BIM技术在复杂框架幕墙上的应用

江苏中南建设产业集有限责任公司

BIM技术在复杂框架幕墙上的应用

南通中央商务区A02地块B楼幕墙工程

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一、工程概况

南通中央商务区位于南通市新城核心区，北侧与市政府大楼隔“市民广场”相望，东侧与南通大学毗邻，西面是南通外国语学校及经济开发区管委会，南面毗邻现代化的体育会展中心，约3公里为著名的旅游胜地----狼山，以及江南名园--啬园。处于连接南通市老城区和开发区的咽喉位置，是未来的市中心区，该地区是南通市CBD的核心，将打造成大型综合性高端精品商务社区。

南通中央商务区A02地块B楼幕墙工程正是此区域的重难点项目，幕墙总高160m，幕墙总面积约25000m2，分构件式玻璃幕墙，铝板幕墙，玻璃肋全玻幕墙，防水百叶，雨棚等各类幕墙系统。

二、项目重难点分析

本工程每一层的平面轮廓均不相同，整体形态是由基准椭圆逐层变化、缩放而成，且并非等距缩放。所以理论上本工程的所有四边形分格小单元内的四个点是不共面的，也即玻璃面板安装完成后理论上是曲面状态。

三、BIM应用

3.1 玻璃参数分析

取不共面玻璃面板的三个角点ABC作平面，第四角点D在该平面上的投影为D1。我们称D与D1之间的距离D0为该玻璃面板的阶差值，也即该玻璃面板的冷弯变形值。

图3.1玻璃冷弯示意图

图3.2玻璃冷弯分析

利用BIM技术，我们分析了本工程所有玻璃面板的阶差数值(右图)。再通过对这些量化数据的整理、分析，可以得出本工程幕墙分格的最大阶差不超过13mm。

本工程幕墙分格尺寸约1400(宽)*4200(高)，CE之间的距离约1300，若按前述3%的比例控制，本工程允许最大冷弯阶差值为39mm。结合前述阶差统计分析，本工程实际阶差最大值不超过13mm，所以，本工程全部采用平板玻璃，通过冷弯工艺实现建筑形态是可行的，安全的。

3.2型材加工

横梁需要开二面角，且每一根横梁加工角度不同;立柱与转接件、横梁拼接位置需要精准定位开孔，且每个孔位的开孔参数不同。

技术分析：本工程所有面板原设计都为双曲面板，立柱为扭曲状，横梁需要切二面角。

1、面板：通过阶差参数分析，阶差较小双曲板合理优化为不规则四边形平板，为减小加工周期，偏差极小的不规则四边形可进一步优化为平行四边形。

2、横梁：横梁若全部切二面角，将给项目工期带来极大风险， 通过BIM建模分析后，把需要二面切的横梁尽可能合理优化为只切单面角。

3、立柱：立柱扭曲加工在工艺上存在很大难度，通过参数化建模分析后，把扭曲状立柱合理优化成直立柱，通过端部拼角来实现造型。

包括构件的物料信息、加工长度、端部切割、孔位孔径、局部铣豁等全部带有数据信息，若用传统的技术，需要处理和分析非常庞大的数据，效率极其低下。利用BIM技术，可以直接输出生成加工单，把每项技术难点分解细致化，对每一根龙骨、每一块面板作唯一编码，且可视化的模型创建也有利于后期的检查校对。

图3.11龙骨加工参数导出表

四、BIM应用成效分析

根据现场实际土建结构完成情况，沿椭圆一圈对144根立柱编号定位，在三楼不同位置分别选取了四个区域做样板实验，共检测点数444个，通过样板实验的数据整理，总结，分析，归纳如下表所示。

本工程最大的难点在于如何精准定位立柱以及立柱开孔(拼接横梁)，并且这一道工序直接影响后续玻璃、铝板、通风器等的安装，若这个问题不解决，将直接影响整个项目的推进以及工程质量。试验段龙骨安装合格率仅为82%。使用BIM的数字化模型将“立柱定位”和“立柱开孔”问题解决，合格率可以提高99%以上。经过测算，在节约工期，降低施工损耗中经济效益达三百多万。