1.工程概況

本文工程案例平面呈“凹”字形，立面構(gòu)造呈蘑菇造型，地上結(jié)構(gòu)共7 層，建筑面積約39561.7m2，總高度34m。外裝包括玻璃幕墻和石材幕墻，其中石材幕墻采用石材蜂窩鋁板（8mm 石材+20mm蜂窩鋁板），總工程量約12000m2。由于主體結(jié)構(gòu)設(shè)計為內(nèi)外傾斜，每面幕墻傾斜度不一致（主要有70°、87°、93 °、94 °、95 °、96 °、97 °、99°、103°、107°等，其中小于90°表示內(nèi)傾、大于90°表示外傾），每面幕墻須保持統(tǒng)一傾斜度，且不同傾斜度幕墻之間交接面須達(dá)到平滑順直，對幕墻龍骨安裝、石材蜂窩板材尺寸確定、板材背栓干掛施工精度等均提出較高的要求。

施工過程中，通過采用BIM 技術(shù)對幕墻龍骨制作安裝、石材加工制作等進(jìn)行深化排版設(shè)計，現(xiàn)場安裝前采用激光水平儀和測量機(jī)器人進(jìn)行測量控制，尤其是各面幕墻交接位置，保證了各面幕墻的傾斜度統(tǒng)一和交接面平滑順直。

2.BIM 技術(shù)

BIM 技術(shù)是近年來在建筑業(yè)中的熱門話題，它是以建筑業(yè)信息化為立足點(diǎn)，根據(jù)二維設(shè)計圖紙進(jìn)行建立BIM 模型，并可以進(jìn)行多專業(yè)的模型碰撞檢查，避免了由于個人專業(yè)能力以及思維考慮不周等所帶來的局限性，真正做到“所見即所得”。在施工中，可以通過BIM 模型進(jìn)行虛擬施工，完善施工方案、合理組織施工資源，并針對施工進(jìn)度、成本等進(jìn)行合理、有效管控，降低了施工管理難度，節(jié)約了施工成本。可以說，BIM 技術(shù)在建筑業(yè)中已經(jīng)掀起了一場技術(shù)革命，獲得了越來越多建筑從業(yè)人士的青睞[1,2]。

圖1 外裝幕墻模型示意圖

在本文工程案例中，通過采用Revit軟件建立幕墻BIM 模型，調(diào)整幕墻分格和幕墻縫隙大小，確定每塊蜂窩石材板的尺寸大小并進(jìn)行編碼，并根據(jù)模型直接出圖發(fā)送工廠進(jìn)行加工，確保加工準(zhǔn)確性和效率。對于每面幕墻主次龍骨的位置以及角度問題，均提前在BIM 模型中進(jìn)行集中體現(xiàn)，明確每根龍骨的位置和角度，尤其是幕墻交接面龍骨處理，通過模型更能得到直觀形象的體現(xiàn)，按照模型進(jìn)行現(xiàn)場龍骨的加工和安裝，避免出現(xiàn)施工差錯（見圖1）。

3.測量機(jī)器人技術(shù)

測量機(jī)器人，又稱自動全站儀，是一種集自動目標(biāo)識別、自動照準(zhǔn)、自動測角與測距、自動目標(biāo)跟蹤、自動記錄于一體的測量平臺。其主要應(yīng)用于地形地貌測繪、變形監(jiān)測預(yù)警等方面[3,4]，近年來隨著科技的發(fā)展，也逐漸應(yīng)用于復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)施工。在本工程幕墻施工中，采用了測量機(jī)器人對每面幕墻收口板材和龍骨安裝位置進(jìn)行自動掃描，采集三維數(shù)據(jù)后反饋到BIM 模型中，復(fù)核BIM 模型的精度并根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行微調(diào)，確保后期石材加工和安裝精度。

4.激光水平儀

激光水平儀是一種智能化顯示裝置儀器。激光水平儀是將激光裝置發(fā)射的激光束導(dǎo)入水準(zhǔn)儀的望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)，使其沿視準(zhǔn)軸方向射出的水準(zhǔn)儀。激光水平儀可安裝于運(yùn)動物體上，采集地平儀信號，在較大的視場顯示地平線，實時顯示出物體的運(yùn)動姿態(tài)。激光水平儀與光學(xué)水準(zhǔn)儀相比，具有精度高、視線長和能進(jìn)行自動讀數(shù)和記錄。

本文工程案例在施工放線過程和安裝調(diào)試中采用激光水平儀配合測量機(jī)器人進(jìn)行測量控制。

5.現(xiàn)場施工

本文工程案例石材幕墻采用開放式石材蜂窩鋁板幕墻，幕墻石材采用背栓干掛的形式，接縫處采用不打膠的工藝，通過開縫讓石材幕墻背后的空氣層能夠順暢地流通，可以起到良好的絕熱及吸聲效果，且在空氣層流通的過程中可以將冷凝水揮發(fā)掉，具有保溫節(jié)能、抗震、易于維護(hù)以及美觀大方的特點(diǎn)。幕墻面材采用28mm 厚石材蜂窩板（8mm 石材+20mm 鋁蜂窩板），主次龍骨采用鍍鋅鋼材，防水層采用2.5mm 厚鋁單板；埋件采用Q235B 鋼板（10mm 厚），錨筋采用HRB400（直徑12mm），埋件與主體施工同步預(yù)埋；龍骨通過鍍鋅連接件與主體結(jié)構(gòu)，面材采用鋁合金掛件，背栓形式固定在龍骨上（見圖2）。

5.1 主龍骨安裝

根據(jù)龍骨結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行加工安裝，按照放樣基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面，調(diào)整好與主體結(jié)構(gòu)距離。主龍骨采用鋼方通立柱，通過兩塊槽鋼連接件與預(yù)埋件焊接連接，鋼立柱與槽鋼采用螺栓預(yù)連接，調(diào)整好鋼立柱的傾斜角度后進(jìn)行焊接固定。不同傾斜度幕墻交接面處主龍骨碰撞時以較長主龍骨為主，較短側(cè)主龍骨進(jìn)行有效固定后切割處理。主龍骨的安裝工程量大、施工精度要求高，龍骨沿懸挑形成的結(jié)構(gòu)上下傾斜度應(yīng)在一條線上，放線過程采用激光水平儀進(jìn)行測量控制，幕墻交接面處龍骨安裝可采用測量機(jī)器人輔助，確保龍骨安裝傾斜度滿足要求。

5.2 次龍骨安裝

豎向次龍骨采用鋼方通，通過鋼方通連接件與主龍骨焊接連接。橫向次龍骨采用角鋼橫梁，在次龍骨立柱上測出橫梁的定位線，用水準(zhǔn)儀測出鋼橫梁標(biāo)高。在垂直面上，必須保證豎向次龍骨均在一條豎線、橫向次龍骨也在一條水平線上。角鋼橫梁與次龍骨鋼方通之間采用焊接固定。焊接作業(yè)過程中，應(yīng)對下方和鄰近的已完裝飾面進(jìn)行成品保護(hù)。

5.3 外墻保溫及防水施工

外墻保溫采用輕質(zhì)節(jié)能復(fù)合墻板，并通過角鋼固定安裝在幕墻主龍骨上。防水施工采用2.5mm 防水鋁單板作為防水屏障。鋁單板在安裝前要預(yù)先把固定背栓掛件的螺栓位置開孔，把固定背栓掛件的螺栓的螺栓帽焊接在橫梁上，要用自攻自鉆螺釘固定，螺釘頭用耐候膠密封。

5.4 鋁合金掛件安裝

龍骨掛件按照先下后上的順序安裝，并對掛件中心線進(jìn)行校核。安裝龍骨掛件的同時，應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行防雷體系的可靠連接，均壓環(huán)與主體結(jié)構(gòu)避雷系統(tǒng)相連接。石材蜂窩板生產(chǎn)加工時，按照設(shè)計要求開孔并預(yù)埋螺母，用大力膠與石材蜂窩板固定。石材蜂窩板與鋁合金掛件連接采用M8 不銹鋼螺栓固定，并通過調(diào)節(jié)墊片進(jìn)行緊固。

5.5 石材面板安裝

圖2 石材蜂窩板安裝節(jié)點(diǎn)示意圖

石材安裝前先用鋼絲拉出理論完成面以便于控制石板安裝的進(jìn)出位置，保證安裝后石材平面平整度。安裝時，將鋁合金掛件直接扣在龍骨上，再通過掛件頂部頂絲的微調(diào)調(diào)節(jié)高低保證石材接縫高度差符合驗收規(guī)范要求。石材安裝由下向上進(jìn)行，對掛好的每一塊石板均進(jìn)行水平度、垂直度、平整度檢測并及時調(diào)整。

5.6 層間防火封修及收口

在每層樓的樓板頂標(biāo)高處，沿外墻四周設(shè)一道層間防火封修，因外墻石材內(nèi)表面距外墻有空隙，為防止火災(zāi)發(fā)生后火勢從此處空隙向上層漫延，故此設(shè)層間防火隔離帶，材料采用1.5mm 厚鍍鋅鋼板和100mm 厚防火保溫巖棉板，鍍鋅鋼板一端用射釘固定在主體結(jié)構(gòu)樓板上，射釘間距300mm，另一端搭在縱向角鋼龍骨上。室內(nèi)防火隔層安裝嚴(yán)實、平整。

6.結(jié)語

本文工程案例通過采用BIM 技術(shù)進(jìn)行對石材蜂窩板傾斜幕墻進(jìn)行建模和加工制作，并在施工過程中采用機(jī)器人測量技術(shù)和激光水平儀輔助對幕墻復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，將現(xiàn)場與模型有機(jī)結(jié)合，提高了傾斜幕墻復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的施工效率，確保了石材蜂窩板傾斜幕墻施工的安全質(zhì)量，為類似復(fù)雜幕墻工程提供了借鑒。