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建筑结构丨BIM优化、数字化定位施工——成都天府机场过夜楼酒店幕墙工程创新技术

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成都天府机场过夜楼酒店位于四川省简阳市,两座航站楼设计灵感起源于金沙遗址出土的“太阳神鸟”图案;中央的圆形建筑为机场专用酒店,以“神鸟之首”为设计灵感,由一栋高星级酒店、一栋商务酒店以及通往GTC换乘连廊的公共裙楼构成,总占地面积约12万㎡。

成都天府机场整体效果图

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上海建工装饰集团整合产业链优势,承担并完成了机场过夜楼酒店9万㎡幕墙工程及其中高星级酒店4万的室内精装修工程。

成都天府机场BIM模型预览视频
其中幕墙工程体量大、施工难点多,包含玻璃连廊、在内外圈圆弧立面上装配化安装的玻璃幕墙,以及曲面飘顶铝板等12项不同类型的幕墙系统。

主要幕墙系统

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天府之眼整体提升技术

1施工难点

除航站楼整体外观取太阳神鸟造型以外,架设在两栋酒店之间的玻璃连廊“天府之眼”底部也设计了神鸟灯光图案,内幕墙则采用了羽翼吊顶设计。这些设计在丰富了建筑元素的同时也给幕墙的建造带来了新的挑战。

天府之眼底部神鸟灯光图案

室内羽翼吊顶

天府之眼整体跨度45m,底面悬空高度30m。经计算,钢结构与幕墙总体重达百余吨。挑选合理的技术方案配合钢结构进行吊装、基于超大跨度柔性结构吊装后变形量克服、钢构穿越幕墙的防水针对性处理、超大板块玻璃安全性验证、双曲幕墙制作加工是本项目亟需面对的一系列挑战。

天府之眼位置

天府之眼幕墙BIM编号

2施工方法比选

为比选最佳的施工方法,本工程将所有可行方案在模型中进行了模拟,最终采用了集成化提升方法,在钢构专业提升前,完成幕墙龙骨及铝板安装,并配合钢构专业进行整体提升。对于极少量的收口板采用登高车安装;玻璃作为脆性材料则进行了专项设计,采用吊装后在室内安装的形式,形成了一套系统周全的实施方案。

施工方案比选

集成化提升方法

3信息提取

施工过程中,连廊与天府之眼采用分段吊装的方式,两者构成角度不同,交接位置的玻璃开口尺寸也不相同。因此,采用对吊装后的钢结构进行3D扫描的方式确定柔性结构的变形量,实现幕墙材料的精确下单。

主体结构吊装信息采集

4幕墙防水性能及安全保障
本工程在钢结构穿越幕墙位置采用三道防水设计,以保障幕墙防水性能。在连廊转角交接位置增设不共面异形不锈钢立柱,以保证转角玻璃结构安全性。

三道防水设计

大玻璃安全保障

5曲面优化
针对“天府之眼”中呈圆锥体的曲面大玻璃幕墙,采用自主研发的第一代曲面优化算法实现了曲面的自动优化。这种方式与传统手工建模方式相比,能够极大地节约玻璃加工成本。

曲面自动优化
针对双曲钢龙骨结构,通过专项封装的算法,拍平其中一个弯曲面,以简化龙骨的制作加工过程。

龙骨优化

依靠精细化BIM模型的建立与数字化便捷算法的运用,上海建工装饰集团顺利完成了此次玻璃天空连廊集成化提升工程,展现出了强大的技术实力。

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装配化幕墙安装

1施工背景
成都天府机场过夜楼高星级酒店客房采用内外圈圆弧设计,客房大玻璃幕墙体量接近一个标准足球场的面积,且被两座航站楼及高架桥包围,施工场地狭小,安装质量标准要求高。

装配化幕墙安装位置

如果将幕墙龙骨与面板进行现场散装,则会造成安装时间长、安装质量难保障等问题。本工程最终采用装配化安装方式,通过装配化设计将近7000㎡的圆弧幕墙转换为1160个单元板块。单元板块在工厂组装,质量得到保障的同时提升了现场吊顶施工效率,解决了施工场地狭小和材料堆放的难题。

装配化幕墙安装

2专项设计
连接设计上,将单元板块的连接形式由常规的上部挂接改为底部坐立式安装,更利于从室内进行单元板块的安装。

坐立式安装设计

在防水设计上,设计了四道防水,形成等压腔,利用雨幕原理进行有组织的排水,避免了传统设计中密封胶老化而产生的漏水现象。

防水设计

3工厂化加工
采用多个工业BIM软件进行组合建模,根据BIM模型输出加工参数以解决复杂单元板块下单。加工厂可读取材料加工参数进行型材组框加工及幕墙面板安装工作,幕墙加工质量得到有效保障。

基于模型的幕墙材料下单

━━━━━

机械化安装

针对外幕墙高空作业存在安全隐患,本工程对室内进行幕墙安装的新方法进行了实践及应用。为了保障工期,将单元板块调整成能同时满足从室内、外两个不同方向进行安装。

室内安装设备样板安装

室外安装时,在屋顶架设吊装轨道,利用吊装轨道进行单元板块的提升及水平位移安装,并在吊装轨道上设置多个吊点提高吊装效率。单元板块安装无动火、无打胶,实现了绿色装配化施工。

室外吊装

现场吊装

本工程通过对室内、室外两种吊装方式进行对比,对室内机器人幕墙安装、对应幕墙节点深化、设计避障方式等技术进行了总结,形成了《单元窗的安装机器人》等6项专利技术。

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精细化飘顶建造

1施工难点
顶部有神鸟图案标记的曲面圆弧飘顶幕墙整体面积约23000㎡,其主体结构跨度大,幕墙龙骨按常规设计进行施工存在建筑表皮对于幕墙龙骨包覆不全的瑕疵隐患。此外,幕墙龙骨长度为19000m,重达400余t,如何对龙骨进行精确加工与安装,针对大跨度结构如何保障铝板平整度都是本工程面临的施工难点。

曲面飘带幕墙

2正向设计
针对本工程“馅大、皮小”,没有足够空间放幕墙主龙骨的情况,原设计解决方式是将主龙骨在侧向进行连接,但这种连接形式方法施工效率较低,且需要增加300套非标连接件,造成施工成本上升。

飘带正向设计方案对比

项目组通过正向设计,以整体模型为基础进行设计沟通,最终形成了优化方案,主龙骨数量由原来的148支简化为27支通长布置,连接件优化为标准件,最终节约了25吨钢材,大幅节约了施工工期和成本。
飘带优化设计
3数字化定位施工
面对这样双曲造型的幕墙,通过结构、龙骨及面板三层定位体系进行把控,将安装构件在模型上进行多层次的安装模拟,排除不确定性,保障幕墙下单及安装准确率。

数字化定位施工

4施工措施
本工程对飘带无脚手架施工操作平台的搭设、整体吊装等都进行了多方面的施工模拟,保障了机场酒店超大、超长铝板幕墙安装平整度及曲面圆滑度。在数字化龙骨加工、施工定位及面板下单方面,总结申请了5项专利技术。

飘带无脚手施工方法

参数化模拟

运用数字化正向设计及定位技术,将设计成果进行数字化生产、加工、安装,形成了设计、采购、制造、建造多方面的数字化运用技术,高效提升产业链的施工效率,有效节约了工期和成本,在成都天府机场过夜楼酒店这一大体量、高标准的装饰工程建造中取得了显著的成效。

来源:上海建工科技创新平台。

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