苏州湾文化中心幕墙工程智慧建造
金在纯1,2 殷顺杰1
（1.苏州柯利达装饰股份有限公司，苏州 215011；2.苏州科技大学，苏州 215009）
摘 要 随着建筑业信息化高速发展，智慧建造技术在国内进入到推广应用的阶段。本文以苏州湾文化中心幕墙工程为例，介绍公共建筑中幕墙系统建模、优化、碰撞检测和施工的智慧建造流程，可为相关工程提供参考和借鉴。
关键词 外装饰系统；BIM技术；智慧建造
Intelligent Construction of Curtain Wall Project of Suzhou
Bay Cultural Center
Jin Zaichun1,2, Yin Shunjie1
(1.Suzhou Kelida Decoration Co., Ltd., Suzhou, 215011;
2. Suzhou University of Science and Technology, Suzhou, 215009)
Abstract:With the rapid development of information technology in the construction industry, the intelligent construction technology has entered the hot stage of popularization and application in China. Taking the curtain wall project of Suzhou Bay cultural center as an example, this paper introduces the intelligent construction process of modeling, optimization, collision detection and construction of curtain wall system in public buildings, which can provide reference for similar projects. Keywords:exterior decoration system, BIM technology, intelligent construction
引言
随着当代科技水平的不断提高，传统建筑行业的建造模式已经开始发生转变。近年来，信息化技术在大型公共建筑工程建造中被不断应用，越来越多的建筑运用BIM等技术实现了复杂造型建筑的设计与优化、构建生产、施工，充分体现了信息化的时代特征和智慧建造的理念。智慧建造是近年来提出的新兴的建造理念，最早由智慧城市的理念引申而来，指的是在建筑建造过程中充分利用智能技术及其相关技术，通过建立和应用智能化系统，提高建造过程智能化水平，实现质量更优的建筑。住房和城乡建设部等十三部门联合印发的《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》中，对高度智慧化的智能建造做出新要求：以数字化、智能化升级为动力，创新突破相关核心技术，加大智能建造在工程建设各环节应用，形成涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运营等全产业链融合一体的智能建造产业体系。随着5G网络和新基建的兴起和落地，智慧建造理念将进一步完善，更加系统地指导建筑行业的发展。
苏州柯利达装饰深化设计与施工的苏州湾文化中心幕墙工程中，从前期建模，幕墙设计、优化到各专业模型图纸汇总并进行碰撞检查，再到现场测量与放线，最后到提料加工，BIM信息技术均得到了充分的运用。BIM作为工程建造全过程的的最佳传递载体，为实现智慧建造的数据支撑，极大便利了大型公共建筑幕墙在实际工程中不同阶段信息交换和数据传递，对提升施工精度和建造效率均有着重要的意义。
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一、工程概况
苏州湾文化中心项目位于苏州市吴江区太湖新城湖景街以西，阅湖台以东地块，西面即是广袤的太湖。总用地面积约10.7公顷，总建筑面积19.8万平方米，建筑由中衡设计集团股份有限公司设计，幕墙深化设计与施工由柯利达装饰负责。苏州大剧院共9.5万平方米，主要功能为大剧院、小剧院及一个IMAX 厅和若干电影放映厅，外装饰最大高度：53.912米。吴江博览中心共10.3万平方米，主要功能为博物馆、城市规划展示馆及会议中心，外装饰最大高度为54.705米(图1)。
二、外装饰系统
该项目外装饰工程主要包括八大系统，分别
2.1 BAMBOO 玻璃幕墙
BAMBOO 玻璃幕墙位于东、南、西三面，其中位于4#及5#下沉庭院的BAMBOO 幕墙向下延
伸到庭院地面（即4.400米标高地坪），其余格栅底标高10.580米，固定于标高10.000米结构底板上。
BAMBOO 玻璃幕墙系统除包括有间距为1米、用于固定玻璃的竖向弧形铝包柱外，还包括有：上述铝包圆柱外侧的两道圆钢柱（圆钢柱表面PVDF ，为幕墙工作）；框筒组合柱间幕墙，其中框筒柱为主钢结构，框筒柱室内外包铝板、室外PVDF 以及三角形玻璃为幕墙工作；西角侧入口门斗位置的三角形圆钢桁架柱，及其外包铝板（或柱本身的PVDF
）
图
1 苏州湾文化中心效果图
图3 Bamboo 玻璃幕墙系统构造图
图2 苏州湾文化中心外装饰工程系统示意图
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准格栅与旋转格栅，旋转格栅位于七层(及以上）格栅内有采光玻璃幕墙及铝合金百叶的位置，标准格栅位于除上述之外，即格栅内侧有墙体、非采光玻璃幕墙的位置，旋转格栅的旋转角度根据光学设计有所变化，幕墙施工单位需根据日后建筑师提供的相关资料确定每一处旋转格栅的旋转角度。
构造从外至内依次为金铝合金格栅单元板、2mm 厚防水铝板、100mm 厚岩棉保温、镀锌方钢立柱及横梁、1.5mm 厚镀锌铁皮背板。黄格栅在加工厂按2100mm ×2000mm 加工组装成整体单元板块，现场挂接于镀锌方钢立柱及横梁上。
2.3阳极氧化飘带系统
阳极氧化飘带系连接北部大剧院与南部吴江博览中心，呈空间不规则弧形。阳极氧化飘带系统采用20#工字钢与钢结构主龙骨相连，阳极氧化板与龙骨在现场加工场地加工组装完成后再整体吊装，与连接点位采用L125mm ×80mm ×10mm 的角钢连接定位完成（图5）。
2.4直立锁边屋面系统
直立锁边屋面系统位于东、西两侧屋面，构造从外至内依次为3mm 厚铝单板、4mm 厚50mm ×50mm 铝合金骨架、0.9mm 厚铝镁锰屋面板、0.49mm 厚防水透气膜、50mm+100mm 保温岩棉30mm 吸音棉、0.9mm 厚PE 防潮膜、0.8mm 厚镀锌压型钢板、6mm 厚100mm ×150mm 镀锌钢管（间距1500mm ）（图6）。
2.5红铝蜂窝板幕墙
红铝蜂窝板幕墙系统位于建筑北面端头部位（图7），构造从外至内依次为20mm 厚铝蜂窝板、2mm 厚防水铝板、8mm 厚100mm ×150mm
镀锌钢方通立柱、
图4 黄格栅系统
图5 红铝蜂窝板幕墙构造图
为幕墙工作；BAMBOO 幕墙与上部铝板飘带或装饰金属格栅之间的铝板吊顶(图3)。
各处BAMBOO 玻璃幕墙的高度不同，且结构条件也有所不同，因此主受力钢柱的截面规格及固定方式也不同，BAMBOO 玻璃固定方式为两侧边入槽，玻璃下部采用托板的方式。
2.2黄格栅系统
黄外墙装饰铝格栅位于大剧院东、西立面BAMBOO 玻璃幕墙上方（图4）
。装饰格栅分为标
图6 直立锁边屋面系统构造
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100mm 厚保温棉、1.5mm 厚镀锌铁皮，由于局部板块分格较大，采用蜂窝板保证了整体的平整性。
三、飘带幕墙系统
3.1 飘带幕墙系统概况
在此次工程中，最大的亮点为贯通北部大剧院与南部吴江博览中心的阳极氧化铝板飘带系统。整体飘带为空间三维结构，飘带结构体系为空间弯扭钢结构，大剧院和博览中心通过铝板飘带连接贯通，铝板飘带呈不规则空间弧形。
飘带按标高可分为上飘带和下飘带，整体飘带系统中包括有阳极氧化铝单板、穿孔铝板、低辐射LOW-E 夹层中空玻璃、消防救援窗等。由于飘带外形为扭转弧形，分格单元为三角形平板，总面积约四万多平方米。飘带幕墙系统的特点可以概括为如下几点。
（1）铝板饰面为不规则的连续渐变外形，采用三角形来适应外表面变化。三边设置闭合的铝副框，采用机械螺钉连接于次钢龙骨高度变化要求，板之间接缝采用硅酮密封胶密封。面板采用3mm 厚5005H18阳极氧化铝单板，铝板采用连续氧化工艺制作，表面无肉眼可见的明显差。
（2）主受力龙骨，采用镀锌钢方通，龙骨布置方向与铝板分格相一致，横向钢龙骨与竖向钢龙骨交接处采用焊接连接。
（3）由于整幅铝板幕墙（即建筑立面上的铝板飘带）为弧形，因此考虑到材料加工及现场安装的可行性，单块铝板为三角形平板，相邻板片间通过铝副框前端的弧形部分调节方向飘带每块铝板的朝向，需
借助BIM 模型进行空间定位后再现场安装。
（4）整体飘带系统中包括有阳极氧化铝单板、阳极氧化穿孔铝单板、低辐射LOW -E 夹层中空玻璃等。
（5）该系统为封闭式系统设计（接缝由硅酮密封胶密封）。除仅用于外饰的飘带外，作为建筑围护结构的铝板幕墙需在后部设置2mm 厚的防水铝板层和保温岩棉。
3.2 基于BIM 的金属飘带建模流程 根据设计的飘带CAD 图纸，运用建立出BIM 飘带模型（图8）。进一步确认设计的飘带空间关系，对设计进行检验，进行各专业间的碰撞检查，进行优化设计后，将飘带铝板系统分割成标准的单元板块，每一个单元板块必须包含与主体连接构件的详细参数，此阶段进行优化
的单元板块方案，对建筑物最终的竖向设计空间进行检测分析，并给出最优的单元板块布置。使得建筑信息化模型（BIM ）较为准确，并能提供各专业的工程量明细，从而满足其在加工、施工阶段的技术要求。
理论模型完成后，再根据测量技术结合模型的应用，将飘带铝板高空坐标转化为地面坐标，采用全
站仪直接由控制点进行三维放样，可达到很高的精度
图
7 铝蜂窝板幕墙构造图
图8 飘带单元设计阶段模型
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效果，减少其他仪器多次测量引起的累计误差。高程控制网的基本网和加密网精度保持一致，其精度根据规范确定。复测精度与建网精度相同，钢结构卸载后采用激光扫描仪对钢结构进行激光扫描（图9）。激光扫描仪采取非接触式激光扫描，基于点云获取三维数据。通过全站仪与三维激光扫描仪进行配合，使三位激光扫描仪获取的点云坐标与模型坐标的进行匹配转换（图10）。利用扫描后的点云模型与BIM 理论模型进行合并，分析现场实际构件与理论模型的位置误差，对误差超限的区域模型进行修正，满足建筑外观并进行对超限区域圆滑过渡。
利用建筑信息化模型（BIM ）系统软件创建飘带铝板深化模型。在制作深化模型过程中，利用软件协同工作，检查与其他专业之间的相对位置关系并作相应的调整。本项目采用装配化单元式体系，根据Revit 软件分析得出，纵向铝板骨架不弯弧，横向根据造型进行弯弧扭转，因此，本工程飘带铝板单元设计以纵向一体化，即纵向一整排可在地面进行拼装，横向分析得出可以在不超过3块铝板板
宽的长度下进行地面拼装而不影响整体造型的实
现，根据计算分析，最大单元板块为（纵向28米*横向7.5米）。考虑到整体框架的稳定性，纵向分为三个小单元进行吊装。
以标准模块的形式创建，绘制符合生产工艺要求的深化图纸及明细表，对每一块铝板、构件进行编号（图11），并对其定位坐标、颜、材质、加工尺寸和到场时间等信息进行统计梳理，可以方便快捷的导出板块清单、材料清单（图12）。
3.3装配式技术运用
飘带幕墙采用单元板块化安装的方式来进行加工组装，在地面进行单元板块的拼装，减少高空作业量。考虑到单元板块尺寸为7.5m ×28m ，现场铝板单元的拼装场地尺寸要求大致为：长30m ×宽10m ＝300m 2。由于现场铝板飘带体量巨大，考虑到本工程的实际需要，为保证施工工期，计划现场布置8块单元拼装场地。
单元板块拼装步骤顺序：1.飘带铝板单元板块高空转接件的制作2.飘带铝板单元板块骨架的安装（拼装场地拼装）3.飘带铝板单元板块镀锌钢板的安装4.飘带铝板单元板块保温棉的铺设5.
太湖美 吴文璟飘
图9 现场三维扫描图10 3D 扫描点云模型示意
图11 板块编号图图图12 自动导出材料清单
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