南宁华润中心超高层装配式建筑智慧建造技术

唐际宇，唐阁威，宁华宏

（中国建筑第八工程局有限公司 广西分公司，广西 南宁 530022）

1 工程概况

南宁华润中心东写字楼是广西在建项目建筑高度最高的地标性建筑，项目用地面积约7 154m2，总建筑面积约27.4万m2，建筑高度为403m，地下3层、地上86层，涉及商业、办公及酒店三种业态形式。塔楼采用带桁架加强层的框架-核心筒混合结构体系，核心筒内采用钢筋混凝土楼盖，核心筒外采用钢筋桁架楼层板组合楼盖。

图1 南宁华润中心塔楼效果图

图2 工程现场照片

2 装配式设计概况

1）装配式钢结构工程：外框柱为20根钢管混凝土柱组成，最大截面尺寸D2 000×50mm，70层以下南侧6根外框柱向北倾斜2°，桁架层分部于43层和66层。外框钢筋桁架楼承板装配面积达到70.56%。

2）装配式幕墙工程：幕墙总面积约10万m2，幕墙的形式有单元式玻璃幕墙、拉索幕墙及石材幕墙。86%面积为装配式单元式玻璃幕墙，幕墙单元体板块标准大小为4 200mm×1 500mm及3 600mm×750mm和3 600mm×2 250mm。

3）装配式机电工程：机电管线与结构未分离的主要是核心筒内的照明系统、门禁系统、消防系统的预留预埋，管线长度共计约5万米，而机电管线总长度达到205万米。分离比例达到95%。

4）PC轻质混凝土隔墙：本项目内隔墙面积约28万m2，全部采用PC轻质混凝土条板，标准宽度600mm，长度2 700/3 000mm，厚度90mm/120mm，非砌筑内隔墙及免抹灰比例均为100%。

3 装配式施工

3.1 装配式钢结构制作和安装

1）钢结构工程采用Tekla Structure软件进行深化设计，精度为LOD400，模型审核完成后生成钢柱、钢梁等钢构件加工图以及相应零件图，用于加工制作。

图3 钢结构模型

2）圆管柱加工制作流程为：下料切割→筒体卷制→纵缝焊接→筒体接长→端部铣平→装配焊接→防腐涂装→装车发运至施工现场。

3）钢梁加工制作流程为：下料切割→H型组立→T型组立→焊前预热→H型焊接→H型矫正→二次加工→涂装打包→装车发运至施工现场。

4）钢柱构件根据塔机吊重为一节一吊，单节钢柱最重为23t，钢梁为两根或三根串吊，提高吊装效率，平均可实现四天一层施工速度。钢结构构件焊接完成后对连接节点部位进行防腐涂装处理，最后进行防火涂装处理。

5）外框楼板采用钢筋桁架楼承板组合楼板，钢筋桁架楼承板组合楼板施工无需脚手架支撑等措施，有效提高了施工效率。

3.2 装配式幕墙工程施工

1）幕墙单元体工厂化制作时，工厂配备国际标准先进加工设备和具有丰富经验的操作工人，通过多条流水作业线后完成单元体的加工，再通过平板运输船运送至现场。

2）为满足施工现场垂直运输需求，定制一台4.5m长度净空的施工电梯，用以运输5m内单元体板块。当需要运输5m以上超大单元体板块时，搭设标准化卸料平台，塔机配合垂直运输。

3）单元体板块采用活动小车运输到待装位置，安装好单元体板块横向装饰条后，将单元体吊具安装到单元体吊装挂点上，然后将钢扁担跟吊具通过两道钢丝绳进行连接。控制电动葫芦将单元体板块缓慢斜拉吊起，完全吊起后旋转一圈使单元体板块装饰条朝室外，单元体安装楼层上部人员及安装层人员配合将单元体板块插入下侧闭水槽及旁边板块的母立柱内。然后通过仪器控制调整单元体板块的位置，保证幕墙面的平整度、单元体间水平度等。

3.3 装配式机电工程施工

1）在BIM软件Revit上进行标准化设计工作，依据土建模型，机电各个专业分别深化设计建模，然后在BIM平台上综合管线平衡，最终出图和提取材料单等。

图4 装配式制冷机房模型

2）根据管线综合图和BIM分析，确定风管等标准件，提取材料单。

3）工厂根据材料单下料生产。工厂根据项目部提供的明细清单和CAD大样图，下料加工风管标准节。

4）在装配式安装之前，先将管线和设备进行模块化拆装，然后根据一定的顺序进行编码编号，接着按照模块化的拆分部件有序进场，进行安装。

3.4 PC轻质混凝土隔墙施工

1）标准PC轻质混凝土条板长宽高分别为 600mm、90mm/120mm，2 700mm/3 000mm。非标准条板根据层高进行切割。圈梁构造柱采用预制加强构件。

2）将水泥、粉煤渣、细石、骨料等辅料通过配比计量进行投料，通过电脑搅拌机搅拌，充分搅拌后输送至运料车，由运料车短途转运至移动挤压成型机进行生产，待板材自然硬化，再由切割机按规定尺寸切割成段，然后起板进行打包后运至养护区养护，自然养护28天后即为成品。

3）运输至现场后，条板安装的操作流程为：放线定位→选定墙板、拌制砂浆→切割下料→抹粘接砂浆→检查校核→下一块墙板拼装→板下填充砂浆、缝口处理→单位墙板拼装完成→检查、静置→嵌缝及细部处理。

4 智慧建造技术

4.1 BIM技术应用

4.1.1 在装配式技术管理的应用

1）BIM图纸会审。协调各装配式专业利用BIM建模，从二维图纸到三维模型的过程，发现土建、钢构、机电、轻质隔墙之间的冲突，将这些问题在图纸会审上解决，避免延误工期造成损失。

2）装配式图纸管理。总包和各专业分包将设计图纸上传至BIM平台，手机移动端可以随时从云端获取图纸，设置专员在平台上对图纸进行分类管理，变更下发后24小时内同步更新图纸，保证各专业图纸的准确性。

3）装配式方案模拟。对关键的装配式施工方案，特别是钢结构安装方案、幕墙单元体施工方案、制冷机房装配式施工方案和轻质隔墙施工方案均进行BIM模拟。利用BIM方案模拟建造工序流程，形成更高效的流水作业，验证方案可行性和优化施工方案。通过对外框钢结构、桁架层、塔冠和裙楼宴会厅桁架层钢结构进行安装模拟，优化钢结构安装方案。通过对装配式制冷机房各个工序进行模拟，指导装配式制冷机房施工。

4）装配式方案交底。将传统的利用文档及图纸的交底形式，转化为在BIM平台上，用三维辅以二维的形式进行交底，提高交底效率。通过交底，顺利完成模拟到装配式实施的过程。

5）装配式构件移动端应用。通过二维码和模型之间的绑定，可以实现任一手机扫描BIM系统中生成的二维码，任一时间任一地点查看模型内部构造。还可以实现装配式构件物流管理，随时跟踪装配式构件运输安装验收状态。

4.1.2 装配式质量、安全方面的应用

1）危险源辨识。装配式施工过程交叉作业多，难免会存在危险源防护不及时的情况，通过阶段化专业模型，按照不同施工阶段在BIM模型上查找识别临边洞口等危险源，提早发现可能存在的安全隐患，现场及时对危险源进行防护，有利于安全管理的落实。

2）移动端APP应用——质量安全问题图钉式管理。运用移动端APP，从云端获取装配式深化图纸，将现场质量安全问题照片与BIM模型进行云标识，责任班组进行整改，逐一销项，闭合质量安全问题，最终形成销项报告。

3）移动端APP应用——安全巡视系统。在施工现场需定期检查的地方布置二维码，如楼层作业面、地下室、电梯井、临边洞口、塔机（电梯）限位、附墙、配电箱、宿舍区等，安全人员定期到此检查，扫描二维码，拍照上传检查点的情况。通过安全巡视系统，有效地解决各分包单位巡视不到位的情况。

4）装配式虚拟质量样板间。将各专业模型制作成虚拟质量样板间，管理人员和操作工人操作观看样板间施工效果和样板施工方法。控制各装配式的施工质量，确保100%按照样板引路的方式进行施工，强化质量管控。

图5 虚拟隔墙样板

5）质量考核系统。通过对模型文件二次开发，制作质量考核系统。管理人员和操作工人在虚拟系统里找出考核图片中的错误的做法和查看规范做法。

6）三维激光扫描。利用高精度的三维激光扫描，每星期对塔楼结构定点扫描，形成点云扫描模型。根据扫描的模型与结构建模模型比对，得出构件安装偏差，及时发现问题。

4.1.3 装配式进度管理方面的应用

1）计划编制和输入（PLAN)。进度管理方面采用P-D-C-A循环的模式。首先，各分包单位根据总包初步拟定的节点计划在Project上完成进度计划的编制汇总至总包项目部后，总包项目部负责将进度计划在BIM平台上与模型进行挂接。

2）全专业BIM虚拟建造(DO)。在BIM平台上对全专业BIM虚拟建造，展现周、月、年进度计划。总包组织各家分包单位检查虚拟建造过程各专业施工间是否存在工序穿插错误的问题。三维的动画展示全专业的虚拟建造，可以避免纸质版的计划中存在工期不合理的漏洞。

3）模拟建造与实际建造对比分析(CHECK)。每周监理例会上，将模拟建造进度与实际建造进度对比分析，由总包主导，监理业主确认，联合各分包单位找出进度计划的提前或滞后的原因，为进度计划的调整做出依据。

4）进度计划实际调整(ACTION)。在Project上完成进度计划的编制后，将进度计划在BIM平台上与模型进行挂接。努力做到计划赶得上变化。

4.1.4 BIM创新应用

1）BIM+VR。用Unity软件和Vive眼镜配合，将VR与BIM相结合，沉浸式体验模型效果，尤其是在方案比选，样板间模型体验上比传统的三维更直观。

2）BIM+AR。将AR应用在工程的虚拟样板，工艺交底上。目前已将样板间实体样板模型应用AR技术展示，并开发制作了手机移动端的AR程序。图6为装配式钢结构的AR效果。

图6 BIM+VR

3）3D打印。将BIM技术与3D打印、装配式建筑结合起来，将结构模型Revit文件经过其它软件的转换成3D打印支持的STL格式，自动识别打印。3D打印比在软件上观看模型又更为直观，是实体结构的缩小版。同时还可以手动拼接，模拟不同结构的空间位置关系等。

图7 3D打印

4.2 信息化技术应用

1）智慧工地环境监测及抑尘治霾喷雾联动控制技术。通过研究扬尘与噪音监测技术、场地立体降尘喷雾技术、联动控制技术、图像传输技术、信息显示技术，对施工现场进行扬尘、噪声与雾霾监测，将数据显示在远程触摸屏 上。同时，在施工现场基坑周围内、建筑主体周围、塔机吊臂上布置细水雾喷淋系统，可以 进行手动喷雾降霾，可以进行 PM2.5 检测后联动场区内的各个细水雾喷头系统进行喷雾降霾， 实现工地环境综合治理工作。

图8 扬尘检测系统

2）施工塔机管理系统。塔式起重机安全监控管理系统，是基于传感器技术、嵌入式技术、数据采集技术、数据融合处理、无线传感网络与远程数据通信技术和智能体技术，从而实现危险作业自动报警并 控制、实时动态的远程监管、远程报警和远程告知，使得塔机安全监控成为开放的多方参与 的实时动态监控。实现塔机防限位及防碰撞功能，受力、高度、倾角监测功能，塔机参数终端显示功能。力和力矩监控，防止超限超载、特定区域监控，防止坠物伤人、群塔作业监控，防止碰撞。 塔机监测仪是全新智能化塔式起重机安全监测预警系统，能够全方位保证塔机的安全运行，包括有塔机区域安全防护、塔机防碰撞、塔机超载、塔机防倾翻等功能，能够提供塔机安全状态的实时预警，并进行制动控制，是现代建筑重型机械群的一种安全防护设备，是集精密测量、人工智能、自动控制等多种高技术于一体的智能控制系统。

3）施工电梯管理系统。施工升降机安全监控管理系统，是专门针对升降机在施工现场应用状况而开发的智能安全监管系统产品，系统通过先进的物联网技术、GIS、传感技术、4G无线通讯技术等，实现对升降机的智能化管理。具有吊笼人数统计功能、冲顶报警功能、超载报警功能、驾驶员身份识别功能、实时数据远 程监控功能、黑匣子数据记录功能。由嵌入式硬件监控设备与“建筑工程起重机械在线监控系统”两部分构成，硬件部分完成升降机设备的运行数据采集与传输，实现部分控制与报警功能，平台系统负责接收硬件采集的数据，处理管理过程中的具体数据业务。

4）无线水电节能监测系统。通过长距离无线传输、手机及平板智能终端、软件开发、服务器与数据库开发等技术，构建出基于移动互联网及大数据的节能无线监测系统。对办公区、生活区、施工现场的水电暖节能进行监测，采用控制器用电回路的电能表进行监测，对继电器和交流接触器进行控制，可对用电量、节电量、安全隐患监测、故障报警、超用电量、电路状态监测等进行检测。

5）卸料平台报警系统。自动报警卸料平台包括：支撑架；与所述支撑架铰接的支撑板；设置于所述支撑架和支撑板之间的多个压力传感器；控制装置，与所述多个压力传感器信号连接，当接收到的压力传感器的压力信息超出设定的阀值时，发出报警信息；报警装置，与所述控制装置信号连接，在接收到报警信息后发出警报。

6）互联网远程监控系统。在施工现场实现整体视频监控系统；实现从公司远程监控施工现场情况；在智能手机上安装手机APP管理软件，使管理员随时随地使用本系统的功能；在电脑终端上安装主控软件，在本地也可以实时观看视频监控的数据。通过使用互联网远程视频监控系统可实时，直观的提供现场施工信息，可提高管理水平，加强治安保卫，消除安全隐患，防止意外发生。

7）劳务实名制门禁系统。实名制门禁系统由门禁设备、显示大屏、控制电脑等组成，可实现对工人全天候的行为管理及上下班信息采集。通过此系统加强对工人上下班及外出管理，对数据进行汇总分析，保证了工人管理的安全性及有效性，可防止劳务纠纷事件的发生。

8）安全防护提示系统。在南北通道口、重大临边危险源处设置了安全防护提示系统，该系统可以感应工人通过，随即发出提示，提示内容包含安全防护用品穿戴以及安全防护注意事项等。

5 结 语

本工程装配式结构主要有装配式钢结构工程、装配式幕墙工程、装配式机电工程、PC轻质混凝土隔墙。结合本工程超高层建筑施工实际情况，采用了BIM技术、互联网+技术、信息化技术等智慧建造技术，不仅加快了工程施工进度，提高了施工质量，还积极响应国家关于信息化建设的要求。对类似的超高层装配式建筑，在标准化施工、绿色施工以及科技化施工方面具有借鉴意义。