巩明远
中建八局第二建设有限公司 山东济南 250014
摘要：近年来随着建筑行业的发展，公共建筑在其中的比例越来越高；随着建筑师思维的飞跃，及日新月异的科技的变化，各种异形复杂的结构层出不穷，尤其是各种异形结构的组合工程占据公共建筑的半壁江山，由于异形结构的复杂性，其龙骨作为保证结构成型质量的措施显得尤为重要，BIM技术作为新时代的产物，可以创建各种异形结构，并对其表面进行分析，结合数控机床，建立保障机制，满足施工及设计要求。
关键词：公共建筑；异形结构；BIM技术
Abstract : In recent years, with the development of the construction industry, the proportion of public buildings is increasing. As architects thinking leap, and the rapid change of science and technology, various special-shaped complex structures emerge in endlessly, especially the combination of various special-shaped structure engineering occupies half of public buildings, because of the complexity of the special-shaped structure, its keel as measures to ensure the quality of structure forming is particularly important, BIM technology as a product of new era, can create all kinds of special-shaped structure, and analyzes its surface, combined with the numerical control machine tool, establish guarantee mechanism, satisfies the requirement of construction and design..
Key words: public buildings; Heterostructure; BIM technology
1、引言
随着异形结构及BIM技术的不断发展，结构形状的变化愈来愈大，结构形式层出不穷。结构中支撑体系的连接方式和力学性能都日趋复杂，传统的支撑体系类型难以在结构和及制造工艺上满足复杂的形式变化，支撑结构的好坏，对结构的形状、质量、施工工艺及工程造价都有较大的影响。因此，依据BIM技术，结合现场实际情况创建异形龙骨用来满足结构形式的多样性显得尤为重要。(BIM是英文术语缩写，即“Building Information Model" 。可以译为“建筑信息模型”。“建筑信息模型”（模型）是对一个设施的实体和功能特性的数字化表达方式。建筑信息模型是建筑学、工程学及土木工程的新工具，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。)
日照市科技馆工程的主要结构体系包括；拱形结构、圆形结构；其中拱形结构由三段圆弧组成，且不同剖面处的底部两段弧成线性变化，如图1所示。圆形结构分为两部分：一部分为圆形垂直墙体，另一部分为圆台形墙体，原型墙体曲率相同，环绕圆心；圆台形墙体随着高度增加，曲率呈线性变化，如图2所示。
图2 渐变圆形展厅
FIG. 2 gradual change circular exhibition hall
2、工程概况及模板施工要求
2.1工程概况
日照市科技馆工程位于日照市奥林匹克水上公园西侧，设计上引入“黑洞”和“星空”的概念，粒子展厅作为“黑洞”的中心，所有的廊道出口都围绕这个中心沿螺旋状放射形布置，暗示“力的源泉”都来自粒子展厅；拱形展厅、圆形展厅如同星云一般围绕粒子展厅，通过拱形廊道最终导向粒子展厅。
为表现上述理念，结构由五拱、六圆、七通道相交相贯而成。拱形展厅由七道拱梁及渐变曲率板组合而成；圆形展厅由圆形墙体和圆台墙体组成；拱形廊道由拱形板和弧形墙组成。设计要求拱形廊道为木纹清水混凝土；拱形展厅中的拱形梁为镜面清水混凝土，渐变曲率板为木纹清水混凝土；圆形展厅圆形墙为普通混凝土，圆台墙为镜面清水混凝土。
清水混凝土定义：
清水混凝土（fair-faced concrete）直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果的混凝土。可分为普通清水混凝土、饰面清水混凝土和装饰清水混凝土。
普通清水混凝土（standard fair-faced concrete）是指表面颜色无明显色差，对饰面效果无特殊要求的清水混凝土。
饰面清水混凝土（decorative fair-faced concrete）是指表面颜色基本一致，由有规律排列的对拉螺栓眼、明缝、蝉缝、假眼等组合形成的、以自然质感为饰面效果的清水混凝土。
装饰清水混凝土（formlining fair-faced concrete）表面形成装饰图案、镶嵌装饰片或彩色的清水混凝土。[1]
2.2施工要求
异形结构要求成形质量高，应当符合设计要求，针对该项目中的拱形、圆形结构的支设，普通支设方式难以满足设计要求及成形质量。在施工工不断探索、尝试、总结，通过BIM技术与数控加工机床相结合的方式，根据异形形状创建相应的BIM模型，从而将异形结构的表面分离开来，导入至数控机床中加工，进行拼接，形成满足需求的模板支设体系。
3、施工方法
3.1工艺流程
模板、龙骨选材 BIM模型创建及深化 出具模板、龙骨加工图 龙骨、模板加工 拼装龙骨 安装龙骨 铺贴模板
3.2 材料选择
3.2.1模板选择
选择18mm厚度的专用镜面清水混凝土模板和30mm厚专用木纹清水混凝土木板以及12mm厚普通模板。
3.2.2龙骨选择
6mm厚Q235钢板
3.3钢板深化加工
项目采用BIM技术对异形结构支设进行深化处理，生成CAD文件，交付加工工厂，工厂根据CAD文件，对其进一步排版，导入数控机床，对钢板进行裁剪。
3.4模板深化加工
项目采用BIM技术对异形结构表面进行处理，提取表面信息，并将其展开，形成平面图形，根据模板尺寸对其平面进行分割，导出CAD文件，进一步在CAD中处理数据，通过数控机床对模板进行裁剪。
3.5龙骨拼装
龙骨运输至指定地点，由木工根据加工图纸进行拼接，先对龙骨进行排版，待确定后，放置连接件，放置内衬龙骨，使用螺杆对其进行加固，连接成一组；并将其余钢片按照上述方法进行拼接。
3.6架体搭设
根据方案对模板的支撑体系进行搭设，高度满足方案要求。
3.7安装龙骨
将拼装完成的钢龙骨调运至指定位置，放置于立杆顶丝的钢管上，经过调整位置后与钢管点焊，以免其位移，待面板铺贴完毕后调整顶死进行顶紧；放置木方次龙骨。
3.8铺贴模板
3.8.1镜面清水混凝土模板
将按照深化设计后裁剪的镜面清水混凝土模板铺贴至木龙骨上，并依据深化图纸调整位置，用气钉枪将模板钉于木龙骨上，模板与模板之间采用密封胶进行密封。
3.8.2木纹清水混凝土模板
在木龙骨上铺贴衬板（即12mm厚普通模板），将深化后的木纹板按照深化图纸铺贴于衬板上，经调整后，采用气钉枪将木纹板钉于衬板上，木纹板拼缝处用密封胶进行密封。
图9 拆模后
木纹清水混凝土拆模后，截面尺寸等信息符合设计要求，该深化满足规范要求。
5、结语
异形结构的定位、架体的支设、模板的裁剪、拼装及安装都依靠BIM技术来实现。
BIM作为工具已经深入到实践当中，BIM存在着巨大发展的潜力与可观的应用前景。BIM作为新兴技术固然存在诸多不足，但任何技术的完善都是长期过程。我们应在实践中不断去发展完善，从而使BIM技术更加适应当前环境，共同推动建筑业更好的发展[2]。
参考文献：
[1]毛志兵、张良杰、张晶波等.JGJ_169 清水混凝土应用技术规程[S].规范.2009
[2]杨一杰 花亚聪 王冬亮.BIM的发展与未来形势研究.[J].建筑知识.2017(2)
论文作者:巩明远
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/3
标签：混凝土论文; 结构论文; 龙骨论文; 模板论文; 拱形论文; 异形论文; 圆形论文; 《防护工程》2018年第25期论文;