基于BIM技术的ALC外墙深化设计探讨

2021-06-11丁浩

山西建筑 2021年12期

丁浩

(巢湖市建设工程质量监督站，安徽巢湖 238000)

1 研究背景

近年来，随着装配式钢结构项目政策推行，装配式建筑在市场上的份额正在逐渐增加。在装配式钢结构建筑项目中，较多采用ALC轻质预制墙体，该墙体优势明显，但是往往忽略深化设计环节，在项目审查与评审中，利用BIM技术对预制外墙构件进行拆分深化设计，以解决现场材料的利用与后续施工过程中的安装冲突等问题。映月湾项目地上部分的主体结构采用钢框架—支撑体系。外墙采用蒸压加气混凝土条板(以下简称为ALC条板)。因ALC条板的施工特点，在现场切割会大大降低此种墙板安装便捷快速的优势，故需要借助BIM技术对外墙进行深化排版设计，ALC外墙的排版深化设计工作难度大且工作复杂，并且，由于项目采用钢框架—支撑体系，导致在钢支撑等复杂部位的ALC外墙需要进行切割处理，进而生成精细的切割方案，以防止板材的浪费。利用传统的CAD平面绘图方法进行排版的方式无法具体的展现ALC的具体排布细节，只能在平面上展示ALC的大概位置，也无法完成对板材具体切割情况的分析，也不能很好的结合结构设计内容。现以映月湾装配式住宅项目的ALC外墙设计为基础，对其排版方式及深化设计进行研究。

2 项目具体做法

蒸压加气混凝土条板被广泛应用于厂房、图书馆、商场等建筑中，具有轻质高强、保温隔声性好、耐火能力持久、施工便捷、绿色环保等优点。而且，ALC板材使用干法施工，所以板面不会出现空鼓、裂纹等现象，有非常良好的表面质量。

映月湾项目的外墙施工选用的图集为《03SG5-1蒸压轻质加气混凝土板(ALC)构造详图》[1]，项目地上部位的非承重外墙采用200厚ALC条板+保温装饰一体板体系，映月湾项目的层高为2 900 mm，去除钢梁的高度，根据规范的附录A查询，ALC板的可选宽度范围为300 mm～600 mm，10 mm间隔，标准宽度600 mm。以2 500 mm×600 mm×200 mm作为标准板件的尺寸，部分转角处以及端部进行额外选型或切割处理。映月湾ALC墙板标准块模型见图1。

映月湾项目ALC墙板的具体施工工序如下：1)在外墙位置处安装角钢，上方角钢与钢梁焊接，下方角钢与楼板使用膨胀螺栓固定于楼板之上；2)按深化设计图纸的分割位置弹墨线，以明确ALC条板的安装位置。安装ALC条板至固定位置；3)利用勾头螺栓将ALC条板与角钢进行连接，并将勾头螺栓与角钢焊接；4)使用耐候胶封堵角钢与ALC条板中的缝隙，塞入PU棒，用砂浆封堵；5)ALC墙板之间的企口缝隙用专业填缝剂封堵；6)在企口缝隙处张贴玻纤网格布。

3 深化设计的发展与意义

在本文中所提到的“ALC外墙深化设计”属于深化设计的一部分，它是指在建筑施工图的基础上，结合相关专业的设计资料，整合相关专业设计方案所进行更深层次的施工图设计工作。深化设计将内装、外装、结构、设备等专业更加具体化，将详细方案落实到蓝图上，进而更好的指导施工。

在“深化设计”这个理念提出来的初期，它的主要工作也仅仅是完善施工图，补充施工的工艺。但随着近年来的行业细化、设计要求的提高，以及BIM技术的发展，设计做出的深化及工作已经无法满足市场的需求。涉及利用BIM技术进行深化设计，就需要更加深层次的提升，这种提升不止包含设计的深度、精细化，并且要包含更多的信息与参数，为项目提供更多的参考数据，创造更多的价值。且，在装配式建筑中，深化设计的必要性毋庸置疑，结合相关专业进行的深化设计可以对构件孔洞进行预留，将开孔工作放在工厂进行，减少了现场开孔作业施工难度。因此，依托于BIM技术的“深化设计”也开始逐渐地被市场所认可。

基于BIM大量软件所拥有的不同功能，可以将平面施工图立体化，进行碰撞检查、净空分析等功能。在ALC墙板深化设计中，将其与机电专业进行整合，可得到机电专业的预留孔洞，电线开槽等信息。柱间支撑位置的线盒预留孔洞在施工进行过程中会发现一种通用问题，那就是在施工图中的卧室处，两侧床头柜的线盒与电线开槽可能会与支撑位置发生碰撞，需要重新定位线盒位置，利用BIM技术三维可视化的优势，预留孔洞的重新定位问题可得到很好解决。

4 深化设计的步骤与优点

根据国家现行的《建筑信息模型应用统一标准》中的规定，在建设工程全生命周期内，相关方应建立实现协同工作、数据共享的支撑环境和条件[2]。在ALC外墙深化设计的过程中，设计方、施工方、承担BIM工作的管理方、进行生产及材料供应的供货方都应参与进来，为BIM的建模工作提供必要的信息，让深化设计的模型更加准确。并且，在转角部位、窗下等位置的墙板尺寸变化需要切割时，供货方可以提供准确的方案，避免由于切割方向、位置等不明晰所导致的材料浪费。施工方可以在深化设计所出具的图纸或模型的基础上进行ALC墙板的施工，提高施工质量与外观效果。映月湾ALC外墙排版模型见图2。

其中，在BIM技术参与ALC外墙深化设计需要注意的重点有以下几点：1)深化设计图纸遵守有关制图的标准与规定，并符合甲方同意的格式要求。2)确保标准构件的参数准确，放置位置准确。3)转角，窗下等部位构件的参数可调节，达到多样性的需求。4)明晰表现排版及尺寸，在立面图上表现出来。5)ALC板之间的缝隙需要事先预留，留出施工空间。

以Revit软件为例，进行ALC墙板深化步骤：1)将建筑模型与结构模型进行链接，进行墙齐梁底，扣除与结构柱重叠的墙等处理，确定需要拆分的墙板的起点、终点、长度。2)进行墙板的拆分，将拆分后的原始墙板系统构件替换为独立的ALC板构件族。3)在墙板拆分后的基础上，进行预留预埋管线的布置与预留洞口处理，对后续墙板现场开洞的具体位置做出明确处理。4)绘制墙板的立面布置图、详图等，指导工厂进行预制加工和现场的实地操作处理。基于BIM技术的深化设计可以在设计方与施工方之间搭建一个相互沟通交流的平台，利用BIM技术进行深化设计来指导施工，可以更合理地优化设计图纸内容，尽可能地避免施工过程中的返工现象，可以真正实现：从技术上对工程质量的预控，从材料上对工程成本的预控。深化后的ALC墙板图纸可以使生产人员严格按照施工图进行分解下料、制作、安装。利用BIM技术的三维可视化功能，并与安装方案相结合，管理人员也对工人的施工交底有详细的认知，使工人操作更加快捷、明晰；同时，在钢结构项目中，依托于钢结构设计模型和钢结构深化设计模型进行围护墙体的设计才有实在的意义，这一点比传统仅仅通过CAD“理想化”设计更具有优势，且通过设计过程中的两阶段碰撞检查，可消除ALC墙体与主体结构中相冲突的地方。

5 参数化建模的便利性

利用Dynamo软件，可以在Revit环境下进行参数化建模，大大提高外墙拆分与排版的效率。对外墙进行固定距离的拆分，将原本作为整体的墙拆分成一个个独立的构件，之后将拆分后的墙板替换为预先载入的“ALC外墙”族，就可以快速地将整个标准层的外墙细化为所需要的深化ALC墙板结果。并根据结果，创建ALC外墙明细表，得出一个标准层中外墙条板的尺寸参数及数量，为现场的构件转运、构件使用、计算造价等提供便捷的参考数据，对设计施工写作来说具有非常重要的意义(见图3)。