劉宗增，張曉，秦永江，楊陽，魯明

（中建八局第一建設有限公司，濟南 250000）

1 引言

四角錐鉆石切面玻璃穹頂，具有鉆石切面夢幻結構，自下向上觀看可見一通透、璀璨而具有立體感的多面玻璃頂蓋覆蓋于高大空間之上，觀之使人心生愉悅之感。但四角錐鉆石切面玻璃穹頂結構非常復雜，不僅要由鋼結構形成形狀復雜的骨架結構，還要將玻璃構件嚴密安裝于其上，施工技術精確性要求非常高，在具體施工中應采用信息化技術對施工技術措施進行全面分析與審核【1】。

2 BIM 技術在工程技術設計中運用的作用

BIM 是一種對工程設計及技術進行細化與完善的信息技術，在BIM 技術平臺上對玻璃穹頂施工技術進行分析，對穹頂施工結構，尤其是鋼結構與玻璃構件的拼接結構進行精準設計檢驗，探討施工新技術應用控制標準。本次淄博文化中心大劇院穹頂施工中就應用了BIM 技術，為穹頂施工方案優(yōu)化與施工技術安全控制提供了堅實保障。

3 在淄博文化中心大劇院穹頂施工中應用四角錐鉆石切面玻璃穹頂技術分析

3.1 工程技術概況

本工程四角錐玻璃穹頂位于大劇院入口大廳的中央，距離建筑邊線有45m 距離。建筑四周為車庫頂板，樓板厚度為150mm。鋼結構框架整體自重達到450kN（45t）左右，再加上吊車的重量遠遠超于樓板承重的載荷。吊車支點位置距離結構位置較遠，鋼結構框架自重較大，無法使用整體吊裝的施工方案【2】。

3.2 該工程施工控制難點分析

目前，國內外采用四角錐鉆石切面玻璃穹頂的項目較少，因結構復雜，施工難度大，工藝實現困難，故很少使用。即使偶

撘爾有工程使用，也是采用傳統(tǒng)的框架結構，用鋼或者鋁龍骨出鉆石切面骨架，再安裝玻璃面板，實現鉆石切面造型，現有技術雖然可以實現四角錐鉆石切面造型，但采用明框框架結構，所有玻璃面板均須與骨架連接，造成鋼或鋁龍骨使用量極大，結構較為笨重，效果不夠通透，常常達不到建筑師的要求。本工程采用新型式、新工藝、新技術、新材料等內容對四角錐鉆石切面玻璃穹頂進行施工，也是一個非常大的挑戰(zhàn)，困難重重，結構復雜【3】。

1）造型獨特，無法保證構件一次性安裝成功，施工難度大；

2）工藝煩瑣，施工步驟復雜，需要反復放線復核尺寸校正；

3）鋼結構橫豎梁易產生伸縮效應，玻璃安裝難度大；

4）鋼結構圓心管件套割拼裝施工難度大；

5）無法實現整體吊裝，影響施工工期；

6）多種施工工藝還不完善，缺少專業(yè)人員和資料的支撐。

3.3 該工程創(chuàng)新施工技術設計思路

淄博文化中心大劇院項目研究四角錐鉆石切面式玻璃穹頂施工技術體系主要包括：基于BIM 深化設計及套割下料施工技術；曲弧面四角錐拉桿連接件調控玻璃穹頂安裝施工技術；高懸空、大直徑跨度穹頂分段拼裝施工技術；采用“原子灰”、氟碳噴涂等裝飾原材料實現無縫焊接施工技術；鋼結構框架抗形變伸縮、隔聲施工技術；鋼管件防導電施工技術；四角錐鉆石切面玻璃穹頂排水、防水施工技術等。

3.3.1 BIM 深化設計及套割下料施工技術創(chuàng)新點

采用BIM 進行建模、檢測、分析，做玻璃穹頂鋼骨架排版圖，結合不同的弧度，工廠定制不同長度的鋼管進行拼接安裝。不僅通過3D 模擬技術實現了精確化設計，材料尺寸與現場實際尺寸保持一致，還會有效地提高后續(xù)安裝的效率，減少施工過程中因返工造成的材料和勞動力浪費，對縮短工期、降低工程造價將產生積極的影響。

3.3.2 曲弧面四角錐拉桿連接件調控玻璃穹頂安裝施工技術創(chuàng)新點

通過交拉桿叉魚腹結構作為鉆石切面玻璃面板的連接構造，可實現通透輕盈的視覺效果，滿足建筑師和業(yè)主對建筑效果的要求；通過多面點式駁接爪連接4 個三角玻璃的頂點，采用多維度可調節(jié)設計，能與玻璃面板完美配合，解決了玻璃頂點固定的難題；通過可調式支撐桿為多面點式駁接爪提供支撐并可進行高度調節(jié)，連接耳板可旋轉調節(jié)，為爪件精確定位提供保障【4】。

3.3.3 高懸空、大直徑跨度穹頂分段拼裝施工技術創(chuàng)新點

在工程技術方案設計工作中，利用軟件技術將整體劃分為多個單元體進行分段吊裝，將整體分為頂部結構和周圈10 個單位結構組成。先進行頂部吊裝定位，為解決預防拼裝時重力下沉或偏離再決定將10 個單位體分為兩兩對應吊裝，讓單元體的受力分布均勻，保證了支架的整體性。解決了自重大、場地小的問題，降低了施工風險程度保證了施工安全，提前工期進度，確保了玻璃安裝的節(jié)點。

3.3.4“原子灰”、氟碳噴涂等裝飾原材料實現無縫焊接施工技術創(chuàng)新點

采用原子灰+氟碳噴涂施工技術代替圓管件無縫焊接施工技術，同樣展現出一樣的裝飾效果。節(jié)省工廠加工運輸時間，節(jié)省費用。

3.3.5 鋼結構框架抗形變伸縮、防導電施工技術創(chuàng)新點

采用受力分解的施工技術方式很好地解決了鋼結構載荷的問題，使每個受力點全部進行傳導埋件位置，利用新材料的活性連接方式既解決了外界導電的危險，還能保護玻璃的成品安裝。使用新的工藝和新的材料使玻璃穹頂整體達到了良好的效果。

3.3.6 四角錐鉆石切面玻璃穹頂排水、防水施工技術創(chuàng)新點

載荷超大是建筑結構上的嚴重問題，根據本結構的情況在原設計上進行優(yōu)化設計。在四角錐穹頂周圈增加虹吸排水系統(tǒng)和電伴熱系統(tǒng)，不僅實現了雨水的排放，還防止雨雪堆積較大載荷的問題，同時還在通常的防水做法基礎上增強了防水能力。

4 采用創(chuàng)新施工技術的經濟效益分析

采用BIM 等設計信息技術對玻璃穹頂方案進行建模分析后，優(yōu)化設計及科學排版下料的執(zhí)行提升了鋼材的利用率。實踐證明，圓形管件利用率達到92%～94%，提高了切割效率，減少了管件的浪費。傳統(tǒng)切割方案管件利用率僅為85%左右，本工程用鋼量約10 000t，除去管件回收成本，至少可以節(jié)約鋼板費用：（92%-85%）×10000t×（4000-1000）元/t=210 萬元。而同時，本次施工中采用設備與人工結合的施工方式，施工操作簡便高效，人工及材料費用都得到了控制，節(jié)省人工100 工日，節(jié)省機械臺班15 個，經濟效益25.8 萬元?？v觀整個玻璃穹頂施工過程，創(chuàng)新技術應用的經濟效益非?？捎^，有較大推廣價值。

5 本工程項目對行業(yè)發(fā)展的意義

近年來，我國工程行業(yè)創(chuàng)新之風盛行，各地工程項目建設都在積極運用創(chuàng)新施工技術。本次淄博文化中心大劇院穹頂施工中針對四角錐鉆石切面玻璃穹頂進行施工建設的過程積極應用了多種創(chuàng)新施工技術，并有機協(xié)調了多種技術的綜合應用，不僅提升了穹頂施工項目的經濟效益，為工程施工及建設方節(jié)省了資金，而且還提升了創(chuàng)新施工技術應用的產品體驗，為新型工程施工技術的口碑營銷提供了良好的素材。未來我國工程行業(yè)新型技術有廣闊的發(fā)展空間及應用舞臺，工程行業(yè)同仁應審視創(chuàng)新技術應用案例的產品特點及效益，根據現有工程需求進行創(chuàng)新技術應用及推廣。本工程的施工建設為BIM 設計及下料技術應用、新型框架設計及施工技術應用、新型穹頂防水施工技術應用等提供分析案例及行業(yè)標桿產品，對工程行業(yè)未來發(fā)展有一定推動作用。

6 結語

總之，在高大空間穹頂施工中采用先進的信息化技術進行施工方案優(yōu)化，四角錐鉆石切面玻璃穹頂結構復雜，并且有諸多技術難點，采用BIM 技術對穹頂施工結構的應力關系進行分析后可以優(yōu)化整體施工技術實施的效果，在實際施工中還可以利用BIM 技術對施工進度與協(xié)調控制進行檢驗，進而保證穹頂施工有序推進。