智能建造 | 基于BIM与三维扫描的异型大面积鱼鳃式开口铝板屋面施工技术

目前，现代大型场馆类建筑越来越多，空间造型日趋复杂。建筑的屋盖结构形式较多采用张弦梁钢桁架结构，结合金属复合屋面，构成大跨度预应力空间结构体系。此类结构具有自重轻、柔度大、施工方便等特点，能适应各种异型结构。然而，施工过程中，若张弦梁钢桁架张拉控制不当，可能导致构件形状与设计不符，挠度和空间变形较大，产生施工偏差，影响大面积异型金属屋面的深化设计、材料的定尺加工和现场安装精度。此外，金属屋面导热系数大、节点复杂，温差大时铝板易收缩变形而极易产生渗漏隐患。

针对上述问题，中青建安集团结合山东大学青岛校区综合体育馆项目的实际施工情况，组织技术人员科技攻关，经过深入研究与实践，总结形成基于BIM与三维扫描的异型大面积鱼鳃式开口铝板屋面施工技术。

该施工技术是运用BIM和三维扫描技术，针对传统大面积金属屋面施工精度低、节点质量差、温差导致的伸缩变形、构件性能低等问题而研发的一种工艺便捷、安全可靠的施工方法。通过点云模型与屋面三维BIM模型的对比校验，剔除屋面连接节点和设计的误差，实现了对屋面标高、铝板龙骨、支腿坐标的精准定位，保证了安装精度，提高了施工效率。

通过对铝板龙骨空间分布做合理性排布，并进行工厂定尺预制加工，对屋面板与固定支座的连接、天沟增加伸缩缝解决天沟在温差变化下产生的伸缩变形、天沟和鱼鳃处排水路径、屋面防雷防水节点、TPO防水卷材施工和防水抗风揭数值计算等进行优化，保证了构件节点的性能，防止渗漏隐患，同时有效解决了屋面的温差变形问题，增强了屋面整体性和防水性能，力求达到建筑空间与结构空间融合一体，确保了使用功能，自然呈现了设计的美感。

该施工技术适用于大型公共建筑钢结构金属屋面施工，并已成功应用于山东大学青岛校区综合体育馆等项目。

山东大学青岛校区综合体育馆位于山东省即墨市鳌山镇滨海大道以东、柴岛路以北。体育馆屋盖南北向长约280m，由四个分区组成：南端外挑区、热身馆区、比赛馆区和北端外挑区。室外长廊罩棚南北向长约140m，宽度由南向北从16m逐渐收窄为10m。屋面为网架金属屋面，造型为多曲面造型，结构面积大、多变、高度高，铝板安装施工难度大。采用该技术施工，与传统普通异型大面积金属屋面相比，总造价降低约10％～15％，缩短施工周期约25％，具有较好的社会经济效益。  

该技术的成功应用，为类似工程提供了可借鉴的经验和技术支持，助力建筑行业的技术进步和创新发展。该施工技术已先后获评山东省省级工法、山东省工程建设典型工法、山东省土木建筑工程建造技术创新成果竞赛一等成果、2023年第三届工程建造微创新技术大赛等奖项。这些荣誉的获得，为该技术的进一步推广和应用奠定了坚实的基础。

来源｜中青建安集团