CN110056106A - 一种基于bim的框架式幕墙快速装配施工方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法及系统，属于幕墙装配施工领域，本发明要解决的技术问题为如何实现框架式幕墙的快速装配施工，确保幕墙安装质量和性能，技术方案为：该方法是通过BIM技术及三维测量技术进行幕墙外壳三维模型创建与调整、幕墙单元划分、材料构件拆分与下单，通过工厂化的集中加工作业实现框架式幕墙的单元体组装，通过制作标准件、标准样板、利用三维扫描技术实现框架式幕墙单元加工质量的控制，通过整体吊装技术完成框架式幕墙的现场快速装配施工，随后通过施工吊篮或登高作业车完成层间的处理，最终实现框架式幕墙的快速装配式施工作业。本发明还公开了一种基于BIM的框架式幕墙快速装配施工系统。

Description

一种基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法及系统

技术领域

本发明涉及幕墙装配施工领域，具体地说是一种基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法及系统。

背景技术

伴随社会经济发展，各类民用建筑、商业建筑大量建造，而作为建筑外观主要载体的幕墙工程蓬勃发展。当前幕墙工程主要分为单元体幕墙、框架式幕墙两种形式。

单元式幕墙质量容易控制，现场施工简单、快捷、较好管理；但单元板块修理更换比较困难，构造形式决定了单元式幕墙的铝型材用量较高，成本一般比采用相同材料的框架式幕墙高。

框架式幕墙比较容易设计，安装方式灵活，材料在现场较易存放，容易进行维修，成本一般比单元式幕墙低；但幕墙安装质量和性能难以得到保证，需要大量的现场管理和质量控制工作，现场的施工周期较长。

外幕墙工程是工程进度的主要外在体现，时刻影响着社会对工程的认知。相较于造价高昂的单元体幕墙，经济实惠的框架式幕墙反而得到各建设单位的青睐，但框架式幕墙的工期却也制约着工程的进度形象。故如何实现框架式幕墙的快速装配施工，确保幕墙安装质量和性能，同时缩短现场的施工周期是目前现有技术中急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法及系统，来解决如何实现框架式幕墙的快速装配施工，确保幕墙安装质量和性能，同时缩短现场的施工周期的问题。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法，该方法是通过BIM技术及三维测量技术进行幕墙外壳三维模型创建与调整、幕墙单元划分、材料构件拆分与下单，通过工厂化的集中加工作业实现框架式幕墙的单元体组装，通过制作标准件、标准样板、利用三维扫描技术实现框架式幕墙单元加工质量的控制，通过整体吊装技术完成框架式幕墙的现场快速装配施工，随后通过施工吊篮或登高作业车完成层间的处理，最终实现框架式幕墙的快速装配式施工作业，具体包括如下内容：

(一)、优化幕墙外壳三维模型：利用BIM技术及三维放线，通过建立、调整、优化幕墙外壳三维模型并从幕墙外壳三维模型提取数据，指导现场放线定位、埋件施工，根据主体结构偏差值调整幕墙模型，再通过幕墙外壳三维模型分析龙骨及埋件定位；

(二)、拆分框架式幕墙，将框架式幕墙单元化：以楼层、轴线为标尺对框架式幕墙进行单元划分，从幕墙外壳三维模型中划分并截取整体吊装的幕墙单元组，合理拆分，利用框架式幕墙结构实现单元体的创建，无需额外增加龙骨；同时通过参数化建模插件对幕墙外壳三维模型数据进行批量处理，快速并准确的生成框架式幕墙单元组的构件加工图；

(三)、分类区分框架式幕墙单元组构件：对框架式幕墙单元组构件进行分类区分，明确单个构件加工标准并制作模具，通过工厂化加工依次实现龙骨杆件、面层板块的精准加工；同时根据框架式幕墙单元组的组装图纸，进行构件的车间化组装；

(四)、利用模拟建造检查框架式幕墙单元组施工精度：利用模拟建造进行框架式幕墙单元组的精度检查，保证现场施工顺利，即利用三维扫描仪对组装完成的框架式幕墙单元组进行扫描，并将三维云图与幕墙外壳三维模型进行对比、模拟建造，保证精度；

(五)、实施整体吊装作业：利用整体吊装技术进行框架式幕墙的整体吊装作业，最后完成层间封修处理。

作为优选，所述框架式幕墙的快速装配式施工作业的施工工艺流程如下：

S1、施工准备；具体包括技术准备、资料准备、设备及工具准备和人员准备；

技术准备包括编制专项施工方案、安全方案，对管理人员及施工作业人员进行技术交底、安全交底；

资料准备包括建筑、结构施工图、幕墙施工图以及Rhino模型；

设备及工具准备包括测量工具和施工机械；测量工具包括经校核过的经纬仪、水准仪、全站仪、钢尺、拐尺等测量仪器、工具；施工机械包括汽车吊、随车吊、施工吊篮、高空作业车，台钻、电焊机、型材切割机等；

S2、建立幕墙外壳三维模型；同时寻找特征点，完成结构复测，整理特征点三维坐标数据；

S3、调整幕墙外壳三维模型；

S4、将幕墙外壳三维模型分组、分单元；

S5、生成幕墙外壳构件，根据已生成的框架式幕墙分组、分单元及幕墙图纸，进行组内构件生成，保证龙骨能够组装成为一个独立的单元体系，构件应能明确龙骨的加工长度和角度数据；

S6、分析模型是否可行：

①、若是，则下一步执行步骤S7；

②、若否且是幕墙外壳构件的问题，则跳转至步骤S5进行构件的调整；

③、若否且是幕墙外壳三维模型单元的问题，则跳转至步骤S4进行单元的调整；

S7、利用三维模型软件提取龙骨加工计划以及面板加工计划，根据幕墙外壳三维模型中生成的构件、建筑图纸，利用参数化建模技术批量提取构建信息，完成构件材料加工；

S8、同时监控主体结构并对幕墙外壳三维模型进行微调；

S9、制作龙骨样板件和面板样板件，框架式幕墙单元组构件根据材料分配到不同的厂家进行加工；加工时应先制作样板间，进行工艺分析；各类构件加工通过制作标准件、制作标准模具，进行模数化、批量化生产，便于进行精度管控，加快施工速率；其中，龙骨加工可交由钢结构加工厂家加工，也可在现场设置材料加工区进行流水作业加工；框架式幕墙现场加工需要合理设置加工区，进行流水作业；通过“料动人不动”，保证工人在固定位置进行单一的施工作业，提高施工效率，保证施工进度、保证施工质量；

S10、组装龙骨样板件和面板样板件；

S11、三维扫描，获得三维扫描云图，并将三维扫描云图与幕墙外壳三维模型对比；

S12、判断样板件加工精度是否符合要求：

①、若是，则执行步骤S13；

②、若不是，则执行步骤S14；

S13、批量加工生产龙骨样板件和面板样板件；

S14、获取数据，重新调整幕墙外壳三维模型；

S15、组装框架式幕墙单元，单元板组装应在幕墙加工厂等工厂进行，铝板幕墙、石材幕墙等框架幕墙得到单元组装可在现场开辟加工区进行；

S16、对组装后的框架式幕墙单元三维扫描，模拟建造：对已安装完成的框架式幕墙单元组，利用三维扫描仪进行扫描，将三维点云导入三维模型中进行对比，进行模拟建造，保证构件组装的偏差在允许范围内；

S17、现场吊装作业；

S18、层间封修处理；

S19、竣工处理。

更优地，所述步骤S2中建立幕墙外壳三维模型的具体步骤如下：

S201、根据模型草图和建筑施工图进行幕墙外壳三维模型的深化；

S202、添加主体结构楼板、主体钢结构、混凝土边梁的主体结构信息；

S203、在幕墙外壳三维模型中进行幕墙分格分单元的初步划分；

S204、根据已完成幕墙外壳三维模型，提取出幕墙各阴阳角、平立面转折点的特征点的坐标值，并通过对比幕墙节点图，反推出主体结构各特征点的理论值。

更优地，所述步骤S6中分析模型是否可行是从结构复核、技术要求、质量结果、安全操作以及经济可行方面进行方案的讨论与反馈；

结构复核包括层高和转折点平面坐标；结构复核的主要是以主体结构施工图、幕墙建筑平面图为依据，以从幕墙外壳三维模型中选取的特征点为目标，通过全站仪对主体结构进行复核并统计各特征点的主体结构数据；复测中尽量不要采用无棱镜模式，通过全反射棱镜测量模式保证复核数据的准确性；结构复测过程中全程佩戴安全带，保证施工人员安全。

更优地，所述步骤S8中对幕墙外壳三维模型进行微调是将结构图纸、建筑图纸及结构复核获得的结构转折点数据导入到幕墙外壳三维模型中并针对以下内容进行检查：

①、检查特征点理论数据与复核数据的差值；

②、现场实际结构情况与幕墙外壳三维模型中通过幕墙外壳反推的主体结构进行平、立面位置偏差对比；

③现场实际结构情况与幕墙外壳三维模型中幕墙外壳进行操作空间偏差对比。

通过以上内容的检查，在不改变整体外立面效果的前提下，对现场主体结构与三维模型不符合的点进行调整。

通过模型调整，达到以下效果：

①幕墙龙骨结构与主体结构相契合，施工时不需要切割龙骨或对主体结构进行剔凿调整；

②幕墙分格尽可能的满足现场主体结构层高，同时板块规格种类尽可能的少；

③幕墙与主体结构件保证安全及可操作空间的情况下，距离尽可能的小。

更优地，所述S4中将幕墙外壳三维模型分组、分单元是根据幕墙楼层高度、立面分格进行单元划分，为便于施工作业、吊装作业，划分应注意区分不同幕墙形式，并应考虑吊运机械的吊运能力；

将框架式幕墙钢结构按楼层、跨度分割为单元区域和后施工区域；幕墙单元区域跨度以2～3跨、宽度2m～4m、重量不大于500kg为宜，跨度过大、宽度过宽，需要作业人员增多，容易造成窝工且施工，竖龙骨插芯增多容易造成窝工；重量过大需要使用的起重机械规格增大，成本增加，且重量过大不利于人员操作微调；

其中，单元区域采用单元方式进行快速装配吊装施工，后施工区域采用常规方式利用施工吊篮施工。

更优地，所述后施工区域施工过程如下：

(1)、框架式幕墙采用单元方式快速装配过程中，所有加工作业均在加工厂完成，现场主要作业为吊装固定；

(2)、剩余两个单元体层间缝隙及相邻单元体之间构件式安装部分采用登高车或施工吊篮进行处理。

更优地，所述步骤S10中组装龙骨样板件和面板样板件的具体步骤如下：

S1001、为避免面板的工厂化安装过程不同步造成面板安装不平整，框架式幕墙单元骨架焊接完成后，同一竖列、同一横行龙骨通过永久插芯插接成一排，统一安装面板；

S1002、通过同一区间内面板的同时组装(龙骨不同时)，在龙骨分段组装的情况下保证面板的统一性；

S1003、面板安装完成后，统一打胶密缝；

S1004、过程完成后统一编号，吊运到指定堆放区。

更优地，所述S17中现场吊装作业的具体步骤如下：

S1701、构件式幕墙单元组装完成后，利用汽车吊、楼顶电动卷扬机起重设备进行垂直吊装；

S1702、吊装时应对单元采用垂直起吊，避免吊运过程中造成框架式幕墙单元构件的变形；

S1703、平板式框架幕墙单元在顶端设置2个吊点，空间式框架式幕墙单元在顶端设置4个吊点，保证垂直起吊；

S1704、将构件单元吊装至相应位置，缓缓下降使钢立柱下端与下层钢立柱的顶端对齐；

S1705、通过钢插芯进行固定，待复核每根立柱定位点之后，在上下层单元连接处安装穿芯螺栓固定；

S1706、将单元钢立柱顶端的转接件与楼层埋件临时焊接固定，然后逐层向上安装；

S1707、待所有一纵列框架式幕墙单元板块安装完成后统一进行满焊固定。

一种基于BIM的框架式幕墙快速装配施工系统，该系统包括，

幕墙外壳三维模型建立及优化模块，用于利用BIM技术及三维放线，通过建立、调整、优化幕墙外壳三维模型并从幕墙外壳三维模型提取数据，指导现场放线定位、埋件施工，根据主体结构偏差值调整幕墙模型，再通过幕墙外壳三维模型分析龙骨及埋件定位；

框架式幕墙拆分模块，用于将框架式幕墙单元化，以楼层、轴线为标尺对框架式幕墙进行单元划分，从幕墙外壳三维模型中划分并截取整体吊装的幕墙单元组，合理拆分，利用框架式幕墙结构实现单元体的创建，无需额外增加龙骨；同时通过参数化建模插件对幕墙外壳三维模型数据进行批量处理，快速并准确的生成框架式幕墙单元组的构件加工图；

框架式幕墙单元组构件分类区分模块，用于对框架式幕墙单元组构件进行分类区分，明确单个构件加工标准并制作模具，通过工厂化加工依次实现龙骨杆件、面层板块的精准加工；同时根据框架式幕墙单元组的组装图纸，进行构件的车间化组装；

框架式幕墙单元组施工精度检查模块，用于利用模拟建造进行框架式幕墙单元组的精度检查，保证现场施工顺利，即利用三维扫描仪对组装完成的框架式幕墙单元组进行扫描，并将三维云图与幕墙外壳三维模型进行对比、模拟建造，保证精度；

整体吊装作业实施模块，用于利用整体吊装技术进行框架式幕墙的整体吊装作业，最后完成层间封修处理。

本发明的基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法及系统具有以下优点：

(一)、本发明通过使用框架式幕墙快速装配施工技术，利用工厂化的集中加工及分层次的构件验收保证构件的施工质量，利用三维扫描技术及BIM模拟建造技术检验框架式幕墙单元体的施工精度；

(二)、本发明通过整体吊装技术实现框架式幕墙的快速装配施工，实现工期的缩短；

(三)、本发明通过框架式幕墙快速装配施工技术减少高处作业、焊接作业，减少安全隐患；

(四)、本发明通过合理的结构拆分、单元组建，利用框架幕墙结构实现单元体的创建，不需要额外增加龙骨，降低材料成本；

(五)、本发明实现了框架式幕墙的快速施工，集中体现了单元体幕墙与框架式幕墙的优势：用框架式幕墙的施工成本实现了单元体幕墙的工期、质量；

(六)、本发明通过车间作业及装配式施工，明显缩短现场施工工期，保证施工节点及工程形象、通过整体吊装作业，减少高处施工及高处动火作业，减少了安全隐患、通过构件的车间作业，减少了现场的交叉施工，有利于现场安全文明管理、通过构件工厂化作业，提高了施工精度与施工质量以及通过整体吊装作业，减少施工机械的租赁台班数，降低了施工成本，而且本发明适用于金属幕墙、玻璃幕墙、石材幕墙等各种框架式幕墙，在金属幕墙工程中，优势更为显著；

(七)、本发明的效益分析如下：

①、利用工厂化地面作业进行材料加工，提高了施工效率；

②、大量作业在地面加工厂完成，减少施工吊篮、登高车使用时间，节省机械租赁费用；

③、严格的测量计算，避免了无谓的材料浪费，节约了材料；

④、BIM技术的应用，既大大提高了工作效率，又保证了加工和安装的精度；

⑤、设计、计划、施工三阶段严格的三维定位，提高了幕墙构件安装精度，保证施工质量。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法的流程框图；

附图2为检查对比示例示意图；

附图3为框架式幕墙单元2个吊点示意图；

附图4为框架式幕墙单元4个吊点示意图。

图中：1、钢插芯吊点。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法及系统作以下详细地说明。

实施例1：

本发明的基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法,该方法是通过BIM技术及三维测量技术进行幕墙外壳三维模型创建与调整、幕墙单元划分、材料构件拆分与下单，通过工厂化的集中加工作业实现框架式幕墙的单元体组装，通过制作标准件、标准样板、利用三维扫描技术实现框架式幕墙单元加工质量的控制，通过整体吊装技术完成框架式幕墙的现场快速装配施工，随后通过施工吊篮或登高作业车完成层间的处理，最终实现框架式幕墙的快速装配式施工作业，具体包括如下内容：

(一)、优化幕墙外壳三维模型：利用BIM技术及三维放线，通过建立、调整、优化幕墙外壳三维模型并从幕墙外壳三维模型提取数据，指导现场放线定位、埋件施工，根据主体结构偏差值调整幕墙模型，再通过幕墙外壳三维模型分析龙骨及埋件定位；

(二)、拆分框架式幕墙，将框架式幕墙单元化：以楼层、轴线为标尺对框架式幕墙进行单元划分，从幕墙外壳三维模型中划分并截取整体吊装的幕墙单元组，合理拆分，利用框架式幕墙结构实现单元体的创建，无需额外增加龙骨；同时通过参数化建模插件对幕墙外壳三维模型数据进行批量处理，快速并准确的生成框架式幕墙单元组的构件加工图；

(三)、分类区分框架式幕墙单元组构件：对框架式幕墙单元组构件进行分类区分，明确单个构件加工标准并制作模具，通过工厂化加工依次实现龙骨杆件、面层板块的精准加工；同时根据框架式幕墙单元组的组装图纸，进行构件的车间化组装；

(四)、利用模拟建造检查框架式幕墙单元组施工精度：利用模拟建造进行框架式幕墙单元组的精度检查，保证现场施工顺利，即利用三维扫描仪对组装完成的框架式幕墙单元组进行扫描，并将三维云图与幕墙外壳三维模型进行对比、模拟建造，保证精度；

(五)、实施整体吊装作业：利用整体吊装技术进行框架式幕墙的整体吊装作业，最后完成层间封修处理。

实施例2：

如附图1所示，框架式幕墙的快速装配式施工作业的施工工艺流程如下：

S1、施工准备；具体包括技术准备、资料准备、设备及工具准备和人员准备；

技术准备包括编制专项施工方案、安全方案，对管理人员及施工作业人员进行技术交底、安全交底；

资料准备包括建筑、结构施工图、幕墙施工图以及Rhino模型；

设备及工具准备包括测量工具和施工机械；测量工具包括经校核过的经纬仪、水准仪、全站仪、钢尺、拐尺等测量仪器、工具；施工机械包括汽车吊、随车吊、施工吊篮、高空作业车，台钻、电焊机、型材切割机等；

S2、建立幕墙外壳三维模型；同时寻找特征点，完成结构复测，整理特征点三维坐标数据；具体步骤如下：

S201、根据模型草图和建筑施工图进行幕墙外壳三维模型的深化；

S202、添加主体结构楼板、主体钢结构、混凝土边梁的主体结构信息；

S203、在幕墙外壳三维模型中进行幕墙分格分单元的初步划分；

S204、根据已完成幕墙外壳三维模型，提取出幕墙各阴阳角、平立面转折点的特征点的坐标值，并通过对比幕墙节点图，反推出主体结构各特征点的理论值。

S3、调整幕墙外壳三维模型；

S4、将幕墙外壳三维模型分组、分单元，根据幕墙楼层高度、立面分格进行单元划分，为便于施工作业、吊装作业，划分应注意区分不同幕墙形式，并应考虑吊运机械的吊运能力；

将框架式幕墙钢结构按楼层、跨度分割为单元区域和后施工区域；幕墙单元区域跨度以2～3跨、宽度2m～4m、重量不大于500kg为宜，跨度过大、宽度过宽，需要作业人员增多，容易造成窝工且施工，竖龙骨插芯增多容易造成窝工；重量过大需要使用的起重机械规格增大，成本增加，且重量过大不利于人员操作微调；

其中，单元区域采用单元方式进行快速装配吊装施工，后施工区域采用常规方式利用施工吊篮施工。后施工区域施工过程如下：

(1)、框架式幕墙采用单元方式快速装配过程中，所有加工作业均在加工厂完成，现场主要作业为吊装固定；

(2)、剩余两个单元体层间缝隙及相邻单元体之间构件式安装部分采用登高车或施工吊篮进行处理。

S5、生成幕墙外壳构件，根据已生成的框架式幕墙分组、分单元及幕墙图纸，进行组内构件生成，保证龙骨能够组装成为一个独立的单元体系，构件应能明确龙骨的加工长度和角度数据；

S6、分析模型是否可行，从结构复核、技术要求、质量结果、安全操作以及经济可行方面进行方案的讨论与反馈；

结构复核包括层高和转折点平面坐标；结构复核的主要是以主体结构施工图、幕墙建筑平面图为依据，以从幕墙外壳三维模型中选取的特征点为目标，通过全站仪对主体结构进行复核并统计各特征点的主体结构数据；复测中尽量不要采用无棱镜模式，通过全反射棱镜测量模式保证复核数据的准确性；结构复测过程中全程佩戴安全带，保证施工人员安全：

①、若是，则下一步执行步骤S7；

②、若否且是幕墙外壳构件的问题，则跳转至步骤S5进行构件的调整；

③、若否且是幕墙外壳三维模型单元的问题，则跳转至步骤S4进行单元的调整；

S7、利用三维模型软件提取龙骨加工计划以及面板加工计划，根据幕墙外壳三维模型中生成的构件、建筑图纸，利用参数化建模技术批量提取构建信息，完成构件材料加工；

S8、同时监控主体结构并对幕墙外壳三维模型进行微调，将结构图纸、建筑图纸及结构复核获得的结构转折点数据导入到幕墙外壳三维模型中并针对以下内容进行检查，如附图2所示：

①、检查特征点理论数据与复核数据的差值；

②、现场实际结构情况与幕墙外壳三维模型中通过幕墙外壳反推的主体结构进行平、立面位置偏差对比；

③现场实际结构情况与幕墙外壳三维模型中幕墙外壳进行操作空间偏差对比。

通过以上内容的检查，在不改变整体外立面效果的前提下，对现场主体结构与三维模型不符合的点进行调整。

通过模型调整，达到以下效果：

①幕墙龙骨结构与主体结构相契合，施工时不需要切割龙骨或对主体结构进行剔凿调整；

②幕墙分格尽可能的满足现场主体结构层高，同时板块规格种类尽可能的少；

③幕墙与主体结构件保证安全及可操作空间的情况下，距离尽可能的小。

S9、制作龙骨样板件和面板样板件，框架式幕墙单元组构件根据材料分配到不同的厂家进行加工；加工时应先制作样板间，进行工艺分析；各类构件加工通过制作标准件、制作标准模具，进行模数化、批量化生产，便于进行精度管控，加快施工速率；其中，龙骨加工可交由钢结构加工厂家加工，也可在现场设置材料加工区进行流水作业加工；框架式幕墙现场加工需要合理设置加工区，进行流水作业；通过“料动人不动”，保证工人在固定位置进行单一的施工作业，提高施工效率，保证施工进度、保证施工质量；

S10、组装龙骨样板件和面板样板件，具体步骤如下：

S1001、为避免面板的工厂化安装过程不同步造成面板安装不平整，框架式幕墙单元骨架焊接完成后，同一竖列、同一横行龙骨通过永久插芯插接成一排，统一安装面板；

S1002、通过同一区间内面板的同时组装(龙骨不同时)，在龙骨分段组装的情况下保证面板的统一性；

S1003、面板安装完成后，统一打胶密缝；

S1004、过程完成后统一编号，吊运到指定堆放区。

S11、三维扫描，获得三维扫描云图，并将三维扫描云图与幕墙外壳三维模型对比；

S12、判断样板件加工精度是否符合要求：

①、若是，则执行步骤S13；

②、若不是，则执行步骤S14；

S13、批量加工生产龙骨样板件和面板样板件；

S14、获取数据，重新调整幕墙外壳三维模型；

S15、组装框架式幕墙单元，单元板组装应在幕墙加工厂等工厂进行，铝板幕墙、石材幕墙等框架幕墙得到单元组装可在现场开辟加工区进行；

S16、对组装后的框架式幕墙单元三维扫描，模拟建造：对已安装完成的框架式幕墙单元组，利用三维扫描仪进行扫描，将三维点云导入三维模型中进行对比，进行模拟建造，保证构件组装的偏差在允许范围内；

S17、现场吊装作业，具体步骤如下：

S1701、构件式幕墙单元组装完成后，利用汽车吊、楼顶电动卷扬机起重设备进行垂直吊装；

S1702、吊装时应对单元采用垂直起吊，避免吊运过程中造成框架式幕墙单元构件的变形；

S1703、平板式框架幕墙单元在顶端设置2个钢插芯吊点1，如附图3所示，空间式框架式幕墙单元在顶端设置4个钢插芯吊点1，如附图4所示，保证垂直起吊；

S1704、将构件单元吊装至相应位置，缓缓下降使钢立柱下端与下层钢立柱的顶端对齐；

S1705、通过钢插芯进行固定，待复核每根立柱定位点之后，在上下层单元连接处安装穿芯螺栓固定；

S1706、将单元钢立柱顶端的转接件与楼层埋件临时焊接固定，然后逐层向上安装；

S1707、待所有一纵列框架式幕墙单元板块安装完成后统一进行满焊固定。

S18、层间封修处理；

S19、竣工处理。

实施例3：

本发明的基于BIM的框架式幕墙快速装配施工系统，该系统包括，

幕墙外壳三维模型建立及优化模块，用于利用BIM技术及三维放线，通过建立、调整、优化幕墙外壳三维模型并从幕墙外壳三维模型提取数据，指导现场放线定位、埋件施工，根据主体结构偏差值调整幕墙模型，再通过幕墙外壳三维模型分析龙骨及埋件定位；

框架式幕墙拆分模块，用于将框架式幕墙单元化，以楼层、轴线为标尺对框架式幕墙进行单元划分，从幕墙外壳三维模型中划分并截取整体吊装的幕墙单元组，合理拆分，利用框架式幕墙结构实现单元体的创建，无需额外增加龙骨；同时通过参数化建模插件对幕墙外壳三维模型数据进行批量处理，快速并准确的生成框架式幕墙单元组的构件加工图；

框架式幕墙单元组构件分类区分模块，用于对框架式幕墙单元组构件进行分类区分，明确单个构件加工标准并制作模具，通过工厂化加工依次实现龙骨杆件、面层板块的精准加工；同时根据框架式幕墙单元组的组装图纸，进行构件的车间化组装；

框架式幕墙单元组施工精度检查模块，用于利用模拟建造进行框架式幕墙单元组的精度检查，保证现场施工顺利，即利用三维扫描仪对组装完成的框架式幕墙单元组进行扫描，并将三维云图与幕墙外壳三维模型进行对比、模拟建造，保证精度；

整体吊装作业实施模块，用于利用整体吊装技术进行框架式幕墙的整体吊装作业，最后完成层间封修处理。

实施例4：

济南超算中心就是一个典型的案例：包含铝板幕墙、石材幕墙、玻璃幕墙等主要幕墙形式，面积约100000㎡的幕墙系统仅用20天即完成全部的现场作业，体现了框架式幕墙快速装配施工技术的可行性与实用性。济南超算中心的快速建造得到央广网、中国科技网等主流媒体的一致好评。通过框架式幕墙快速装配施工，缩短了工期，减少了现场施工作业，在一定程度上降低了工程造价。以此为基础，提炼形成本工法。

济南超算中心幕墙工程包含铝板幕墙、石材幕墙、玻璃幕墙等主要幕墙形式，面积约100000㎡。在框架式幕墙快速装配施工技术应用下，在主体结构施工期间，利用三维模型校核幕墙图纸、结构图纸后，出具材料加工图，用时70天，完成所有框架式幕墙单元体的地面组装工作，仅用20天即完成全部的现场吊装作业，体现了框架式幕墙快速装配施工技术的可行性与实用性。本工程取得了良好的社会效益和经济效益，成为展示企业形象的窗口和亮点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法，其特征在于，该方法是通过BIM技术及三维测量技术进行幕墙外壳三维模型创建与调整、幕墙单元划分、材料构件拆分与下单，通过工厂化的集中加工作业实现框架式幕墙的单元体组装，通过制作标准件、标准样板、利用三维扫描技术实现框架式幕墙单元加工质量的控制，通过整体吊装技术完成框架式幕墙的现场快速装配施工，随后通过施工吊篮或登高作业车完成层间的处理，最终实现框架式幕墙的快速装配式施工作业，具体包括如下内容：

(一)、优化幕墙外壳三维模型：利用BIM技术及三维放线，通过建立、调整、优化幕墙外壳三维模型并从幕墙外壳三维模型提取数据，指导现场放线定位、埋件施工，根据主体结构偏差值调整幕墙模型，再通过幕墙外壳三维模型分析龙骨及埋件定位；

(二)、拆分框架式幕墙，将框架式幕墙单元化：以楼层、轴线为标尺对框架式幕墙进行单元划分，从幕墙外壳三维模型中划分并截取整体吊装的幕墙单元组，合理拆分，利用框架式幕墙结构实现单元体的创建，无需额外增加龙骨；同时通过参数化建模插件对幕墙外壳三维模型数据进行批量处理，快速并准确的生成框架式幕墙单元组的构件加工图；

(三)、分类区分框架式幕墙单元组构件：对框架式幕墙单元组构件进行分类区分，明确单个构件加工标准并制作模具，通过工厂化加工依次实现龙骨杆件、面层板块的精准加工；同时根据框架式幕墙单元组的组装图纸，进行构件的车间化组装；

(四)、利用模拟建造检查框架式幕墙单元组施工精度：利用模拟建造进行框架式幕墙单元组的精度检查，即利用三维扫描仪对组装完成的框架式幕墙单元组进行扫描，并将三维云图与幕墙外壳三维模型进行对比、模拟建造；

(五)、实施整体吊装作业：利用整体吊装技术进行框架式幕墙的整体吊装作业，最后完成层间封修处理。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法，其特征在于，所述框架式幕墙的快速装配式施工作业的施工工艺流程如下：

S1、施工准备；

S2、建立幕墙外壳三维模型；同时寻找特征点，完成结构复测，整理特征点三维坐标数据；

S3、调整幕墙外壳三维模型；

S4、将幕墙外壳三维模型分组、分单元；

S5、生成幕墙外壳构件，根据已生成的框架式幕墙分组、分单元及幕墙图纸，进行组内构件生成，保证龙骨能够组装成为一个独立的单元体系，构件应能明确龙骨的加工长度和角度数据；

S6、分析模型是否可行：

①、若是，则下一步执行步骤S7；

②、若否且是幕墙外壳构件的问题，则跳转至步骤S5进行构件的调整；

③、若否且是幕墙外壳三维模型单元的问题，则跳转至步骤S4进行单元的调整；

S7、利用三维模型软件提取龙骨加工计划以及面板加工计划，根据幕墙外壳三维模型中生成的构件、建筑图纸，利用参数化建模技术批量提取构建信息，完成构件材料加工；

S8、同时监控主体结构并对幕墙外壳三维模型进行微调；

S9、制作龙骨样板件和面板样板件；

S10、组装龙骨样板件和面板样板件；

S11、三维扫描，获得三维扫描云图，并将三维扫描云图与幕墙外壳三维模型对比；

S12、判断样板件加工精度是否符合要求：

①、若是，则执行步骤S13；

②、若不是，则执行步骤S14；

S13、批量加工生产龙骨样板件和面板样板件；

S14、获取数据，重新调整幕墙外壳三维模型；

S15、组装框架式幕墙单元；

S16、对组装后的框架式幕墙单元三维扫描，模拟建造：对已安装完成的框架式幕墙单元组，利用三维扫描仪进行扫描，将三维点云导入三维模型中进行对比，进行模拟建造，保证构件组装的偏差在允许范围内；

S17、现场吊装作业；

S18、层间封修处理；

S19、竣工处理。

3.根据权利要求2所述的基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法，其特征在于，所述步骤S2中建立幕墙外壳三维模型的具体步骤如下：

S201、根据模型草图和建筑施工图进行幕墙外壳三维模型的深化；

S202、添加主体结构楼板、主体钢结构、混凝土边梁的主体结构信息；

S203、在幕墙外壳三维模型中进行幕墙分格分单元的初步划分；

S204、根据已完成幕墙外壳三维模型，提取出幕墙各阴阳角、平立面转折点的特征点的坐标值，并通过对比幕墙节点图，反推出主体结构各特征点的理论值。

4.根据权利要求2所述的基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法，其特征在于，所述步骤S6中分析模型是否可行是从结构复核、技术要求、质量结果、安全操作以及经济可行方面进行方案的讨论与反馈；

结构复核包括层高和转折点平面坐标；结构复核的主要是以主体结构施工图、幕墙建筑平面图为依据，以从幕墙外壳三维模型中选取的特征点为目标，通过全站仪对主体结构进行复核并统计各特征点的主体结构数据；通过全反射棱镜测量模式保证复核数据的准确性。

5.根据权利要求2所述的基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法，其特征在于，所述步骤S8中对幕墙外壳三维模型进行微调是将结构图纸、建筑图纸及结构复核获得的结构转折点数据导入到幕墙外壳三维模型中并针对以下内容进行检查：

①、检查特征点理论数据与复核数据的差值；

②、现场实际结构情况与幕墙外壳三维模型中通过幕墙外壳反推的主体结构进行平、立面位置偏差对比；

③现场实际结构情况与幕墙外壳三维模型中幕墙外壳进行操作空间偏差对比。

6.根据权利要求2所述的基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法，其特征在于，所述S4中将幕墙外壳三维模型分组、分单元是根据幕墙楼层高度、立面分格进行单元划分；

将框架式幕墙钢结构按楼层、跨度分割为单元区域和后施工区域；幕墙单元区域跨度以2～3跨、宽度2m～4m、重量不大于500kg为宜；

其中，单元区域采用单元方式进行快速装配吊装施工，后施工区域采用常规方式利用施工吊篮施工。

7.根据权利要求6所述的基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法及系统，其特征在于，所述后施工区域施工过程如下：

(1)、框架式幕墙采用单元方式快速装配过程中，所有加工作业均在加工厂完成，现场主要作业为吊装固定；

(2)、剩余两个单元体层间缝隙及相邻单元体之间构件式安装部分采用登高车或施工吊篮进行处理。

8.根据权利要求2所述的基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法及系统，其特征在于，所述步骤S10中组装龙骨样板件和面板样板件的具体步骤如下：

S1001、同一竖列、同一横行龙骨通过永久插芯插接成一排，统一安装面板；

S1002、通过同一区间内面板的同时组装，在龙骨分段组装的情况下保证面板的统一性；

S1003、面板安装完成后，统一打胶密缝；

S1004、过程完成后统一编号，吊运到指定堆放区。

9.根据权利要求2所述的基于BIM的框架式幕墙快速装配施工方法，其特征在于，所述S17中现场吊装作业的具体步骤如下：

S1701、构件式幕墙单元组装完成后，利用汽车吊、楼顶电动卷扬机起重设备进行垂直吊装；

S1702、吊装时应对单元采用垂直起吊，避免吊运过程中造成框架式幕墙单元构件的变形；

S1703、平板式框架幕墙单元在顶端设置2个吊点，空间式框架式幕墙单元在顶端设置4个吊点，保证垂直起吊；

S1704、将构件单元吊装至相应位置，缓缓下降使钢立柱下端与下层钢立柱的顶端对齐；

S1705、通过钢插芯进行固定，待复核每根立柱定位点之后，在上下层单元连接处安装穿芯螺栓固定；

S1706、将单元钢立柱顶端的转接件与楼层埋件临时焊接固定，然后逐层向上安装；

S1707、待所有一纵列框架式幕墙单元板块安装完成后统一进行满焊固定。

10.一种基于BIM的框架式幕墙快速装配施工系统，其特征在于，该系统包括，

幕墙外壳三维模型建立及优化模块，用于利用BIM技术及三维放线，通过建立、调整、优化幕墙外壳三维模型并从幕墙外壳三维模型提取数据，指导现场放线定位、埋件施工，根据主体结构偏差值调整幕墙模型，再通过幕墙外壳三维模型分析龙骨及埋件定位；

框架式幕墙拆分模块，用于将框架式幕墙单元化，以楼层、轴线为标尺对框架式幕墙进行单元划分，从幕墙外壳三维模型中划分并截取整体吊装的幕墙单元组，合理拆分，利用框架式幕墙结构实现单元体的创建，无需额外增加龙骨；同时通过参数化建模插件对幕墙外壳三维模型数据进行批量处理，快速并准确的生成框架式幕墙单元组的构件加工图；

框架式幕墙单元组构件分类区分模块，用于对框架式幕墙单元组构件进行分类区分，明确单个构件加工标准并制作模具，通过工厂化加工依次实现龙骨杆件、面层板块的精准加工；同时根据框架式幕墙单元组的组装图纸，进行构件的车间化组装；

框架式幕墙单元组施工精度检查模块，用于利用模拟建造进行框架式幕墙单元组的精度检查，即利用三维扫描仪对组装完成的框架式幕墙单元组进行扫描，并将三维云图与幕墙外壳三维模型进行对比、模拟建造；

整体吊装作业实施模块，用于利用整体吊装技术进行框架式幕墙的整体吊装作业，最后完成层间封修处理。