QC攻克双曲面帷幔幕墙建造难题

目录一、项目简介七、要因确认二、QC小组简介八、制定对策三、课题选择九、对策实施四、现状调查十、效果检查五、目标确定及可行性分析十一、巩固措施及标准化六、原因分析十二、总结及今后打算一项目简介1.项目简介

世界妈祖文化论坛永久性会址旅游项目位于市湄洲岛上，项目由主会场、媒体中心、酒店共3个功能性建筑群组成。该工程建筑造型独特，结构型式新颖，设计理念表现先进、前卫，结构体系复杂，科技含量高。

本项目为设计、施工总承包的EPC项目。幕墙项目的主要难点在屋檐帷幔。

屋檐帷幔设计为海浪造型，每跨帷幔由若干根贴合屋檐曲线的圆弧型铝合金管组成。建筑设计意图：从平面俯视图看，帷幔为相互叠加的平行线。密疏立面正视图平面俯视图从立面正视图看，帷幔为疏密均匀过度的曲线。轴侧图建筑设计意图：

从轴侧图看，帷幔呈现出双曲面效果。如不加以研究，帷幔的弯曲半径必将多种多样，一方面由此加重生产加工、现场安装难度；另一方面，增加生产安装成本、拖延施工工期。

为此项目部成立QC小组。二小组简介小组概况小组名称项目QC小组成立时间2017年4月课题名称攻克双曲面帷幔幕墙建造难题课题类型攻关型课题注册号CSCECSC:2017-018-001#活动次数8次活动时间2017年4月~2017年9月QC培训人均50课时三选题理由选题理由帷幔完成面整体造型为双曲面，帷幔管横截面尺寸、根数、圆弧半径均需项目部深化设计，现有技术不能满足要求，社会上也无其他例子可供学习。经验的缺失使我们更加谨慎。需要找QC要方法。技术难度大1工期赶任务重2项目工期赶、任务重，需要快速攻克关键技术难题。需要借助QC的方法。四现状调查编号项目标准分评分方法及评分点得分1立面间隙均匀度30A、同一竖向剖面的最大间隙与最小间隙之差允许值为2mm，每超1mm，扣1分，同一跨内随机查3处。（用吊线和钢尺检查）（共20分）B、同一跨疏区到密区过度应自然。（整体视觉判断，1-10分，三人评测取平均值）2平面遮盖严实度20A、同一跨内遮盖应严实，每漏1处扣10分。（从下往上垂直目视是否漏光）3排列弯弧度30A、从侧面拍照，打印照片，连接弧线起始点和终点（弦长），画出拱高。拱高=0.3倍的弦长得30分，每少0.01倍，扣1分。4接缝整齐度20A、从前视图拍照，打印照片，连接高点、低点。根据铝方管规格换算好比例后，每处接缝偏差超过1mm的扣1分，超过2mm的扣2分。评分人评分日期优良等级小组根据建筑效果要求要点，按重要程度的不同，制作评分表立面间隙不均匀平面遮盖不严小组对本工程前期已采用传统CAD方法设计、下料先行施工的样板段进行现状调查：排列弯弧度不足对角接缝不齐小组对本工程前期已采用传统CAD方法设计、下料先行施工的样板段进行现状调查：

样板段部位A跨B跨C跨平均立面间隙均匀度（30）25262425.0平面遮盖严实度（20）14151615.0排列弯弧度（30）26242324.33接缝整齐度（20）17161516.0合计82817880.33小组对样板段A、B、C三跨进行评分，得分如下：小组对板段A、B、C三跨帷幔幕墙施工过程进行分析。列出影响帷幔整体造型效果的因素：序号影响因素频数（次）频率（%）累计频率（%）1铝方管弯曲精度不足4643.043.02骨架安装精度不足3936.479.43角码安装不到位1110.389.74成品保护不到位65.695.35其他54.71006合计107100100累计频率(%)100%0%20%40%60%80%100806040200频数(次)双曲面帷幔造型缺陷排列图43.0%79.4%89.7%95.3%铝方管弯曲精度不足骨架安装精度不足角码安装不到位成品保护不到位其他关键的少数时间：2017年6月19日制图：图1五目标确定及可行性分析

活动目标小组经过讨论确定本次活动目标80.33%92%制图：

2017年6月19日图2目标设定依据：1、《公司工程质量评价细则》规定，优良率＞90％方可推荐评优，而本工程质量目标为“全国建筑装饰奖”，优良率应有较大提高。2、小组成员掌握各类BIM软件，尤其是参数化编程技术。对参数化BIM有信心。3、现状调查中占主要问题的“铝方管弯曲精度不足”、“骨架安装精度不足”累计占到79.4%，我们只要解决主要问题的80%，优良率就能达到92.81%。(100%-80.3%)*79.4%*0.8+80.3%=92.81%六原因分析

原因分析

根据统计结果，2017年6月25日，QC小组对影响帷幔施工质量的主要因素召开质量分析会，找出产生问题的原因和影响因素，绘出关联图如下:开料不准确*开料方法落后定位不准确*工人责任心不强加工不到位*工人工艺水平差施工难度大*工期紧*测量定位方法落后*结构造型复杂因果分析关联图铝方管弯曲精度不足骨架安装精度不足*材料不合格时间：2017年06月25日制图：图3*管理人员责任心不强主体钢结构变形(外单位施工)*脚手架搭设不到位七要因确认

要因确认序号末端因素确认方法确认依据及标准完成时间1工人工艺水平差调查分析工人工艺水平影响施工质量17.07.032工期紧调查分析工期影响生产组织，影响加工，影响质量17.07.033工人责任心不强调查分析工作态度决定工作成果17.07.044管理人员责任心不强调查分析工作态度决定工作成果17.07.055脚手架安装不到位调查分析脚手架影响安装精度17.07.046材料不合格现场验证材料品质直接影响工程质量17.07.047结构造型复杂调查分析结构造型影响构件加工、吊装精度17.07.038开料方法落后调查分析开料影响最终造型17.07.039测量定位方法落后调查分析测量定位影响安装精度17.07.04制表人：2017年7月5日要因确认计划表表6验证时间2017年7月3日确认方法调查分析负责人卓晨确认情况1、本项目为EPC设计、施工一体化项目，总工期6个月，帷幔有效工期3个月。设计人员、施工管理人员同在一起办公，沟通及时高效。为保证工期，小组制定了合理的工序衔接，从骨架焊接到帷幔铝方管安装严格执行。2、土建总包单位为我中建海峡厦门分公司，双方配合融洽，保证了塔吊充足的使用时间，钢构吊装能按进度计划进行，工期目标可以实现！末端因素二：工期紧非要因表7-2制表人：2017年7月3日验证时间2017.07.04确认方法调查分析负责人黄祥政确认情况为调动工人积极性，项目部已经加强教育、制定相应的奖罚制度并每周进行检查，对优良率达到90%的施工班组奖励其1000元，对屡次出现操作不当的工人调换工作岗位或予以辞退。采取该措施后，工人工作积极性、质量意识显著增强。结论末端因素三：工人责任心不强非要因表7-3

要因确认制表人：2017年7月4日验证时间2017.07.04确认方法调查分析负责人陈宽炜确认情况项目部实行风险承包责任制，按个人在岗时间及贡献度确定风险承包股份，项目整体盈利良好，分配制度合理，员工积极性高。结论末端因素四：管理人员责任心不强表7-4

要因确认制表人：2017年7月4日非要因验证时间2017.7.4确认方法调查分析负责人黄志乐确认情况现场查看脚手架搭设情况，发现脚手架搭设满足帷幔施工要求。脚手架离墙距离合适、工作面足够。结论末端因素五：脚手架安装不到位表7-5

要因确认制表人：2017年7月4日非要因验证时间2017.7.4确认方法调查分析负责人卓晨确认情况2017年7月4日卓晨同工地监理对铝方管、角钢骨架等材料进行现场检验，随机抽取80个样品，完好无损、观感良好的达到79个，合格率达98.7%，符合施工要求。结论末端因素六：材料不合格表7-6

要因确认制表人：2017年7月4日非要因验证时间2017.7.3确认方法调查分析负责人确认情况帷幔幕墙为双曲面造型，各跨造型相似却不一样，不同角度看，造型差别大，需要复杂的空间想象能力，传统CAD画图方法无法满足需求，容易出错。结论末端因素七：结构造型复杂表7-5

要因确认制表人：2017年7月3日要因密疏立面正视图平面俯视图同一跨帷幔，不同角度不同效果，传统CAD无法形象表达。轴侧图验证时间2017.7.3确认方法调查分析负责人周学升确认情况传统CAD画图方法无法三维可视化，无法与其他专业（如钢结构）做碰撞检查。发生碰撞时往往现场强行拉弯、调位，影响整体效果。

铝格栅的尺寸、弯曲半径需自行设计。多角度综合设计时，往往顾此失彼。结论末端因素八：开料方法落后表7-8

要因确认制表人：2017年7月3日要因验证时间2017.7.3确认方法调查分析负责人陈宽炜确认情况钢结构个别部位施工精度不足和整体沉降变形无法准确反馈到帷幔设计员，依附于钢结构屋架底部帷幔钢骨架无法相应调整，造成定位偏差，影响帷幔安装高度及间距。

传统CAD方法无法提供角钢骨架的下料长度，骨架依靠现场测量、计算。现场三维空间中基准点不一，测量、计算误差大。现场无有效纠偏措施。结论末端因素九：测量定位方法落后表7-8

要因确认制表人：2017年7月3日要因

找到要因结构造型复杂13测量定位方法落后开料方法落后2八制定对策

对策表序号主要原因对策目标措施地点完成时间1结构造型复杂BIM建模确定最合适的BIM软件，并准确建立帷幔双曲面模型整体建模，三维可视化办公室7.08~7.152开料方法落后BIM开料铝方管下料形状完全贴合屋檐线，且最大程度减少铝方管弯弧半径种类。工厂加工偏差小于2mm/m根据建筑图纸准确定出屋檐线，以屋檐线为基准，生成帷幔管。复制帷幔管，确保同一跨的帷幔形状一直；调整帷幔管角度，确保帷幔管贴合、渐变均匀办公室现场7.15~7.203测量定位方法落后改进定位方法给出角钢骨架长度及定位点，并消除钢构误差带来的影响直接以钢结构的每榀桁架中心线为基准，进行放样定位。现场7.20~7.25表8制表人：2017年7月5日九对策实施对策一：BIM建模（目标：确定最优软件，准确建立帷幔模型）1针对造型复杂，提出假设：能否将帷幔铝方管做成单一方向的弯曲而不扭曲，能否将同一跨内的铝方管保持一致的弯曲半径和单节长度（做成统一的标准段），且不影响建筑设计要求达到的效果？这将大大减少方管弯曲规格，减少工厂加工难度，提高现场安装效率，节省工期。对策一：BIM建模

传统建模方法都是采用Revit软件，然而面对未知的帷幔，需要对比的方案可能几十上百种，若采用传统Revit建模，则需在不同截面尺寸、不同弯曲半径、不同根数一一尝试，建模工作量巨大！传统建模方法-Revit建模1对策一：BIM建模若采用建筑设计提供的Sketchup模型，则不需另外建模，好处是模型是现成的。然而该模型的仅满足效果图渲染要求，精度太低，模型本身碰撞太多（如右下图所示），且同一跨内帷幔弯曲半径不一，不同跨截面尺寸不尽相同，这给下料加工、现场安装带来的困难不可想象！建筑设计提供的Sketchup模型2现有方法对比分析表序号名称优点工期风险质量风险经济效益风险是否采纳1传统BIM方法-Revit建模复杂大小大否2现有模型-Sketchup省去建模大大大否对策一：BIM建模寻找规律：各跨帷幔弯曲度均与其对应位置的屋檐外边曲线贴合；不同跨立面、平面效果相似；每各跨存在高低差，两端高差不一；每跨内各根铝管的起始点均为上一跨的终止点，每跨的终止点均为下一跨的起始点，最后形成闭环（如效果图所示）。采用参数化编程建模3对策一：BIM建模（目标：准确建立帷幔模型）经逻辑分析，判断参数化编程建模技术非常适合本项目的建模，以减少大量试错工作。参数化编程建模技术是基于犀牛软件（Rhino）及利用其可视化编程插件（Grasshopper）而进行三维建模技术。确认最适合的BIM软件将建筑平面图、立面图导入Rhino软件，并对应好位置关系，调整好标高。

将帷幔所在的立面边线、平面边线岩相应的方向进行投影，投影相交产生的空间曲线即为帷幔所的边界线，再由边界线生成空间曲面，此曲面即为帷幔所在的曲面（如右上图绿色的曲面）。

右下图为曲面的编程链路图。帷幔深化设计：取其中一段的曲面建模。曲面的顶边线与屋檐线贴合，将此曲线作为本跨帷幔第一根铝管的边线；下边线为帷幔的下界限，将其设置为可上下平移的变量。（如右上图）

取左侧边线的垂直平分线（如右下图红线，红线长度为变量），沿左侧边线的起点、终点、红线终点生成圆弧曲线（如右下图的黄色线），该曲线为铝管排布边线。

帷幔深化设计：沿竖直方向等分黄色排布曲线，确保等分点的高差一致，其等分段数为可调参数。

另一侧的边线同样处理。帷幔深化设计：将顶边线沿左侧等分点复制相应份数，得到一组完全一样的曲线。（如图二所示）

以左侧等分点为圆心，旋转各根曲线，将其旋转至穿过右侧等分点，至此铝管边线建模完成。(如图三所示)帷幔深化设计：在调整后各曲线的起点，生成矩形（其截面宽为b，高为h，均为可调变量）

将矩形沿曲线生成方管，此时的铝方管单根为单方向向上弯曲（单曲线），各根铝方管沿侧向曲线排布，从而实现整体的双曲面效果。

即单曲线方管实现了双曲面的效果！帷幔深化设计：经过一系列的空间变换及逻辑编程，我们建立了带有“可调参数板块”的整体程序及其相应的三维模型。可调参数板块整体程序链路图整体效果图帷幔深化设计：在这里，帷幔的截面尺寸、根数、间距、弯曲度、偏移值均能分别调试，并一键生成模型，提高多方案建模效率。准确建立帷幔双曲面模型完成设计实现对策表的第一个目标：准确建立帷幔双曲面模型序号场馆名称帷幔规格帷幔根数骨架类型1主场馆（1#楼）200*10023竖接2媒体中心（2#楼）200*10018横挑3酒店（3#楼）200*10018横挑4宴会厅（3#楼附属）200*5022竖接帷幔幕墙主要设计参数完成主场馆的设计后，其他栋号如法炮制，源程序直接拷贝，更改初始条件、调整参数，完成其他栋号建模。这是参数化建模独到的特点，这也是传统Revit软件所不具备的优点！媒体中心（2#楼）酒店和宴会厅（2#楼及其附属楼）实现对策表的第一个目标：准确建立帷幔双曲面模型对策二：BIM开料（目标：减少帷幔弯弧种类）2导入钢结构Tekla模型（已根据现场实际完成偏差调整，是准确的模型），对齐轴网及标高。对策二：BIM开料碰撞检查：发现东面帷幔与钢结构发生严重碰撞，钢桁架突出帷幔，将影响帷幔安装。碰撞检查：召开技术研讨会小组开会商讨如何避开钢构，解决碰撞。经过会议上的商讨及决策，确定将东面帷幔往外侧偏移，同时降低底边标高。执行会议决策：调整前调整后可调参数模块按会议要求，调整参数板块，底边降低400mm，顶边不变，中间铝方管均化降低标高，从而消除碰撞。解决碰撞：调整前：调整后：消除钢构误差带来的影响一键重新生成模型。（无需重新建模）解决下料问题，精准下料导出模型，进行下料并编号。主场馆共9跨帷幔，仅用6种弯弧铝方管，共6种编号。同一种编号的铝方管可以在相应跨内任一位置上使用。最大程度减少铝方管弯弧半径种类6种编号帷幔管实现对策表的第二个目标：最大程度减少铝方管弯弧半径种类！对策三：改进定位方法（目标：求出角钢长度及定位点）3我们放弃从轴线定位，改从角钢固定点——钢桁架中心线定位，以较少偏差。红色线为钢构与帷幔的垂直投影线绿色标注即为投影线长度值从钢构底部桁架垂直投影到帷幔铝方管，生成垂直距离值及定位点，角钢骨架据此下料和定位。对策三：改进定位方法西面左侧第一跨第1根西面左侧第一跨第2根西面左侧第一跨第3根西面左侧第一跨第4