发展为主动服务，强化设计方在保障工程效果和质量检验方面的主导作用；将工作任务延伸至施工阶段，完整地把设计理念传递给现场施工人员，遇到设计图纸与现场工况不符合时，应结合实际情况和施工方建议，修改完善设计图纸。施工协同：要从被动的按图施工发展为主动协同，强化施工方在优化设计方案方面的重要作用；将工作任务延伸至设计阶段，主动向设计方提供有关施工可行性、建材性能、市场资源等意见，便于设计方在整体项目设计和优化时进行系统整合，降低工程项目的风险、减少设计变更概率、节约项目整体费用。3 两个一体化的融合与联动钢结构是建筑的骨骼，幕墙是建筑的外衣，钢结构幕墙具有天然的依附关系属性和专业施工一体化特性。钢结构幕墙一体化能实现前后道工序的无缝衔接，给项目管理带来“112”的效益。设计施工一体化具备设计施工上下游协同联动的特性，能实现工程建设全生命周期的无缝衔接。贾宝荣:钢结构幕墙一体化在设计施工联动中的融合与实践202212Building Construction2996将钢结构幕墙作为一个集成系统，施工跨前一步协同设计方案落地，设计跨后一步指导施工，两个一体化的联动与融合更加能够凸显设计与施工各自的优势特征，让建筑结构的外在与内涵得到整体和高效的提升，如图3所示。一体化综合策划一体化深化设计一体化加工制作一体化施工管理钢结构幕墙一体化一体化综合策划设计全过程服务施工全过程协同一体化联动控制联动与融合设计施工一体化一体化综合策划一体化设计施工一体化深化加工一体化协同管控图3 两个一体化的联动与融合示意4 两个一体化的工程实践国家会展中心