37 攻克雙曲面帷幔幕墻建造難題

攻克雙曲面帷幔幕墻建造難題 撰稿 發(fā)布人 黃志鵬 中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司CSCECStraitConstructionandDevelopmentCo Ltd 一 項(xiàng)目簡介 1 項(xiàng)目簡介 世界媽祖文化論壇永久性會址旅游項(xiàng)目位于莆田市湄洲島上 項(xiàng)目由主會場 媒體中心 酒店共3個功能性建筑群組成 該工程建筑造型獨(dú)特 結(jié)構(gòu)型式新穎 設(shè)計(jì)理念表現(xiàn)先進(jìn) 前衛(wèi) 結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜 科技含量高 本項(xiàng)目為設(shè)計(jì) 施工總承包的EPC項(xiàng)目 幕墻項(xiàng)目的主要難點(diǎn)在屋檐帷幔 屋檐帷幔設(shè)計(jì)為海浪造型 每跨帷幔由若干根貼合屋檐曲線的圓弧型鋁合金管組成 建筑設(shè)計(jì)意圖 從平面俯視圖看 帷幔為相互疊加的平行線 密 疏 立面正視圖 平面俯視圖 從立面正視圖看 帷幔為疏密均勻過度的曲線 軸側(cè)圖 建筑設(shè)計(jì)意圖 從軸側(cè)圖看 帷幔呈現(xiàn)出雙曲面效果 如不加以研究 帷幔的彎曲半徑必將多種多樣 一方面由此加重生產(chǎn)加工 現(xiàn)場安裝難度 另一方面 增加生產(chǎn)安裝成本 拖延施工工期 為此項(xiàng)目部成立QC小組 二 小組簡介 三 選題理由 選題理由 帷幔完成面整體造型為雙曲面 帷幔管橫截面尺寸 根數(shù) 圓弧半徑均需項(xiàng)目部深化設(shè)計(jì) 現(xiàn)有技術(shù)不能滿足要求 社會上也無其他例子可供學(xué)習(xí) 經(jīng)驗(yàn)的缺失使我們更加謹(jǐn)慎 需要找QC要方法 1 2 項(xiàng)目工期趕 任務(wù)重 需要快速攻克關(guān)鍵技術(shù)難題 需要借助QC的方法 四 現(xiàn)狀調(diào)查 小組根據(jù)建筑效果要求要點(diǎn) 按重要程度的不同 制作評分表 立面間隙不均勻 平面遮蓋不嚴(yán) 小組對本工程前期已采用傳統(tǒng)CAD方法設(shè)計(jì) 下料先行施工的樣板段進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查 排列彎弧度不足 對角接縫不齊 小組對本工程前期已采用傳統(tǒng)CAD方法設(shè)計(jì) 下料先行施工的樣板段進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查 小組對樣板段A B C三跨進(jìn)行評分 得分如下 小組對板段A B C三跨帷幔幕墻施工過程進(jìn)行分析 列出影響帷幔整體造型效果的因素 雙曲面帷幔造型缺陷排列圖 43 0 79 4 89 7 95 3 鋁方管彎曲精度不足 骨架安裝精度不足 角碼安裝不到位 成品保護(hù)不到位 其他 關(guān)鍵的少數(shù) 時間 2017年6月19日 制圖 黃志鵬 圖1 五 目標(biāo)確定及可行性分析 活動目標(biāo) 小組經(jīng)過討論確定本次活動目標(biāo) 80 33 92 制圖 黃志鵬2017年6月19日 圖2 目標(biāo)設(shè)定依據(jù) 1 中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司工程質(zhì)量評價細(xì)則 規(guī)定 優(yōu)良率 90 方可推薦評優(yōu) 而本工程質(zhì)量目標(biāo)為 全國建筑裝飾獎 優(yōu)良率應(yīng)有較大提高 2 小組成員掌握各類BIM軟件 尤其是參數(shù)化編程技術(shù) 對參數(shù)化BIM有信心 3 現(xiàn)狀調(diào)查中占主要問題的 鋁方管彎曲精度不足 骨架安裝精度不足 累計(jì)占到79 4 我們只要解決主要問題的80 優(yōu)良率就能達(dá)到92 81 100 80 3 79 4 0 8 80 3 92 81 六 原因分析 原因分析 根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果 2017年6月25日 QC小組對影響帷幔施工質(zhì)量的主要因素召開質(zhì)量分析會 找出產(chǎn)生問題的原因和影響因素 繪出關(guān)聯(lián)圖如下 因果分析關(guān)聯(lián)圖 時間 2017年06月25日 制圖 黃志鵬 圖3 七 要因確認(rèn) 要因確認(rèn) 制表人 黃志鵬2017年7月5日 要因確認(rèn)計(jì)劃表 表6 末端因素一 工人工藝水平差 表7 1 要因確認(rèn) 制表人 黃志鵬2017年7月3日 末端因素二 工期緊 表7 2 制表人 黃志鵬2017年7月3日 末端因素三 工人責(zé)任心不強(qiáng) 表7 3 要因確認(rèn) 制表人 黃志鵬2017年7月4日 末端因素四 管理人員責(zé)任心不強(qiáng) 表7 4 要因確認(rèn) 制表人 黃志鵬2017年7月4日 末端因素五 腳手架安裝不到位 表7 5 要因確認(rèn) 制表人 黃志鵬2017年7月4日 末端因素六 材料不合格 表7 6 要因確認(rèn) 制表人 黃志鵬2017年7月4日 末端因素七 結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜 表7 5 要因確認(rèn) 制表人 黃志鵬2017年7月3日 密 疏 立面正視圖 平面俯視圖 同一跨帷幔 不同角度不同效果 傳統(tǒng)CAD無法形象表達(dá) 軸側(cè)圖 末端因素八 開料方法落后 表7 8 要因確認(rèn) 制表人 黃志鵬2017年7月3日 末端因素九 測量定位方法落后 表7 8 要因確認(rèn) 制表人 黃志鵬2017年7月3日 找到要因 八 制定對策 對策表 表8 制表人 黃志鵬2017年7月5日 九 對策實(shí)施 1 針對造型復(fù)雜 提出假設(shè) 能否將帷幔鋁方管做成單一方向的彎曲而不扭曲 能否將同一跨內(nèi)的鋁方管保持一致的彎曲半徑和單節(jié)長度 做成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)段 且不影響建筑設(shè)計(jì)要求達(dá)到的效果 這將大大減少方管彎曲規(guī)格 減少工廠加工難度 提高現(xiàn)場安裝效率 節(jié)省工期 對策一 BIM建模 傳統(tǒng)建模方法都是采用Revit軟件 然而面對未知的帷幔 需要對比的方案可能幾十上百種 若采用傳統(tǒng)Revit建模 則需在不同截面尺寸 不同彎曲半徑 不同根數(shù)一一嘗試 建模工作量巨大 1 對策一 BIM建模 若采用建筑設(shè)計(jì)提供的Sketchup模型 則不需另外建模 好處是模型是現(xiàn)成的 然而該模型的僅滿足效果圖渲染要求 精度太低 模型本身碰撞太多 如右下圖所示 且同一跨內(nèi)帷幔彎曲半徑不一 不同跨截面尺寸不盡相同 這給下料加工 現(xiàn)場安裝帶來的困難不可想象 2 對策一 BIM建模 尋找規(guī)律 各跨帷幔彎曲度均與其對應(yīng)位置的屋檐外邊曲線貼合 不同跨立面 平面效果相似 每各跨存在高低差 兩端高差不一 每跨內(nèi)各根鋁管的起始點(diǎn)均為上一跨的終止點(diǎn) 每跨的終止點(diǎn)均為下一跨的起始點(diǎn) 最后形成閉環(huán) 如效果圖所示 3 對策一 BIM建模 目標(biāo) 準(zhǔn)確建立帷幔模型 經(jīng)邏輯分析 判斷參數(shù)化編程建模技術(shù)非常適合本項(xiàng)目的建模 以減少大量試錯工作 參數(shù)化編程建模技術(shù)是基于犀牛軟件 Rhino 及利用其可視化編程插件 Grasshopper 而進(jìn)行三維建模技術(shù) 將建筑平面圖 立面圖導(dǎo)入Rhino軟件 并對應(yīng)好位置關(guān)系 調(diào)整好標(biāo)高 將帷幔所在的立面邊線 平面邊線巖相應(yīng)的方向進(jìn)行投影 投影相交產(chǎn)生的空間曲線即為帷幔所的邊界線 再由邊界線生成空間曲面 此曲面即為帷幔所在的曲面 如右上圖綠色的曲面 右下圖為曲面的編程鏈路圖 帷幔深化設(shè)計(jì) 取其中一段的曲面建模 曲面的頂邊線與屋檐線貼合 將此曲線作為本跨帷幔第一根鋁管的邊線 下邊線為帷幔的下界限 將其設(shè)置為可上下平移的變量 如右上圖 取左側(cè)邊線的垂直平分線 如右下圖紅線 紅線長度為變量 沿左側(cè)邊線的起點(diǎn) 終點(diǎn) 紅線終點(diǎn)生成圓弧曲線 如右下圖的黃色線 該曲線為鋁管排布邊線 帷幔深化設(shè)計(jì) 沿豎直方向等分黃色排布曲線 確保等分點(diǎn)的高差一致 其等分段數(shù)為可調(diào)參數(shù) 另一側(cè)的邊線同樣處理 帷幔深化設(shè)計(jì) 將頂邊線沿左側(cè)等分點(diǎn)復(fù)制相應(yīng)份數(shù) 得到一組完全一樣的曲線 如圖二所示 以左側(cè)等分點(diǎn)為圓心 旋轉(zhuǎn)各根曲線 將其旋轉(zhuǎn)至穿過右側(cè)等分點(diǎn) 至此鋁管邊線建模完成 如圖三所示 帷幔深化設(shè)計(jì) 在調(diào)整后各曲線的起點(diǎn) 生成矩形 其截面寬為b 高為h 均為可調(diào)變量 將矩形沿曲線生成方管 此時的鋁方管單根為單方向向上彎曲 單曲線 各根鋁方管沿側(cè)向曲線排布 從而實(shí)現(xiàn)整體的雙曲面效果 即單曲線方管實(shí)現(xiàn)了雙曲面的效果 帷幔深化設(shè)計(jì) 經(jīng)過一系列的空間變換及邏輯編程 我們建立了帶有 可調(diào)參數(shù)板塊 的整體程序及其相應(yīng)的三維模型 可調(diào)參數(shù)板塊 整體程序鏈路圖 整體效果圖 帷幔深化設(shè)計(jì) 在這里 帷幔的截面尺寸 根數(shù) 間距 彎曲度 偏移值均能分別調(diào)試 并一鍵生成模型 提高多方案建模效率 完成設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)對策表的第一個目標(biāo) 準(zhǔn)確建立帷幔雙曲面模型 帷幔幕墻主要設(shè)計(jì)參數(shù) 完成主場館的設(shè)計(jì)后 其他棟號如法炮制 源程序直接拷貝 更改初始條件 調(diào)整參數(shù) 完成其他棟號建模 這是參數(shù)化建模獨(dú)到的特點(diǎn) 這也是傳統(tǒng)Revit軟件所不具備的優(yōu)點(diǎn) 媒體中心 2 樓 酒店和宴會廳 2 樓及其附屬樓 實(shí)現(xiàn)對策表的第一個目標(biāo) 準(zhǔn)確建立帷幔雙曲面模型 2 導(dǎo)入鋼結(jié)構(gòu)Tekla模型 已根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際完成偏差調(diào)整 是準(zhǔn)確的模型 對齊軸網(wǎng)及標(biāo)高 對策二 BIM開料 碰撞檢查 發(fā)現(xiàn)東面帷幔與鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重碰撞 鋼桁架突出帷幔 將影響帷幔安裝 碰撞檢查 召開技術(shù)研討會 小組開會商討如何避開鋼構(gòu) 解決碰撞 經(jīng)過會議上的商討及決策 確定將東面帷幔往外側(cè)偏移 同時降低底邊標(biāo)高 執(zhí)行會議決策 調(diào)整前 調(diào)整后 可調(diào)參數(shù)模塊 按會議要求 調(diào)整參數(shù)板塊 底邊降低400mm 頂邊不變 中間鋁方管均化降低標(biāo)高 從而消除碰撞 解決碰撞 調(diào)整前 調(diào)整后 一鍵重新生成模型 無需重新建模 解決下料問題 精準(zhǔn)下料導(dǎo)出模型 進(jìn)行下料并編號 主場館共9跨帷幔 僅用6種彎弧鋁方管 共6種編號 同一種編號的鋁方管可以在相應(yīng)跨內(nèi)任一位置上使用 6種編號帷幔管 實(shí)現(xiàn)對策表的第二個目標(biāo) 最大程度減少鋁方管彎弧半徑種類 3 我們放棄從軸線定位 改從角鋼固定點(diǎn) 鋼桁架中心線定位 以較少偏差 紅色線為鋼構(gòu)與帷幔的垂直投影線 綠色標(biāo)注即為投影線長度值 從鋼構(gòu)底部桁架垂直投影到帷幔鋁方管 生成垂直距離值及定位點(diǎn) 角鋼骨架據(jù)此下料和定位 對策三 改進(jìn)定位方法 實(shí)現(xiàn)對策三目標(biāo) 求出角鋼長度及定位點(diǎn) 實(shí)際完成效果 實(shí)際完成效果 實(shí)際完成效果 實(shí)際完成效果 十 效果檢查 立面間隙不均勻 活動前后照片對比 立面間隙均勻 平面遮蓋不嚴(yán) 平面遮蓋嚴(yán)密 活動前后照片對比 排列彎弧度不足 排列彎弧度自然美觀 活動前后照片對比 對角接縫不齊 接縫整齊 活動前后照片對比 效果檢查 2017年9月20日 21日 QC小組組織甲方 監(jiān)理共同對本工程的雙曲面帷幔施工質(zhì)量以劃分區(qū)域點(diǎn)的形式進(jìn)行考核和驗(yàn)收 并用