周肖飛 張世豪

摘要：雙曲面屋面對于常規(guī)的深化設(shè)計、下料和施工來說一直是重難點。隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，這一問題逐漸得到解決。文章以廣東（潭州）國際會展中心二期金屬屋面工程雙曲面屋面為研究對象進(jìn)行深入分析BIM技術(shù)對于雙曲面結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計、下料和施工中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：雙曲面;屋面;BIM技術(shù);三維掃描

隨著BIM技術(shù)的不斷成熟，推動了建筑行業(yè)進(jìn)入了一個快速發(fā)展的時代，無論是設(shè)計階段還是施工階段都對這種新技術(shù)大量的引用，正因為這種參數(shù)化設(shè)計的引入，讓更多造型復(fù)雜、巧奪天工的建筑成為可能。本文將以廣東（潭州）國際會展中心二期金屬屋面工程為例，剖析BIM技術(shù)對于設(shè)計和施工的應(yīng)用。

1工程概況

本工程位于廣東省佛山市北浯鎮(zhèn)上僚片區(qū)，南臨荷岳路，東臨會展東路，西臨會展中路，與一期南北相望，是順德會展城的核心區(qū)域。主要由6#、7#、8#、9#、10#五個展館、中庭及登陸廳、能源中心及倉庫組成，展館部分一層，局部四層;中庭部分一層，局部四層。登錄廳及中庭連廊（下文統(tǒng)稱為中庭）整體南北長度376.1m、東西跨度81.8m、結(jié)構(gòu)最大標(biāo)高33m，中庭屋面為異形曲面造型。

2專業(yè)工程特點及難點

2.1工程體量大

7#、9#、10#展廳及連廊屋面面積一共3萬多平方米，造型全部是單曲面，加工周期僅為兩個月，材料采購及加工周期短，屋面造型復(fù)雜，材料繁多，采購時間緊;屋面面板、鍍鋁鋅壓型鋼板和鋁鎂錳壓型底板為薄板，易變形，尤其在設(shè)計起拱要求下，對構(gòu)件的制作精度和運輸要求較高。

2.2出圖時間緊

本工程屋面結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工期緊迫，設(shè)計圖與深化設(shè)計同步進(jìn)行，過程中設(shè)計圖修改多，深化設(shè)計工作重復(fù)深化，難以進(jìn)行全面深化，深化設(shè)計進(jìn)度緩慢，對制作廠構(gòu)件加工進(jìn)度存在較大影響。此外，收到設(shè)計圖后，節(jié)點需進(jìn)行工藝評審，坐標(biāo)的導(dǎo)人建模及坐標(biāo)的導(dǎo)出作業(yè)量大耗時較長。

2.3施工難度大

由于中庭金屬屋面為雙曲面造型，工人在屋面進(jìn)行作業(yè)時難以站立，安全系數(shù)比較高。屋面龍骨密集，單體檁條較重，需要逐根吊裝，施工難度大。由于檁條規(guī)格不一樣，數(shù)量較多，現(xiàn)場安裝定位和焊接難度大。

2.4材料加工周期長

中庭屋面造型為異形曲面，有將近一半的主檁條需要進(jìn)行拉彎處理，基本上每條檁條的拉完半徑都不一樣，設(shè)計下料難度大，彎弧廠家需要調(diào)整的模具較多，加工時間太長，加工工藝要求高。

3BIM技術(shù)具體應(yīng)用

3.1校驗深化設(shè)計圖紙

基于建筑結(jié)構(gòu)及屋面專業(yè)的設(shè)計文件，理解屋面專業(yè)設(shè)計意圖，合理優(yōu)化屋面節(jié)點及連接關(guān)系，完成本項目所有屋面節(jié)點。根據(jù)二維CAD圖紙建立三維rhino模型，檢驗圖紙中存在的錯誤，提前預(yù)知施工過程中遇到的問題，在施工前期提出問題最優(yōu)的解決方案。遇到設(shè)計表達(dá)不明確或有遺漏的，完善屋面專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計，向設(shè)計單位提出調(diào)整建議并把最終設(shè)計解決方案反映到深化設(shè)計專業(yè)圖紙中。

3.2細(xì)部復(fù)雜節(jié)點的可視化設(shè)計

對于一些復(fù)雜節(jié)點，傳統(tǒng)的二維圖紙難以窺其全貌。這對施工交底造成了一些挑戰(zhàn)，而隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，可以在移動端通過APP對處理過的二維圖紙進(jìn)行掃描，從而在屏幕上就可以生成復(fù)雜節(jié)點的三維模型，通過旋轉(zhuǎn)屏幕下方的二維圖紙可以實現(xiàn)復(fù)雜節(jié)點的360°全景效果的查看，這樣更能直觀的理解各個構(gòu)建的搭接關(guān)系，從而與現(xiàn)場設(shè)計做好施工交底。

3.3建立屋面BIM模型

在復(fù)核過的鋼結(jié)構(gòu)模型上搭建屋面BIM模型，完成包括檁托、主檁條、穿孔底板、吸音棉、鍍鋁鋅壓型鋼板、保溫巖棉、Z型檁條、TPO、鋁單板在內(nèi)的所有模型。

模型能很好用于下料、成本估算以及施工協(xié)調(diào)包括碰撞檢查、施工進(jìn)度計劃以及可視化交底等。

3.4BIM下料和指導(dǎo)施工

把CAD圖紙導(dǎo)人rhino建立屋面模型，運用grasshopper插件對需要拉彎的每根主檁條進(jìn)行編號、計算出弧長和半徑并導(dǎo)出Excel表格。經(jīng)過后期整理出每根檁條需要用到的套材尺寸，把尺寸歸類后進(jìn)行下料。

由于中庭造型為雙曲，主檁條半徑規(guī)格比較多，按照原尺寸加工周期長，會嚴(yán)重影響現(xiàn)場施工進(jìn)度。所以運用grasshopper插件把半徑相近的檁條擬合成同一半徑，從而縮短加工周期，提高屋面工程進(jìn)度。

把主檁條編號和弧長導(dǎo)出CAD圖紙，每個檁條編號和材料一一對應(yīng)，從而避免現(xiàn)場錯誤安裝，起到了指導(dǎo)施工的作用。

4結(jié)束語

通過BIM技術(shù)在廣東（潭州）國際會展中心二期金屬屋面工程中的應(yīng)用，讓我們看到了BIM行業(yè)的美好前景。無論是在深化設(shè)計階段、現(xiàn)場測量方面、模型建立方面，還是在后期施工方面，BIM技術(shù)都有著舉足輕重的作用。它不僅能夠優(yōu)化設(shè)計方案，對現(xiàn)場進(jìn)行精確定位，縮小施工誤差，統(tǒng)計工程量，還對技術(shù)交底有著深遠(yuǎn)的影響。隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，會給建筑行業(yè)帶來更加深入的變革。