基于BIM技術(shù)的裝配式建筑ALC外墻施工技術(shù)分析

孔 飛 （安徽富煌鋼構(gòu)股份有限公司，安徽 合肥 230786）

1 工程概況

某裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅小區(qū)總占地面積為 11.06 萬 m2，總建筑面積 35.27 萬m2，其中地上建筑面積 26.70 萬 m2，不計(jì)容建筑面積8.57萬m2。建筑容積率≤2.5，建筑密度≤25%，綠地率≥35%。該項(xiàng)目裝配式建筑為地上所有建筑，包括多棟高層住宅與公共建筑。

該項(xiàng)目住宅部分主體結(jié)構(gòu)采用鋼框架支撐體系、外圍護(hù)墻采用蒸壓加氣混凝土墻板+保溫裝飾一體板，蒸壓加氣混凝土墻板厚200mm，安裝方式為內(nèi)嵌式，通過角鋼與鉤頭螺栓將蒸壓加氣混凝土條板固定于樓面和鋼梁上，實(shí)現(xiàn)蒸壓加氣混凝土墻板的安裝施工。

2 施工技術(shù)分析

2.1 施工技術(shù)準(zhǔn)備

本項(xiàng)目施工全過程應(yīng)用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了各專業(yè)的BIM技術(shù)的施工深化設(shè)計(jì)，在項(xiàng)目施工藍(lán)圖與深化建筑信息模型已經(jīng)具備的基礎(chǔ)上，應(yīng)對蒸壓加氣混凝土條板的專項(xiàng)基礎(chǔ)模型進(jìn)行歸集并審查，確保對應(yīng)的模型范圍、模型精細(xì)度、模型高程準(zhǔn)確。

項(xiàng)目現(xiàn)場單體較多，施工作業(yè)面緊湊，對蒸壓加氣混凝土條板的堆放應(yīng)予以關(guān)注，技術(shù)總工應(yīng)當(dāng)同條板廠家進(jìn)行溝通，清楚板材的加工周期、運(yùn)輸時間，進(jìn)而在施工方案中對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌管理，借助BIM技術(shù)，對單棟樓的進(jìn)度與ALC板材的進(jìn)場時間、堆放位置進(jìn)行可視化管理。施工圖深化設(shè)計(jì)模型是以施工圖設(shè)計(jì)模型為基礎(chǔ)，進(jìn)行空間布局、優(yōu)化協(xié)調(diào)，并添加材料和設(shè)備技術(shù)參數(shù)等信息，形成施工圖深化設(shè)計(jì)模型及圖紙等成果文件。施工圖深化設(shè)計(jì)模型主要包括土建、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)。

在施工前制訂完備的施工方案，方案應(yīng)當(dāng)從組織結(jié)構(gòu)、施工方法、保障措施等方面予以完善，對配套的角鋼與輔材進(jìn)行BIM技術(shù)的深化設(shè)計(jì)，匹配對應(yīng)的材料用量，同時借助BIM可視化的技術(shù)優(yōu)勢對產(chǎn)業(yè)工人進(jìn)行三維技術(shù)交底，保證施工質(zhì)量與施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)專項(xiàng)內(nèi)容的高質(zhì)量交付。

2.2 施工工藝流程

在施工方案與施工計(jì)劃整體控制下，建立起蒸壓加氣混凝土條板的工藝流程框架圖（圖1），主要包括：結(jié)構(gòu)清理→彈線定位→確定水平向與豎向的控制線→對角鋼進(jìn)行長度拼接與焊接制作并進(jìn)行防銹工藝→ALC板材運(yùn)送及進(jìn)場驗(yàn)收→板材堆場與轉(zhuǎn)運(yùn)→板材安裝至指定位置→安裝鉤頭螺栓并焊接固定→門窗洞口加固焊接安裝→檢驗(yàn)焊縫→防銹工藝（涂刷專業(yè)防銹漆）→板材吊裝和校正平面與垂直度→配件的固定→板面破損修補(bǔ)→板縫填充專業(yè)砂漿→板縫修平。

圖1 蒸壓加氣混凝土條板施工工藝流程框架圖

在外墻安裝中，外墻上下口連接采用角鋼與鋼結(jié)構(gòu)焊接，根據(jù)對應(yīng)的受力工況確定焊縫參數(shù)。下口連接采用通長角鋼固定，基層墻板定位后外墻角鐵安裝向內(nèi)扣除墻體兩端切口尺寸，使角鋼和鉤頭螺栓可以隱藏于板材內(nèi)部，使墻面整體平整。安裝結(jié)束后切槽口用粘接劑修補(bǔ)抹平。針對蒸壓加氣混凝土條板圖集多采用內(nèi)鉤外擰，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)當(dāng)摒棄外掛腳手架的方式，將“內(nèi)鉤外擰”改為“外鉤內(nèi)擰”。

本項(xiàng)目為了控制安裝單元的整體精度，在第二步中，增加了測量校核的步驟，這一步是保證蒸壓加氣混凝土條板安裝精度的關(guān)鍵所在。

2.3 施工安裝方法

排版設(shè)計(jì)應(yīng)從窗洞邊開始，從結(jié)構(gòu)受力角度出發(fā)，拼接板不應(yīng)放在窗戶邊緣和結(jié)構(gòu)的拼接處。ALC墻板上端和鋼梁之間、下端和樓板之間、兩端和墻柱之間均留有安裝縫隙。安裝條板前，應(yīng)在板底用專用砂漿坐漿，并在結(jié)構(gòu)柱結(jié)合處、已就位的條板側(cè)面涂抹粘接劑，粘接劑應(yīng)均勻抹至呈泥鰍背狀。

ALC板材的含水率要按照規(guī)范要求嚴(yán)格控制，現(xiàn)場應(yīng)通過試驗(yàn)復(fù)測含水率，不符合要求的板材不能上墻安裝。板縫寬度不得大于5mm，采用ALC條板專業(yè)粘結(jié)劑。

相鄰板材拼縫之間的砂漿為薄層砌筑砂漿，涂層厚度3mm～5mm，粘結(jié)劑灰縫應(yīng)飽滿均勻。板材下端和樓板之間縫隙用1:3水泥砂漿填塞，板材上端和樓板之間縫隙的表面也用1:3水泥砂漿填補(bǔ)抹平，相鄰板材拼縫表面應(yīng)用專用嵌縫劑填實(shí)抹平。

板塊安裝后，應(yīng)在板塊接縫處粘貼耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布，將網(wǎng)格布壓入聚合物砂漿中。

開槽時沿板的縱向切槽，深度不大于1/3板厚，不能切斷鋼筋。當(dāng)特殊問題必須沿板的橫向切槽時，外墻板槽長不大于1/2板寬，槽深不大于20 mm，槽寬不大于30 mm，內(nèi)墻板槽深度不大于1/3板厚。

對于板材的邊角損壞，使用ALC專用修補(bǔ)材料修補(bǔ)缺失的邊角。原則上，安裝前應(yīng)檢查板件的損壞位置和程度，并對影響板件結(jié)構(gòu)耐久性的損壞部分進(jìn)行報(bào)廢或切割。修補(bǔ)時，應(yīng)將板塊損壞部分的基層清理干凈，每次修補(bǔ)的厚度不應(yīng)大于7mm。待修復(fù)板達(dá)到強(qiáng)度，用鋼齒磨片校正外形尺寸。如果在安裝過程中損壞了板角，可以在安裝完成后進(jìn)行修復(fù)。修理時，注意不要污染周圍的墻壁。

當(dāng)墻長大于6m時，需要在中間適當(dāng)部位自上鋼梁底至下鋼梁面，采用鋼管進(jìn)行ALC墻板分段，充作“構(gòu)造柱”。墻板與鋼管連接采用墻邊固定件與鋼管焊接處理。

墻板側(cè)邊與主體結(jié)構(gòu)連接處應(yīng)留10mm～20mm縫隙，縫寬滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。接著在板上端與主體結(jié)構(gòu)連接的水平板縫處采用防火材料填縫，填縫完成后，外墻板內(nèi)外兩側(cè)采用專用嵌縫劑嵌縫，然后打密封膠。其他外墻外側(cè)有凹凸槽縫隙采用加氣專用嵌縫劑嵌縫后打密封膠，內(nèi)側(cè)采用專用嵌縫劑嵌縫，其他外墻外側(cè)橫縫填塞防火材料，后塞PE棒、嵌縫劑、打密封膠，內(nèi)側(cè)采用專用嵌縫劑嵌縫。

2.4 施工重難點(diǎn)分析

2.4.1 ALC板材深化設(shè)計(jì)質(zhì)量控制

在ALC排版設(shè)計(jì)時，要充分考慮板材的高度、預(yù)留門窗處的處理以及預(yù)留合適的安裝縫隙寬度。如果拆分排布不合理，會導(dǎo)致現(xiàn)場產(chǎn)生組裝精度低、墻板穩(wěn)定性不夠、防水性能差、現(xiàn)場板材切割工作量增加等問題。

2.4.2 ALC板材外墻安裝精度控制

ALC板材為條狀，安裝過程中需要進(jìn)行逐個拼裝，拼裝過程容易產(chǎn)生施工誤差，致使外墻面水平方向和豎向上的平整度不能滿足要求。因此需要綜合考慮施工安裝和裝飾裝修，制定出合理的安裝工藝和連接技術(shù)。

2.4.3 ALC板材窗洞口與管線開槽等關(guān)鍵部位板材有效性的保證措施

ALC板本身強(qiáng)度不高，對門窗框的安裝和后期使用會產(chǎn)生不利影響，故外墻的窗戶洞口需要加固，科學(xué)合理地加固ALC墻板的孔洞也是保障外墻安裝質(zhì)量的重點(diǎn)之一。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 基于BIM技術(shù)的排版設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目全過程應(yīng)用建筑信息模型（BIM）技術(shù)，為蒸壓加氣混凝土條板深化排版技術(shù)提供了較大的支持，相較于傳統(tǒng)的平面標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)方式，以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的深化排版技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)ALC板材的精細(xì)化設(shè)計(jì)，精準(zhǔn)排版可以為后續(xù)的精準(zhǔn)切割和快速安裝提供技術(shù)支持，通過明細(xì)表與模型聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)拆分與損耗的動態(tài)分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化性，節(jié)約了板材與人工。

針對傳統(tǒng)平面設(shè)計(jì)中容易忽略的開槽位置與鋼柱變截面因素，會對后續(xù)現(xiàn)場安裝時形成阻礙或者返工，基于BIM技術(shù)的排版深化具備精細(xì)化的優(yōu)勢，有完備的管線位置與鋼柱變截面呈現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)相關(guān)部位的開槽位置優(yōu)化與鋼柱變截面處的優(yōu)化排版與提前切割。

在設(shè)計(jì)開始階段，利用Revit全專業(yè)的平臺優(yōu)勢進(jìn)行協(xié)同建造，通過對各專業(yè)的三維表達(dá)，各專業(yè)間的相互提資，形成一種實(shí)時更新、真實(shí)可靠的動態(tài)圖紙審查機(jī)制，有效避免設(shè)計(jì)過程中的錯漏碰缺。其中，可以通過建立Revit Server服務(wù)器來進(jìn)行異地協(xié)同和文件共享、管理，保證模型的正確性和實(shí)時更新，能夠更好的進(jìn)行協(xié)作。在施工過程中，通過Navisworks進(jìn)行施工進(jìn)度管理，利用輕量化的模型能夠直觀看到項(xiàng)目的進(jìn)度情況，輔助現(xiàn)場進(jìn)度管理。利用Navisworks將驗(yàn)收報(bào)告、設(shè)計(jì)變更單等重要文件與模型進(jìn)行綁定，提高資料管理的可靠性與便捷性。

在深化設(shè)計(jì)階段，按照“多組合、少規(guī)格”的原則及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行拆分，把施工圖模型中連續(xù)的墻體、樓板等模型構(gòu)件拆分為工廠可以生產(chǎn)的獨(dú)立構(gòu)件，然后按照設(shè)計(jì)圖紙對其進(jìn)行加工，完成預(yù)制構(gòu)件連接構(gòu)造和預(yù)制構(gòu)件配筋設(shè)計(jì)等工作。借助三維BIM技術(shù)模型來進(jìn)行構(gòu)建的拆分設(shè)計(jì)，可以直觀地呈現(xiàn)組件之間的相互關(guān)系和連接方式，在有效完成拆分設(shè)計(jì)的同時，消除了二維平面設(shè)計(jì)過程中所隱含的設(shè)計(jì)缺漏與盲區(qū)，減少設(shè)計(jì)錯誤的發(fā)生，提高設(shè)計(jì)精度，同時利用BIM模型進(jìn)行深化設(shè)計(jì)能夠避免數(shù)據(jù)的遺失，從而保障了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的有效傳遞與歸檔。同時區(qū)別于傳統(tǒng)平面化的圖紙，三維模型精細(xì)化設(shè)計(jì)完成后，可以進(jìn)行基于幾何形替的擴(kuò)展應(yīng)用，例如凈高分析與碰撞檢測等，通過這些拓展應(yīng)用，可以有效優(yōu)化整體效益、減少不必要的浪費(fèi)，同時提升了裝配式建筑的整體質(zhì)量。

3.2 基于BIM技術(shù)的可視化交底技術(shù)

本項(xiàng)目在BIM技術(shù)排版的基礎(chǔ)上，應(yīng)用BIM技術(shù)可視化的技術(shù)特征，將施工流程與施工要點(diǎn)通過可視化的方式（圖2）呈現(xiàn)給蒸壓加氣混凝土條板安裝工人，輔助技術(shù)交底工作，提高技術(shù)交底的工作效率，同時，可視化的成果更能讓人記住，進(jìn)而保證外墻安裝作業(yè)的安裝效率和安裝質(zhì)量。

圖2 蒸壓加氣混凝土條板施工動畫

3.3 基于BIM技術(shù)的板材工程量統(tǒng)計(jì)技術(shù)

圖3 窗洞口加固節(jié)點(diǎn)圖及現(xiàn)場圖

建筑信息模型（BIM）技術(shù)的一大特點(diǎn)是數(shù)據(jù)與模型聯(lián)動，通過拆分模型，賦予三維模型數(shù)據(jù)特征，并借助BIM技術(shù)的明細(xì)表功能，對相應(yīng)板材的類型與方量進(jìn)行實(shí)時統(tǒng)計(jì)并核算工程量與損耗量，對不同拆分方案狀態(tài)下的損耗量進(jìn)行動態(tài)比對，確定最優(yōu)拆分方案。在拆分方案的基礎(chǔ)上，同時可以對板材的工程量快速統(tǒng)計(jì)、快速出表，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與量的整體統(tǒng)一。

3.4 關(guān)鍵部位加固措施

洞口下部應(yīng)設(shè)置混凝土壓頂，并配置鋼筋，壓頂伸入兩邊側(cè)墻。將扁鐵預(yù)先打孔，置于ALC板材側(cè)邊居中位置，扁鐵上間隔固定膨脹螺栓，窗洞口四周相鄰扁鐵焊接成框，焊接方式為滿焊，豎向扁鐵要延伸至上方鋼梁及下方樓板處，并連接成為整體。

4 應(yīng)用總結(jié)

該工程采用鋼結(jié)構(gòu)支撐為主體結(jié)構(gòu)，蒸壓加氣混凝土條板作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用方案是近年來裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展的范例，具有很好的啟發(fā)作用，該項(xiàng)組合技術(shù)也在逐步發(fā)展。本文通過BIM技術(shù)，對ALC相關(guān)的排版深化、精度控制等方面進(jìn)行了應(yīng)用分析，對降低板材損耗率與節(jié)約人工、提高板材全流程的效率有著重要作用，另一方面，也為BIM技術(shù)場景化的落地應(yīng)用提供了思路。