異形結(jié)構(gòu)施工因其獨(dú)特的形狀和尺寸要求，面臨諸多挑戰(zhàn)。精確測(cè)量與定位是基礎(chǔ)，需要使用高精度的測(cè)量工具和先進(jìn)的定位技術(shù)。材料選擇至關(guān)重要，需選用適合特定形狀和功能的高性能材料，并確保其具有足夠的承載能力和耐久性。施工過(guò)程中的協(xié)調(diào)與管理也是關(guān)鍵，需要高效的項(xiàng)目管理和團(tuán)隊(duì)協(xié)作來(lái)確保施工進(jìn)度和質(zhì)量。技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用，如自動(dòng)化設(shè)備和智能施工技術(shù)，可以顯著提高施工效率和安全性。

一、設(shè)計(jì)方面的難點(diǎn)

（一）建模困難

復(fù)雜形狀的精確建模：異形結(jié)構(gòu)往往具有不規(guī)則的形狀，如雙曲面、扭曲等形狀。像梅溪湖國(guó)際文化藝術(shù)中心，其建筑造型是由花瓣衍生而來(lái)，要準(zhǔn)確構(gòu)建這樣的模型，需要借助專業(yè)的軟件，如在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)時(shí)，利用Tekla軟件對(duì)蜂窩鋼結(jié)構(gòu)的4.5厘米厚彎扭構(gòu)件進(jìn)行三維實(shí)體建模，這個(gè)過(guò)程十分復(fù)雜，需要考慮眾多的結(jié)構(gòu)和造型細(xì)節(jié)，稍有偏差就會(huì)影響后續(xù)施工 $2$ 。

（二）結(jié)構(gòu)分析復(fù)雜

受力分析：異形結(jié)構(gòu)的受力情況比普通建筑更為復(fù)雜。以倒“三腳架”勁性混凝土斜柱為例，中間以鋼骨柱為基礎(chǔ)，周邊及中間密布鋼筋，由于其獨(dú)特的形狀和傾斜角度，在承受荷載時(shí)，力的傳遞路徑和分布難以用常規(guī)方法計(jì)算，需要采用更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析軟件來(lái)準(zhǔn)確模擬其在不同工況下的受力情況，從而確定合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 $4$ 。

二、施工方面的難點(diǎn)

（一）材料加工與預(yù)制

異型材料定制：
- 例如異型鋁板的加工，每一塊成品鋁板可能由多塊尺寸各異的小鋁板拼接而成，且在整個(gè)結(jié)構(gòu)中每一塊鋁板都不同。如某項(xiàng)目入口門頭有105塊異型鋁板，這就要求在加工時(shí)必須根據(jù)精確的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行定制下料加工，而這些參數(shù)的獲取需要通過(guò)復(fù)雜的建模和轉(zhuǎn)換過(guò)程，先由專用軟件重新建立完整模型確定精準(zhǔn)參數(shù)，再將三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為二維數(shù)據(jù)才能進(jìn)行下料加工 $1$ 。
- 對(duì)于GRC幕墻板塊，像梅溪湖國(guó)際文化藝術(shù)中心使用的近8萬(wàn)平方米GRC幕墻結(jié)構(gòu)，板塊多為雙曲面且無(wú)一塊相同，這對(duì)模具制作和加工精度提出了很高的要求，需要采用CNC三軸雕刻機(jī)保障毫米級(jí)加工精度 $2$ 。
材料拼接與安裝：
- 在異形結(jié)構(gòu)施工中，材料的拼接安裝難度較大。如雕塑為長(zhǎng)條帶狀異型體時(shí)，采取建模分解下料后現(xiàn)場(chǎng)拼接的方式進(jìn)行安裝，但三條飛虹全靠結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及牽引力完成大跨度懸挑，施工難度高，而且拼接后的面層處理需要精細(xì)操作，如歷經(jīng)360度無(wú)死角打磨、多道底漆、膩?zhàn)雍兔嫫岷螅€需一道汽車質(zhì)感清漆封面才能保證品質(zhì)和光澤 $1$ 。
- 對(duì)于圓形、橢圓形、弧形結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)建筑的爬架系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)和安裝要適應(yīng)異形結(jié)構(gòu)的形狀，在安裝過(guò)程中需要精確調(diào)整各個(gè)部件的位置和連接角度，以確保整個(gè)爬架系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性 $3$ 。

（二）施工工藝要求高

混凝土施工：
- 異形混凝土結(jié)構(gòu)通常為弧形曲面或斜向結(jié)構(gòu)，如上海某場(chǎng)館項(xiàng)目采用雙曲面殼體結(jié)構(gòu)及倒“三腳架”勁性混凝土柱結(jié)構(gòu)。雙曲面殼體結(jié)構(gòu)弧度較大，對(duì)混凝土澆筑的材料及澆搗工藝要求高，混凝土澆筑不能一次成型，需合理分段施工。而且在施工過(guò)程中要注意弧形結(jié)構(gòu)中上部結(jié)構(gòu)鋼筋的定位保持以及避免鋼筋污染，防止出現(xiàn)鋼筋保護(hù)層過(guò)大或不足以及鋼筋錨固力不足等問(wèn)題 $4$ 。
- 對(duì)于大角度傾斜的勁性混凝土柱，即使分段澆筑，由于結(jié)構(gòu)密集，澆筑混凝土難以均勻，需采用自密實(shí)混凝土，并重點(diǎn)保證模板陰角處的均勻 $4$ 。
鋼結(jié)構(gòu)施工：
- 像入口門頭是異型鋼結(jié)構(gòu)體且為雙曲面構(gòu)造時(shí)，獨(dú)特的造型對(duì)于材料的預(yù)制以及現(xiàn)場(chǎng)的安裝要求極高，在工期緊張的情況下不容許有犯錯(cuò)的機(jī)會(huì)。鋼結(jié)構(gòu)施工需要先進(jìn)行精確的建模確定參數(shù)，然后再進(jìn)行加工和安裝 $1$ 。
- 在梅溪湖國(guó)際文化藝術(shù)中心的鋼結(jié)構(gòu)施工中，要把22000噸鋼結(jié)構(gòu)編織成芙蓉花的骨架，部分是將4.5厘米厚的鋼板扭彎曲，利用鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)軟件對(duì)彎扭構(gòu)件三維實(shí)體建模，并對(duì)壁板展開(kāi)及放樣才能解決加工成型問(wèn)題 $2$ 。

（三）交叉施工協(xié)調(diào)難

在異形結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，各工種之間的交叉施工協(xié)調(diào)困難。例如在建筑主體施工時(shí)，同時(shí)可能涉及到鋼結(jié)構(gòu)安裝、幕墻安裝、機(jī)電安裝等多個(gè)專業(yè)的交叉作業(yè)。像梅溪湖國(guó)際文化藝術(shù)中心項(xiàng)目，土建主體、彎扭鋼結(jié)構(gòu)、GRC幕墻結(jié)構(gòu)等各部分施工相互關(guān)聯(lián)，在施工中需要協(xié)調(diào)各專業(yè)的施工順序、施工進(jìn)度、施工空間等，否則容易出現(xiàn)施工碰撞、工序沖突等問(wèn)題，導(dǎo)致施工效率降低、成本增加甚至出現(xiàn)安全隱患 $2$ 。