基于BIM技術的超大空間ALC墻板施工技術

【摘要】通過對基于BIM技術的ALC墻板排版與超大空間ALC內墻板小型機械吊裝施工的互相結合，闡明了基于BIM技術的超大空間ALC內墻板施工技術的技術特點、適用范圍、技術原理、工藝流程及施工要點等，相關的方法和流程可以適用于其他類似工程。

【關鍵詞】超大空間； BIM技術； ALC墻板排版

【中圖分類號】TU767.4A

0 引言

目前各新建工業廠房多數具有面積大、跨度大、層高高、樓面荷載大等特點，從而形成了工業廠房的超大空間特征。加之各地政府對工業廠房裝配率的要求越來越高，對施工工期的要求也越來越緊迫，這就對傳統的墻體施工方法提出了很大的挑戰，如果繼續沿用傳統加氣混凝土砌塊+濕作業的方法進行墻體砌筑作業，必然無法保證工程目標，故在超大空間內安裝ALC墻板就成為越來越多設計人員的選擇方案。

1 施工技術特點

使用ALC（Autoclaved Lightweight Concrete）墻板，可以大大減少濕作業，且墻板尺寸大，也可以大大減少材料搬運的工耗、省去操作腳手架搭拆、鋼筋混凝土圈梁/構造柱施工、墻體抹灰等工序。在ALC墻板施工之前，結合利用BIM技術生成的綜合管線圖紙，在ALC墻板相應的位置預留孔洞，避免墻板的鋼梁/鋼柱與管線碰撞；另外可對不同尺寸的洞口采取不同的整合優化、加固方案，大大提高洞口加固方案的針對性，大大提高了施工速度、消除了墻體預留洞口的返工。本方法可大大減少墻體施工工期，效果顯著、推廣性強。

2 適用范圍

課題的研究適用于疫苗類生產廠房、工期緊張且管線復雜的各行業超大空間生產廠房內隔墻施工，特別是疫苗類生產廠房的內隔墻施工。

3 項目概況

北京某研究所有限責任公司的北京公司108號樓建設項目（108號疫苗生產廠房），位于北京經濟技術開發區河西區X67F1地塊，南側為新鳳河路，北側緊鄰已有連廊，東西兩側均為廠內道路。本項目為國內新冠疫苗車間、原液車間，為國內其他疫苗車間提供原液，目前為止是全球最大P3實驗室，建成后年產20億只新冠疫苗。車間主體為四層鋼結構，局部五層。其中三層為新冠原液核心區，面積為3600 m2，一層為動力區，二層為濃縮純化，四層為細胞培養。

地基基礎形式采用灌注樁樁基礎，結構形式采用鋼框架-支撐結構形式，設置了承載型屈曲約束支撐組合扭剪切阻尼器。建筑平面尺寸為54 m×64 m，基本柱網8 m×8 m，鋼柱主要為800 mm×800 mm×36 mm×36 mm、700 mm×700 mm×28 mm×28 mm、600 mm×600 mm×22 mm×22 mm等、鋼梁主要為800 mm×400 mm×18 mm×32 mm、800 mm×350 mm×16 mm×25 mm、700 mm×400 mm×16 mm×28 mm等。建筑高度為31.20 m，地上4層，首層高度7.98 m、二～四層高7.5m、出屋面層層高3.8m。

4 施工技術原理

現在我國比較常用的內隔墻施工方法，均是采用加氣混凝土砌塊砌筑，涉及到門窗洞口等部位都需要按規范要求設置鋼筋混凝土的構造柱、圈梁，對于寬度大于300 mm的洞口需要設置鋼筋混凝土的洞口過梁，有鋼筋制作及安裝、植筋、模板支設、混凝土澆筑、抹灰等工序，施工工序復雜、所需工期長。

土建墻體施工時的墻體留洞多以建筑平面圖上的預留洞設計為依據，而生產廠房涉及到的機電專業的穿墻管道、橋架、風管等多且復雜，多數會出現管道碰撞、臨時調整等情況，原土建專業預留的洞口就不能發揮作用。

目前ALC墻長的最長能到6 m，對于層高或是墻長超過6 m的超大空間生產廠房，圖集中并未給出明確做法，通常做法是通過設置比墻厚略小的鋼柱或是鋼梁來保證整個墻體的穩定性。但若有預留洞口與ALC墻板上的鋼柱、鋼梁位置碰撞的情況，則需要對鋼柱的位置、鋼梁的標高進行調整。

故在ALC墻板施工之前，首先利用BIM技術對ALC墻板的施工進行建模，生成可視化的模型。利用BIM技術生成的綜合管線圖紙，并在內隔墻相應的位置反映出預留孔洞。運用BIM技術的優勢，將預留洞口布置圖與之前的ALC墻板排版圖進行碰撞檢查，生成用于指導現場施工的BIM排版圖、墻板安裝圖。

利用H型鋼梁的下翼緣作為支持，安裝固定小型電動葫蘆，實現快速安全的吊升ALC墻板、附加鋼梁、鋼柱，完成自重較大整板就位安裝和安裝高度較高墻板的就位安裝以及為保證墻體穩定性而附加的鋼梁、鋼柱的就位安裝。小型電動葫蘆通過可調夾具與主框架鋼梁連接，可調夾具可根據H鋼梁的寬度進行調節，可調夾具一端插入到電動葫蘆頂部的固定裝置中，另一端卡住H鋼梁的下翼緣板。待吊裝就位后，可松開夾具將電動葫蘆快速移動至下一個安裝部位固定，加快墻板及鋼梁鋼柱的安裝速度。

本施工技術的技術優勢如下：

（1）基于BIM技術對鋼梁、鋼柱的位置進行調整。根據原建筑平面圖并利用BIM技術，生成ALC墻板排版圖，初步確定超大空間下的鋼梁、鋼柱位置，以及墻體留洞位置，然后結合利用BIM技術生成的機電各管線墻體留洞圖，對鋼梁、鋼柱的平面位置和標高進行調整，既要避免鋼梁高度超過6 m、鋼柱間距超過6 m，又要避讓洞口位置，實現基于BIM技術的鋼梁、鋼柱位置的調整。

（2）基于BIM技術對洞口進行優化。充分發揮BIM技術空間管理的優勢，對機電專業的各類管線進行建模和碰撞檢測、調整，從而生成BIM管線綜合排布圖。根據已經確認的最優的BIM管線綜合排布圖，再結合ALC墻板的初版排版圖，將需要穿過ALC墻上的各管線的預留洞口，與ALC墻板的排版圖進行碰撞檢查，將終版預留洞口反映到ALC墻板的排版圖上。多個洞口重合、集中出現的位置，以此區域洞口的最大外邊線為邊界進行加固和預留。對寬度不大于1500 mm的洞口，洞口上部墻板通過橫板墻板解決，減少鋼材用量；對于寬度大于1500 mm的洞口或是多個洞口處于基本同一標高，采用增加鋼柱鋼梁的方式，避免墻板整體失穩；對于門扇較重的防火門洞口，增加鋼柱，防止后期防火門在使用過程中出現固定不牢的問題。從而保證各管線順利穿墻，避免返工、后開洞等問題發生。

（3）基于BIM技術的精細化提高采購精準度。充分利用BIM技術，實現ALC墻板的可視化建模，墻板的規格、排布、洞口位置、加固措施等實現了可視化，作到一目了然。在實際施工之前BIM技術能夠準確的計算出不同長度、厚度的數量，自動生成墻板需求數，實現對墻板、鋼柱、鋼梁等材料的具體采購數量進行準確估算，形成數量準確的物資采購清單，將施工進度計劃、現場施工進度和物資采購清單緊密結合，制定滿足現場進度需要的采購計劃，分批次采購，隨采隨進、隨進隨用，減少材料占用場地和工作面，提高采購精準度、降低采購成本、降低材料二次倒運成本。

（4）超大空間鋼結構廠房ALC墻板附加鋼梁、鋼柱的快速安裝。利用H型鋼梁的下翼緣作為支持，安裝固定小型電動葫蘆，實現快速安全的完成附加鋼梁、鋼柱的就位安裝。小型電動葫蘆通過可調夾具與主框架鋼梁連接，可調夾具可根據H鋼梁的寬度進行調節，可調夾具一端插入到電動葫蘆頂部的固定裝置中，另一端卡住H鋼梁的下翼緣板。一塊板吊裝就位后，可松開夾具將電動葫蘆快速移動至下一墻板的安裝部位固定，加快墻板的安裝速度。

（5）超大空間鋼結構廠房ALC內墻板快速提升就位安裝。利用H型鋼梁的下翼緣作為支持，安裝固定小型電動葫蘆，實現快速安全的吊升ALC墻板，完成6 m整板就位安裝和附加鋼梁以上部分小板的就位安裝。

5 工藝流程及施工要點

施工流程如圖1所示。

5.1 主要施工工序

（1）工序01：根據機電各專業的管線圖紙通過BIM技術生成BIM版的綜合管線（圖2）。

（2）工序02-1：通過BIM軟件可直觀查看管線穿墻的情況（圖3）。

（3）工序02-2： 根據建筑平面圖，生成ALC墻板排版（圖4）。

（4）工序03-1：將各管線的穿墻情況反映到墻板排版圖上，從而生成墻體留洞（圖5）。

（5）工序03-2：利用BIM軟件，將BIM留洞與初版ALC墻板排版碰撞檢查（圖6、圖7）。

（6）工序04：經過碰撞檢查后，經多次調整，最后形成ALC墻板排版圖最終版（圖8、圖9）。

5.2 施工要點

5.2.1 土建專業BIM排版

（1）了解熟悉設計圖紙，了解層高、門窗洞口、構造柱、圈梁等相關要求。

（2）BIM工程師根據墻板安裝方式、規格尺寸、組砌方式等相關信息，先出一版排版圖。

（3）BIM工程師以ALC墻板的常規尺寸、常規做法等進行排版，此版排版圖為初版排版圖；如：對超大空間優先選用墻板長度為6 m的板材做為第一節板，鋼圈梁以上的部分因為要吊裝，盡量減少長度、方便安裝。

（4）BIM工程師將建筑平面圖上已有的預留洞口等相關信息，反映在初版排版圖上。

5.2.2 機電專業BIM排版

（1）已經具有機電各專業的管線圖，而且管線已確定。

（2）BIM工程師根據各專業的管線圖，對各專業的管線進行建模、碰撞檢查、調整、優化排布，生成BIM的管線綜合排布圖。

（3）根據BIM管線綜合排布圖，將需要穿墻的管線標出，將管線所需要的墻體預留洞口確定好大小、標高等信息。

（4）BIM工程師根據管線綜合排布圖，出具一版經空間管理優化后的墻體留洞圖。

5.2.3 終版ALC墻板排版圖

（1）BIM工程師根據管線綜合排布圖出的的墻體留洞圖與ALC墻板初版排版圖進行碰撞檢查。

（2）以滿足管線排布和ALC墻板施工這兩條原則，對影響管線的鋼柱、鋼梁等進行調整。

（3）如：一般鋼柱的間距、鋼梁的高度都是6 m，排版時要根據BIM留洞圖的實際情況進行調整，比如將鋼梁標高降低600 mm以避讓管線留洞，這時就需要將此處的墻板長度由之前的6 m調整為5.4 m。

（4）一般要經過幾輪相互調整，形成終版的ALC墻體排版圖，用以真正指導現場施工。

（5）根據終版排版圖，對于非標準長度的墻板，可以在墻板加工廠按排版的長度要求進行生產，減少現場的切割、減少墻板浪費，提高墻板的利用率。

5.2.4 采購控制要點

（1）基于BIM技術，根據最終版排圖，可以出具詳盡的材料清單，諸如：各規格的墻板數量、各規格的鋼梁、鋼柱數量，以及U型卡等相關連接件的數量。

（2）對于在墻板加工廠能夠加工制作的不同長度，由加工廠定制加工。

（3）根據現場進度情況，結合施工進度計劃和材料清單，分批次編制采購計劃，實現施工進度計劃、現場施工進度和物資采購清單結合統一。從而提高采購精準度、降低采購成本、降低材料二次倒運成本。

5.2.5 現場施工要點

（1）墻板的安裝順序宜從洞口向兩側依次進行，無洞口處可從一端向另一端進行。

（2）對于寬度B＞1500 mm的洞口，在洞口兩側及頂部增加鋼柱、鋼梁。

（3）對于600 mm＜B≤1500 mm的洞口，可采用將洞口上部的墻板改為橫板。或是在洞口四周增加帶空心銷釘的扁鋼加固。

（4）對于寬度B＜600 mm的洞口，可不用加固。

（5）對防火門等門扇較重大的門洞口，在洞口兩側及頂部增加鋼柱、鋼梁。

（6）對于個別需要調整的墻板，可以在現場用砂輪鋸切割，在長度或高度方向按凈空的實際情況再減去30 mm的安裝縫隙。

6 結束語

本施工技術應用于北京某研究所的北京公司108號樓建設項目（108號疫苗生產車間）項目。通過本技術的實施，大大提高了內隔墻的施工效率、大大縮短了內隔墻的施工工期。由于減少了墻面抹灰作業，可以直接在ALC墻板上批涂膩子；減少了鋼筋混凝土構造柱、圈梁、過梁的施工作業，節能環保，符合綠色施工的要求。同時為后期機電各專業的穿墻管道、橋架、風管等提供了工作面；從而對實現整體工期做出了突出貢獻，取得了非常良好的經濟效益和社會效益，值得廣泛推廣。

參考文獻

［1］ 唐細明.基于BIM技術的裝配式超高ALC板內墻施工技術［J］.住宅與房地產，2019（10）：157.

［2］ 蒸壓加氣混凝土砌塊、板材構造：13J104［S］.