裝配式鋼結(jié)構(gòu)迷彩彩鋼屋面應(yīng)用BIM施工技術(shù)研究

王麗紅

（山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原030013）

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，居民的環(huán)保意識(shí)也越來(lái)越強(qiáng)，隨之而來(lái)的是我國(guó)勞動(dòng)力價(jià)格持續(xù)上漲，建筑行業(yè)面對(duì)的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)壓力也越來(lái)越大。為了提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，新工業(yè)裝配式建筑的運(yùn)用也應(yīng)運(yùn)而生，建筑業(yè)逐漸將建筑鋼結(jié)構(gòu)作為第一首選。由于施工項(xiàng)目的特殊性，迷彩彩鋼板在軍事化領(lǐng)域的應(yīng)用非常突出，迷彩鋼板屋面對(duì)高水平結(jié)構(gòu)技術(shù)和視覺(jué)質(zhì)量效果要求更高，特別是在大面積運(yùn)用彩鋼屋面時(shí)，不同于常規(guī)迷彩彩鋼屋面的直接復(fù)制和運(yùn)用。迷彩鋼屋面的施工將迷彩圖案大面積匹配，增加了一些技術(shù)難度，對(duì)于圖案對(duì)接、色彩對(duì)接、屋頂坡度和防水細(xì)節(jié)等施工步驟給施工帶來(lái)了巨大的技術(shù)難題。

1 工藝原理

施工人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙施工作業(yè)，充分應(yīng)用BIM技術(shù)，將其用于調(diào)用裝配庫(kù)與節(jié)點(diǎn)庫(kù)來(lái)實(shí)施三維建模工作，記錄組件與節(jié)點(diǎn)的參數(shù)信息，并對(duì)每個(gè)組件進(jìn)行分類、計(jì)算和匯總，以供工廠處理。使用BIM技術(shù)，依據(jù)預(yù)選的圖案放置彩鋼板，完成樣式的排版設(shè)計(jì)，完成后，對(duì)圖案區(qū)域內(nèi)放置的彩鋼板進(jìn)行排序分類和編號(hào)，最后要根據(jù)編號(hào)匯總，打印出彩鋼板消耗總量統(tǒng)計(jì)信息，然后根據(jù)加工生產(chǎn)要求嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行生產(chǎn)工作，以保證屋面的包裝效果、對(duì)接、配花等屋頂迷彩彩鋼板的微觀結(jié)構(gòu)[1]。

建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)是新時(shí)期社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，緩解資源和能源短缺，促進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在裝配式迷彩彩鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中，必須遵循可持續(xù)性的原則，改變傳統(tǒng)建筑粗放式的建筑設(shè)計(jì)模式，使其實(shí)現(xiàn)資源的高效利用，從而滿足綠色環(huán)保建筑的建設(shè)要求。建筑材料可以重復(fù)使用，避免造成資源浪費(fèi)，并完全可以實(shí)現(xiàn)回收利用。堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展原則，特別是在社會(huì)變革的關(guān)鍵階段，使企業(yè)能夠高效降低能耗和成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 關(guān)鍵技術(shù)

建筑設(shè)計(jì)從整體上充滿了對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)的控制把握，以滿足人們對(duì)于建筑物美觀性、實(shí)用性和綠色環(huán)保的需求。局部節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、建筑平面與空間設(shè)計(jì)、細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、外墻外觀設(shè)計(jì)是建筑整體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在規(guī)劃階段工程師應(yīng)充分考慮減少現(xiàn)場(chǎng)施工，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查將創(chuàng)建一個(gè)符合當(dāng)?shù)噩F(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)方案，以滿足現(xiàn)代人對(duì)房屋審美的要求。完成裝配式鋼結(jié)構(gòu)自上而下的整體調(diào)整[2]，為各種水、電、暖交流設(shè)備的一體化奠定基礎(chǔ)，滿足綜合裝修要求。將各種設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于外部設(shè)計(jì)和外墻設(shè)計(jì)，提高建筑美學(xué)，滿足殼壁蓄熱、保溫和裝飾一體化的需求。蓄熱和隔音降低了外部噪聲對(duì)建筑產(chǎn)生的不良影響，降低了建筑能耗和內(nèi)外墻板建筑的能耗，特別是在門窗洞口處設(shè)計(jì)了接縫位置，以達(dá)到雙重防水的組合設(shè)計(jì)方法。金屬零件的實(shí)際功能也必須在設(shè)計(jì)中得到增強(qiáng)，并且必須在工廠階段明確指定包含零件的具體位置。重視滲漏問(wèn)題和接縫設(shè)計(jì)，防止建筑施工中出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏的情況。

2.1 排版深化設(shè)計(jì)以及工業(yè)化生產(chǎn)

這個(gè)項(xiàng)目是軍用車庫(kù)項(xiàng)目，是鋼結(jié)構(gòu)建筑。偽裝鋼板用于車庫(kù)屋頂。施工前利用BIM、Revit、Tekla等類型的設(shè)計(jì)軟件對(duì)鋼結(jié)構(gòu)、屋面彩鋼板進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。建模軟件用一套鋼結(jié)構(gòu)件和屋面板的圖案和類型進(jìn)行分類和編號(hào)，使制造商能夠工業(yè)化制造鋼結(jié)構(gòu)件和屋面板。

2.2 應(yīng)用BIM進(jìn)行三維、4D演示可視化交底

鋼結(jié)構(gòu)安裝接頭復(fù)雜，施工技術(shù)難度系數(shù)較高，迷彩彩鋼板的迷彩圖案對(duì)接，迷彩彩鋼屋面細(xì)部接頭和配花的完整性，運(yùn)用BIM施工技術(shù)能夠在工人建造之前用于3D視覺(jué)技術(shù)展示和4D演示。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)與彩鋼屋面關(guān)鍵程序，如主要工作程序、詳細(xì)的施工實(shí)踐和流程層次關(guān)系等等，特別是復(fù)雜零件的可視化施工模擬，BIM技術(shù)可以以標(biāo)準(zhǔn)化的方式指導(dǎo)施工進(jìn)行[3]。能夠讓迷彩彩鋼屋面的美觀性得到保證，同時(shí)確保排水順暢，提高路面覆蓋效率和建設(shè)精度。它顯著提高了施工質(zhì)量，并且減少了材料損失，節(jié)約了材料資源，有效降低了施工成本，限制選擇材料限制，降低二次加工。

2.3 嚴(yán)格控制生產(chǎn)質(zhì)量

結(jié)合本此工程的特定要求，再結(jié)合實(shí)際中鋼結(jié)構(gòu)和迷彩彩鋼屋面的建筑特點(diǎn)以及施工難點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)完成裝配式建筑的組裝工作，使建筑在合同期內(nèi)能夠高質(zhì)量、高效率地順利完成，為人們的首個(gè)樣板工程奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)，總結(jié)上述BIM虛擬化結(jié)構(gòu)及樣板工程實(shí)際操作中的相關(guān)問(wèn)題并加以解決，嚴(yán)格按照實(shí)際的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行大規(guī)模施工，減少返工現(xiàn)象的發(fā)生。

安裝制造裝配式構(gòu)件時(shí)，建議保持統(tǒng)一的建筑標(biāo)準(zhǔn)，利用科學(xué)的計(jì)算裝配式構(gòu)件的承載力，確定其具體的結(jié)構(gòu)形狀。特別是地震多發(fā)地區(qū)，必須全面實(shí)施抗震設(shè)計(jì)，以達(dá)到實(shí)際要求的抗震標(biāo)準(zhǔn)和要求，避免因地震災(zāi)害造成嚴(yán)重的破壞。計(jì)算裝配式構(gòu)件的承載力是有效防止施工過(guò)程中變形和開(kāi)裂的重要任務(wù)。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)中不宜采用帶臨時(shí)支撐的預(yù)埋稱重部件，這相對(duì)程度上增加了工程量，影響施工周期。當(dāng)采用這種類型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，還需要控制各種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵點(diǎn)。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)和屋面迷彩板細(xì)部節(jié)點(diǎn)施工

車庫(kù)垂直支撐運(yùn)用鋼柱和鋼筋混凝土的框架柱連接支撐，鋼柱通過(guò)組裝、焊接和基本內(nèi)置地腳螺栓以工廠標(biāo)準(zhǔn)化的方式可靠連接。牢固地安裝鋼柱，將其與鋼棒混合。在現(xiàn)場(chǎng)組裝過(guò)程中，橫梁的角部、相位和下翼是固定的，拼接用作耳板。如果板在適當(dāng)?shù)奈恢茫蛊溥B接到螺栓上，以防止現(xiàn)場(chǎng)焊接，從而提高安裝效率并方便現(xiàn)場(chǎng)施工。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙規(guī)范進(jìn)行工廠化生產(chǎn)。在現(xiàn)場(chǎng)將側(cè)槽推到指定的安裝區(qū)域后，將制造角的鋼排水管焊接到施工現(xiàn)場(chǎng)的底部，并在每個(gè)排水管的中間焊接兩部分和一部分。將角鋼預(yù)焊接到排水管底部。通過(guò)放置側(cè)槽來(lái)最小化接縫間距，防止尺寸偏移，并避免影響排水和排水外觀。點(diǎn)焊、固定、焊前焊接，應(yīng)注意焊接質(zhì)量。電極由與側(cè)槽相同的材料制成，并且其直徑可以等于板的直徑。

3 質(zhì)量控制

3.1 鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制

由于其施工速度快、重量輕、強(qiáng)度高，鋼結(jié)構(gòu)越來(lái)越多地被用于大型工廠、體育場(chǎng)館、立體建筑和摩天大樓。在不考慮設(shè)計(jì)因素的情況下，鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制主要分為兩個(gè)方面。鋼柱必須使用直線升降機(jī)和配套方法提升。安裝錨碇拱頂后，必須首先調(diào)整標(biāo)高，然后調(diào)整水平位移，最后調(diào)整垂直偏差，重復(fù)上述程序，直到調(diào)整完成。在安裝過(guò)程中，每排都應(yīng)進(jìn)行足夠的控制，確保良好的開(kāi)口。同時(shí)，必須加強(qiáng)鋼柱安裝[4]的垂直和高度控制，以確保符合規(guī)范。

①零件應(yīng)平整堅(jiān)硬，水應(yīng)儲(chǔ)存不積聚，并根據(jù)型號(hào)、類型和安裝順序儲(chǔ)存在不同的區(qū)域。底部應(yīng)該有足夠的支撐面，以防止下沉、擠壓和變形；②進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的零件必須嚴(yán)格按計(jì)劃進(jìn)行檢查，包括尺寸、節(jié)點(diǎn)板位置、孔縫、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格、型號(hào)和數(shù)量以及焊接形狀。不符合條件的需要進(jìn)行二次修理；③鋼柱的安裝高度和位移控制、初始校準(zhǔn)、與高強(qiáng)度螺栓的連接、校準(zhǔn)、鋼梁安裝過(guò)程中的固定觀察，連接位置螺栓，緊固和校準(zhǔn)及復(fù)驗(yàn)高強(qiáng)度螺栓，按圖紙要求更換頂部和底部焊接，焊接腹板測(cè)量和復(fù)驗(yàn)；④鋼柱提升完成后，需要安裝鋼梁，并通過(guò)焊接固定，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

3.2 彩鋼板質(zhì)量控制

彩鋼板的結(jié)構(gòu)很容易熟練地掌握，而細(xì)節(jié)的處理就顯得尤為重要。坡度小于1:2的屋面頂部可防止有風(fēng)時(shí)水從蓋板或閃爍板下進(jìn)入建筑物。可在放置彩色鋼板之前或鋼板施工完成時(shí)安裝封邊裝置。采用彩鋼板必須由專業(yè)生產(chǎn)公司通過(guò)專業(yè)生產(chǎn)工藝生產(chǎn)，其質(zhì)量必須符合國(guó)家質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。彩色鋼板有多種涂層和鍍層。在選擇合適的迷彩彩鋼板時(shí)，必須根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境和工程要求，結(jié)合經(jīng)濟(jì)和技術(shù)因素進(jìn)行考慮。需要根據(jù)工業(yè)或民用建筑的環(huán)境、要求、使用特征和裝飾特征、關(guān)鍵和次要位置、投資能力和資本回報(bào)要求來(lái)估計(jì)板的生命周期，確定更合適的顏色板。

①進(jìn)入彩鋼板后檢查鋼板形狀、尺寸、數(shù)量等。并將其分類到一個(gè)區(qū)域中；②彩鋼板掛在橫梁上時(shí)要減速；③外彩鋼板使用工具裝卸，嚴(yán)禁含有鋼絲繩；④放置彩鋼板前，清除影響彩鋼板與鋼梁緊密接觸的標(biāo)量表面灰塵、油漆、鐵銹及平面障礙物；⑤根據(jù)BIM設(shè)計(jì)的布置，從鋼梁的彩鋼板位置跳下，取決于板布置所需的數(shù)量，取決于翻轉(zhuǎn)尺寸；⑥切割彩色鋼板時(shí)，使用專用刀具，保證切割質(zhì)量；⑦安裝彩鋼板時(shí)，根據(jù)地面實(shí)際情況，隨時(shí)調(diào)整平面進(jìn)行點(diǎn)焊；⑧在定位彩鋼板之后，彩鋼板優(yōu)選地連接到螺釘，以便不移動(dòng)或彼此分離。螺釘應(yīng)該偏離300mm。

4 總結(jié)

如今，裝配式鋼結(jié)構(gòu)是綠色建筑行業(yè)的必然趨勢(shì)，是一種極其常見(jiàn)的綠色建筑結(jié)構(gòu)形式，有效地加快了施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)了和自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。事實(shí)上，在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程中，我們必須遵循發(fā)展的普遍性和可持續(xù)性的基本原則。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，深化建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)計(jì)工作。在整個(gè)部署過(guò)程中，使用軟件服務(wù)和云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建基于云的BIM模型。通過(guò)集成協(xié)作，可以完全改善信息共享和重用，并將質(zhì)量問(wèn)題有效地轉(zhuǎn)移到各個(gè)層面。這種方法比傳統(tǒng)的文檔記錄更加直觀和簡(jiǎn)便，并且可以加速質(zhì)量問(wèn)題調(diào)整的發(fā)展。