中国建筑一局(集团)有限公司
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陶溪明珠项目
案例研究
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项目名称:中国建筑一局(集团)有限公司陶溪明珠建设项目
项目特点及难点:内嵌彩色釉面窑砖波浪形流动拱廊建筑结构
技术亮点:利用 Revit® 模型传输功能,结合云协作平台、数控切割机、BIM 三维(3D)设置、混合现实可穿戴设备及三维扫描等数字化技术。
图片由中国建筑一局(集团)有限公司提供
位于江西景德镇的陶溪明珠项目是对废弃工业用地进行改造和再利用的典型案例。该项目由中国建筑第一工程局(以下简称“中建一局”)总承包建设,是集商店、艺术家工作室和市民活动空间于一体的多功能建筑综合体,其最大特色在于它的核心结构是一个内表面覆盖着30多万块彩色釉面砖的特殊波浪形流动拱廊空间。
这种项目结构给施工带来了两个挑战,首先是如何在确保这座巨型混凝土拱廊安全可靠的前提下,精确控制波浪式流动建筑形式?其次是除了要确保30多万块颜色各异的琉璃砖按照设计师要求的顺序排列,营造出色彩斑斓的效果外,还要避免日后因琉璃砖脱落而造成的安全隐患。
陶溪明珠项目的核心拱廊高24米,长70多米, 采用波浪形颜料浇注混凝土拱形结构,曲率高达0.321。为了满足设计师的精度要求,每1厘米就有一个曲率变化,从而产生了 7000多个截面视图。为确保曲面的正确性,避免巨大的材料浪费和大量的手工劳动,中建一局利用Revit的高效模型传输功能,根据拱廊的BIM模型对混凝土浇注脚手架系统进行了深化设计。同时,利用BIM云协作平台,让各参与方可以随时根据模型提出问题,并对这些问题进行记录和追踪,以便提高各参与方的沟通效率和准确性,从而确保快速确定施工方案。
图片由中国建筑一局(集团)有限公司提供
分析发现,保持混凝土形状的关键在于脚手架系统中的龙骨。因此,中建一局在BIM上对拱廊所需的弧形龙骨的弧度和变化进行了深化模型设计,并对龙骨的BIM模型进行了自动创建、编号、拆分、排版和装框,然后利用可视化编程导出数字三维物料单。
图片由中国建筑一局(集团)有限公司提供
以可视化编程、BIM 设计、数控技术为核心的大型异型现浇混凝土拱廊施工作业流程,结合BIM 3D放样的方法,提高了参建各方的沟通效率和施工人员的舒适度,避免了大量高空作业带来的安全隐患,最终节省了1077平方米模板和525.48立方米混凝土。
对于内部铺设彩色釉面窑砖这个难点,由于拱廊空间的最高高度可达24米,中建一局决定将釉面窑砖完全浇注在混凝土中,以达到最稳定的结构。首先,中建一局在结构脚手架BIM设计中增加了一层釉面砖模板系统;其次,利用参数化建模功能,在拱廊BIM模型上创建出不同颜色序列的模型,利用Revit的统计功能获得不同颜色和形状的釉面砖清单;随后再从BIM中导出砖块布置方案的展开视图,并以1:1的比例打印出不同位置的施工 "蓝图";最后,施工团队根据蓝图用实物釉面砖进行模拟布置,确认效果后,将蓝图落实到拱廊的模板上,再进行釉面砖的铺设,从而将这些砖块牢固地浇铸到波浪形的拱廊中。
图片由中国建筑一局(集团)有限公司提供
中建一局基于BIM技术发明的嵌入式釉面砖装饰技术减少了所需的墙体厚度,助力提高了适用群体的建筑空间利用率。同时,减少了钢材生产所产生的碳排放,避免了干挂作业中钢材切割所产生的噪音污染。据中建一局的统计数据显示,釉面砖的BIM布置技术减少了19.4%的材料浪费, 节约材料成本169.32万元,节省了团队各方70% 的沟通时间。
在陶溪明珠项目的施工过程中,除了波浪形的混凝土拱廊外,中建一局还利用BIM的三维可视化模拟功能,优化了钢结构如何贯穿异型拱廊节点的结构方案,引入三维扫描技术,将结构的物理云点模型与机电管线的BIM模型进行对比, 确认优化方案的可行性。除此外,利用混合现实技术,在可穿戴设备上展示优化后的管道系统, 让工程师们能够将数字模型与施工现场的真实结构相结合,有效减少或避免可能出现的误差与错误,从而助力减少材料浪费。
综上,中建一局利用Revit高效多样的模型传输功能,并与云协作平台、工业切割机、BIM三维(3D)设置、混合现实可穿戴设备、三维扫描等数字化技术相结合,成功解决了陶溪明珠项目中遇到的难题。这些数字化技术极大改善了施工人员的工作环境,消除了传统作业中3/4的安全隐患。在整个拱廊施工期间,减少了1077平方米模板、525.48立方米混凝土、1212.5平方米装饰砖辅助材料和13768.6吨碳排放,为同类项目的建设实施提供了可借鉴的经验。