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上海中心外幕墙数字化精益施工技术

来源:中国幕墙网收集整理  作者:孟根宝力高  日期:2013-12-12
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  上海中心外墙幕墙以其多层悬挂(每区12至15层)、135度连续扭转、大跨悬空支撑(钢构系统外悬挑最大12米)、巨大的工程体量(超13万平米,20327个单元板块)以及632米超高等特征,为连续、安全和绿色施工提出了挑战。为此,采用系统方法,从外立面方案确定、结构体系选择,新材料选择和施工方案选择等多方面,尊重建筑理念的同时,充分研究大批量化工艺,确保其可建性;采用可视化预控BIM数字化工具,为复杂体态幕墙板块构建、多工种交叉集成施工等诸多方面创造有利条件。数字化、智能化和柔性化为特点的第三次工业革命悄然到来,建筑幕墙应做充分准备。本文总结适用于超大复杂工程的系统思维方法和批量工艺化、模块化、装配化、数字化施工管理理念运用经验,欲为绿色集成施工和管理提供借鉴。关键词:系统方法、施工批量化工艺、BIM技术、数字化、超大复杂工程。

  单元板吊装防风措施分级进行,当风力小于3级~4级时,操作工人在操作平台内随单元板的移动随行,通过设置在单元板下部的2根揽风绳控制单元板的摆动。当风力大于4级,小于6级时,揽风绳不能完全保证控制单元板的摆动,此时设置定制吸盘装置,吸盘后面连接合适长度杆件,吸盘与杆件连接处是软连接,可360度转动,随单元板移动的操作工人通过杆件、吸盘软硬结合控制单元板的摆动,在外界风力较大时仍然可保证单元板吊装的安全。

  3.5 主要施工难点及预控措施

  3.6 上海中心大厦项目由于其超高及特殊的外墙结构,是一个集设计、加工、预制、安装为一体的系统工程,注定了外幕墙施工超高的难度,每个环节相互作用,相互影响,需要精密的组织,但由于上海中心特有的超大悬挂式柔性幕墙体系以及不断旋转收缩扭曲的外墙特点,外幕墙施工的施工难点有以下几方面:

  1) 超大的现场实测工作量

  2) 外幕墙的测量工作是从支撑钢结构安装开始的,首先在支撑钢结构吊挂层设置测量变化基准点,支撑环梁每安装一层,测量一次基准点沉降变化,并测量每层环梁的安装精度,同时测量幕墙安装在环梁上的转接件安装精度,逐层进行测量,一个区安装完成后对整区的测量数据进行分析,确定单元板安装起始标高,每一层单元板安装完成,测量单元板位置,下一层单元板安装完成,需和已安装完成的单元板一同测量标高位置,分析验证支撑钢结构系统在单元板逐渐安装加载后的变形情况,所有测量数据需即时反馈到设计中心,通过对实测数据的分析,确定调整方案,所有的调整是在不影响后续施工的前提下进行的,即大量的测量及数据分析是在短时间段内完成,测量工作需持续高强度进行3年时间,成为实现幕墙顺利实施的重中之重。

  2) 超大体量不同规格的单元板的工厂化加工

  由于上海中心特殊的外幕墙造型,决定了每一块单元板是不同的,每一个单元板由几十个部件组成,2万多块单元板,上百万的不同构件,加工组装是一个庞大的系统工程,每一个环节高效运转才能保证施工进展的要求,对设计、加工、管理、组织能力是一个巨大的考验。通过深入的分析,将工作分解细化,制定详细计划,分解目标,建立精干团队,制定管理措施,协同作战,最终实现既定目标。

  3) 超高建筑外幕墙安装的安全控制

  4) 外幕墙的施工作业时刻处在危险环境中,超高建筑的施工一旦发生安全事故后果不堪设想,但保证安全确实是超高建筑施工的难点,必须建立系统的管理体系,从方案入手,创造安全的作业条件,保证人、物的安全。

  4 BIM精细化施工

  4.1 基于BIM的施工应用概述

  4.2 批量化、模块化、工厂化的手段将幕墙实施过程中尽量多的工作和最有挑战的困难放在工厂内完成,然而即使是这样,施工现场由于开放式的气候条件、多专业交叉施工、施工场地限制等诸多因素的影响,其复杂程度和实施难度依然是所有实施环节中最大的部分。同时,上海中心大厦外幕墙的特殊造型以及悬空的结构系统,更增加了现场施工过程的风险,如何系统的解决这些难题和有效降低实施风险?在工程项目的建设初期就是项目实施必须解决的问题之一。通过系统工程的论证,以及业主和总包的支持,运用BIM技术最终成功解决了这一难题。

  建筑施工现场是不同专业分包共同工作的舞台,施工场况随着工期的进行在不断的变化。运用BIM技术能在施工现场发挥怎样的作用?远大的BIM团队从刚开始建模时就已经考虑,在单元模型中植入施工时间信息,然后进行施工进度模拟,并以此为基础,分析施工进度计划的合理性。

  幕墙现场施工过程中会运用到很多的临时施工设施,尤其是本工程的外幕墙属于悬吊体系,后方的支撑钢结构无法作为幕墙施工作业平台,因此,需要幕墙单位设计专门的施工平台。这些施工平台的搭设都需要综合考虑上海中心大厦旋转缩小的建筑形态,同时要充分考虑安全性。远大运用BIM技术,成功进行了包括:外幕墙施工双层吊篮运行模拟,外幕墙施工吊机作业范围模拟以及幕墙高空卸料平台的实施模拟等。这些施工临时措施的模拟,有效的保证了幕墙施工过程中的安全,减少了施工不确定性,缩短了工期。

  4.3 应用BIM进行现场工况模拟

  幕墙施工现场环境错综复杂,施工工艺设计既要满足幕墙自身实施质量、保证安全性和工期,也要避免交叉施工区域对其他专业分包的影响。例如幕墙施工卸料平台是用于在单元板块吊装过程中作为单元存放支架转存以及单元板块出楼层的临时性平台,属于临时施工设施。一般在单元板块垂直运输至楼层内存放之前安装在主体结构或幕墙支撑结构上,在其工作范围内所覆盖的某一层或两层单元安装结束后拆除。并且,这一设备具有一定的通用型,可以重复使用。这是一种幕墙安装实施过程中的常用设备,然而即使是如此简单设备的使用,其在上海中心大厦外幕墙实施现场的使用依然存在很多的特殊问题。例如:从施工方便性的角度来看卸料平台安装在哪个区域是最合理的,最能保证安全性和施工效率的?由于建筑形态的扭转和缩小,这些卸料平台的存在是否可能影响垂直运输,如何避免降低垂直运输的效率?卸料平台如何与主体结构连接,所有的连接件是否可能会与柔性幕墙支撑结构干涉?卸料平台出现的时间和区域是否可能会与总包的施工平台或其他专业的施工平台存在冲突?如图所示则展现的是二区的卸料平台分布情况,通过BIM模型,可快速检测卸料平台的安装位置可能存在的干涉以调整方案,并且通过植入时间,可以清晰地判断每个区需要几个卸料平台(可重复使用),以及这些平台是否可能会与钢构施工飞船干涉或者与其他分包的施工设施干涉。

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上海中心大厦,位于浦东的陆家嘴功能区,占地3万多平方米,所处地块东至东泰路,南依银城南路,北靠花园石桥路,西临银城中路,为上海陆家嘴摩天大楼建设计划最后的压轴工程。其建筑设计方案由美国Gensler建
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