基于BIM技术的装配式建筑ALC外墙施工技术分析
时间：2023-05-31 20:00:18 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
孔 飞 （安徽富煌钢构股份有限公司，安徽 合肥 230786）
某装配式钢结构住宅小区总占地面积为 11.06 万 m2，总建筑面积 35.27 万m2，其中地上建筑面积 26.70 万 m2，不计容建筑面积8.57万m2。建筑容积率≤2.5，建筑密度≤25%，绿地率≥35%。该项目装配式建筑为地上所有建筑，包括多栋高层住宅与公共建筑。
该项目住宅部分主体结构采用钢框架支撑体系、外围护墙采用蒸压加气混凝土墙板+保温装饰一体板，蒸压加气混凝土墙板厚200mm，安装方式为内嵌式，通过角钢与钩头螺栓将蒸压加气混凝土条板固定于楼面和钢梁上，实现蒸压加气混凝土墙板的安装施工。
2.1 施工技术准备
本项目施工全过程应用BIM技术，实现了各专业的BIM技术的施工深化设计，在项目施工蓝图与深化建筑信息模型已经具备的基础上，应对蒸压加气混凝土条板的专项基础模型进行归集并审查，确保对应的模型范围、模型精细度、模型高程准确。
项目现场单体较多，施工作业面紧凑，对蒸压加气混凝土条板的堆放应予以关注，技术总工应当同条板厂家进行沟通，清楚板材的加工周期、运输时间，进而在施工方案中对相关内容进行统筹管理，借助BIM技术，对单栋楼的进度与ALC板材的进场时间、堆放位置进行可视化管理。施工图深化设计模型是以施工图设计模型为基础，进行空间布局、优化协调，并添加材料和设备技术参数等信息，形成施工图深化设计模型及图纸等成果文件。施工图深化设计模型主要包括土建、钢结构、机电等专业。
在施工前制订完备的施工方案，方案应当从组织结构、施工方法、保障措施等方面予以完善，对配套的角钢与辅材进行BIM技术的深化设计，匹配对应的材料用量，同时借助BIM可视化的技术优势对产业工人进行三维技术交底，保证施工质量与施工进度，实现专项内容的高质量交付。
2.2 施工工艺流程
在施工方案与施工计划整体控制下，建立起蒸压加气混凝土条板的工艺流程框架图（图1），主要包括：结构清理→弹线定位→确定水平向与竖向的控制线→对角钢进行长度拼接与焊接制作并进行防锈工艺→ALC板材运送及进场验收→板材堆场与转运→板材安装至指定位置→安装钩头螺栓并焊接固定→门窗洞口加固焊接安装→检验焊缝→防锈工艺（涂刷专业防锈漆）→板材吊装和校正平面与垂直度→配件的固定→板面破损修补→板缝填充专业砂浆→板缝修平。
图1 蒸压加气混凝土条板施工工艺流程框架图
在外墙安装中，外墙上下口连接采用角钢与钢结构焊接，根据对应的受力工况确定焊缝参数。下口连接采用通长角钢固定，基层墙板定位后外墙角铁安装向内扣除墙体两端切口尺寸，使角钢和钩头螺栓可以隐藏于板材内部，使墙面整体平整。安装结束后切槽口用粘接剂修补抹平。针对蒸压加气混凝土条板图集多采用内钩外拧，装配式钢结构建筑应当摒弃外挂脚手架的方式，将“内钩外拧”改为“外钩内拧”。
本项目为了控制安装单元的整体精度，在第二步中，增加了测量校核的步骤，这一步是保证蒸压加气混凝土条板安装精度的关键所在。
2.3 施工安装方法
排版设计应从窗洞边开始，从结构受力角度出发，拼接板不应放在窗户边缘和结构的拼接处。ALC墙板上端和钢梁之间、下端和楼板之间、两端和墙柱之间均留有安装缝隙。安装条板前，应在板底用专用砂浆坐浆，并在结构柱结合处、已就位的条板侧面涂抹粘接剂，粘接剂应均匀抹至呈泥鳅背状。
ALC板材的含水率要按照规范要求严格控制，现场应通过试验复测含水率，不符合要求的板材不能上墙安装。板缝宽度不得大于5mm，采用ALC条板专业粘结剂。
相邻板材拼缝之间的砂浆为薄层砌筑砂浆，涂层厚度3mm～5mm，粘结剂灰缝应饱满均匀。板材下端和楼板之间缝隙用1:3水泥砂浆填塞，板材上端和楼板之间缝隙的表面也用1:3水泥砂浆填补抹平，相邻板材拼缝表面应用专用嵌缝剂填实抹平。
板块安装后，应在板块接缝处粘贴耐碱玻璃纤维网格布，将网格布压入聚合物砂浆中。
开槽时沿板的纵向切槽，深度不大于1/3板厚，不能切断钢筋。当特殊问题必须沿板的横向切槽时，外墙板槽长不大于1/2板宽，槽深不大于20 mm，槽宽不大于30 mm，内墙板槽深度不大于1/3板厚。
对于板材的边角损坏，使用ALC专用修补材料修补缺失的边角。原则上，安装前应检查板件的损坏位置和程度，并对影响板件结构耐久性的损坏部分进行报废或切割。修补时，应将板块损坏部分的基层清理干净，每次修补的厚度不应大于7mm。待修复板达到强度，用钢齿磨片校正外形尺寸。如果在安装过程中损坏了板角，可以在安装完成后进行修复。修理时，注意不要污染周围的墙壁。
当墙长大于6m时，需要在中间适当部位自上钢梁底至下钢梁面，采用钢管进行ALC墙板分段，充作“构造柱”。墙板与钢管连接采用墙边固定件与钢管焊接处理。
墙板侧边与主体结构连接处应留10mm～20mm缝隙，缝宽满足结构设计要求。接着在板上端与主体结构连接的水平板缝处采用防火材料填缝，填缝完成后，外墙板内外两侧采用专用嵌缝剂嵌缝，然后打密封胶。其他外墙外侧有凹凸槽缝隙采用加气专用嵌缝剂嵌缝后打密封胶，内侧采用专用嵌缝剂嵌缝，其他外墙外侧横缝填塞防火材料，后塞PE棒、嵌缝剂、打密封胶，内侧采用专用嵌缝剂嵌缝。
2.4 施工重难点分析
2.4.1 ALC板材深化设计质量控制
在ALC排版设计时，要充分考虑板材的高度、预留门窗处的处理以及预留合适的安装缝隙宽度。如果拆分排布不合理，会导致现场产生组装精度低、墙板稳定性不够、防水性能差、现场板材切割工作量增加等问题。
2.4.2 ALC板材外墙安装精度控制
ALC板材为条状，安装过程中需要进行逐个拼装，拼装过程容易产生施工误差，致使外墙面水平方向和竖向上的平整度不能满足要求。因此需要综合考虑施工安装和装饰装修，制定出合理的安装工艺和连接技术。
2.4.3 ALC板材窗洞口与管线开槽等关键部位板材有效性的保证措施
ALC板本身强度不高，对门窗框的安装和后期使用会产生不利影响，故外墙的窗户洞口需要加固，科学合理地加固ALC墙板的孔洞也是保障外墙安装质量的重点之一。
3.1 基于BIM技术的排版设计
本项目全过程应用建筑信息模型（BIM）技术，为蒸压加气混凝土条板深化排版技术提供了较大的支持，相较于传统的平面标准层设计方式，以BIM技术为基础的深化排版技术，可以实现ALC板材的精细化设计，精准排版可以为后续的精准切割和快速安装提供技术支持，通过明细表与模型联动，实现拆分与损耗的动态分析，实现设计的优化性，节约了板材与人工。
针对传统平面设计中容易忽略的开槽位置与钢柱变截面因素，会对后续现场安装时形成阻碍或者返工，基于BIM技术的排版深化具备精细化的优势，有完备的管线位置与钢柱变截面呈现，可实现相关部位的开槽位置优化与钢柱变截面处的优化排版与提前切割。
在设计开始阶段，利用Revit全专业的平台优势进行协同建造，通过对各专业的三维表达，各专业间的相互提资，形成一种实时更新、真实可靠的动态图纸审查机制，有效避免设计过程中的错漏碰缺。其中，可以通过建立Revit Server服务器来进行异地协同和文件共享、管理，保证模型的正确性和实时更新，能够更好的进行协作。在施工过程中，通过Navisworks进行施工进度管理，利用轻量化的模型能够直观看到项目的进度情况，辅助现场进度管理。利用Navisworks将验收报告、设计变更单等重要文件与模型进行绑定，提高资料管理的可靠性与便捷性。
在深化设计阶段，按照“多组合、少规格”的原则及设计要求进行拆分，把施工图模型中连续的墙体、楼板等模型构件拆分为工厂可以生产的独立构件，然后按照设计图纸对其进行加工，完成预制构件连接构造和预制构件配筋设计等工作。借助三维BIM技术模型来进行构建的拆分设计，可以直观地呈现组件之间的相互关系和连接方式，在有效完成拆分设计的同时，消除了二维平面设计过程中所隐含的设计缺漏与盲区，减少设计错误的发生，提高设计精度，同时利用BIM模型进行深化设计能够避免数据的遗失，从而保障了设计数据的有效传递与归档。同时区别于传统平面化的图纸，三维模型精细化设计完成后，可以进行基于几何形替的扩展应用，例如净高分析与碰撞检测等，通过这些拓展应用，可以有效优化整体效益、减少不必要的浪费，同时提升了装配式建筑的整体质量。
3.2 基于BIM技术的可视化交底技术
本项目在BIM技术排版的基础上，应用BIM技术可视化的技术特征，将施工流程与施工要点通过可视化的方式（图2）呈现给蒸压加气混凝土条板安装工人，辅助技术交底工作，提高技术交底的工作效率，同时，可视化的成果更能让人记住，进而保证外墙安装作业的安装效率和安装质量。
图2 蒸压加气混凝土条板施工动画
3.3 基于BIM技术的板材工程量统计技术
图3 窗洞口加固节点图及现场图
建筑信息模型（BIM）技术的一大特点是数据与模型联动，通过拆分模型，赋予三维模型数据特征，并借助BIM技术的明细表功能，对相应板材的类型与方量进行实时统计并核算工程量与损耗量，对不同拆分方案状态下的损耗量进行动态比对，确定最优拆分方案。在拆分方案的基础上，同时可以对板材的工程量快速统计、快速出表，实现设计与量的整体统一。
3.4 关键部位加固措施
洞口下部应设置混凝土压顶，并配置钢筋，压顶伸入两边侧墙。将扁铁预先打孔，置于ALC板材侧边居中位置，扁铁上间隔固定膨胀螺栓，窗洞口四周相邻扁铁焊接成框，焊接方式为满焊，竖向扁铁要延伸至上方钢梁及下方楼板处，并连接成为整体。
该工程采用钢结构支撑为主体结构，蒸压加气混凝土条板作为围护结构的应用方案是近年来装配式钢结构技术发展的范例，具有很好的启发作用，该项组合技术也在逐步发展。本文通过BIM技术，对ALC相关的排版深化、精度控制等方面进行了应用分析，对降低板材损耗率与节约人工、提高板材全流程的效率有着重要作用，另一方面，也为BIM技术场景化的落地应用提供了思路。
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