CN111877609B - 一种复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，针对现有幕墙外饰面的安装方法不能适应异形幕墙的曲面造型，无法有效吸收建筑主体结构的误差累积，难以保证幕墙外饰面的工程质量及曲面造型整体效果的问题。步骤如下：根据建筑主体结构和异形幕墙龙骨的三维模型，确定龙骨单元内每根龙骨的长度、端部切面的切角数值及其安装方向，并确定连接装置的高度、连接装置两端端部切面加工数据及其安装方向，根据获得的加工数据在工厂预制加工龙骨和连接装置；将连接装置的底部固接于建筑主体结构顶部，拼装龙骨单元并将其连接于连接装置的顶部。

Description

一种复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法。

背景技术

随着经济发展水平的提高、设计方法和设计理念的革新以及施工技术的进步，建筑幕墙逐步从单一化、规整化向多元化、复杂化发展。建筑师们为追求独特的建筑效果，不再满足于规整、中庸的建筑设计，在实现其使用功能的前提下，建筑物的造型日趋复杂。

通常，建筑物的复杂造型往往依靠幕墙外饰面来实现，建筑主体结构只承担支撑作用，图1所示为现有幕墙龙骨与建筑主体结构的连接节点的结构示意图，钢龙骨转换层3通过固定连接件2与建筑主体结构1固接，铝合金龙骨层5通过可调连接件4与钢龙骨转换层3连接，玻璃面板6安装于铝合金龙骨层5外侧。然而，在实际工程中，对于异形的幕墙外饰面而言，建筑主体结构与幕墙外饰面之间不等距，而且，建筑主体结构在生产及安装过程中也存在一定的误差累积，采用现有幕墙外饰面的安装方法存在以下缺陷：

1、铝合金龙骨层5通过可调连接件4连接于钢龙骨转换层3，可调连接件4主要用于微调幕墙外饰面完成面的高度，以及调节幕墙外饰面的表面平整度，由于其调节距离较小，无法灵活调整建筑主体结构与异形幕墙外饰面之间的间距，不能保证异形幕墙外饰面的曲面造型平滑过渡；

2、异形幕墙外饰面仅设置一层钢龙骨转换层3，不能有效吸收建筑主体结构1的误差累积，难以保证复杂造型建筑物的工程质量及整体效果；

3、异形幕墙外饰面的龙骨单元常见多根龙骨交汇于一点，不同方向、不同切面的多根龙骨通过连接件焊接连接于建筑主体结构1，施工难度较大。

发明内容

针对现有幕墙外饰面的安装方法不能适应异形幕墙的曲面造型，无法有效吸收建筑主体结构的误差累积，难以保证幕墙外饰面的工程质量及曲面造型整体效果的问题。本发明的目的是提供一种复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，根据建筑主体结构和异形幕墙龙骨的三维模型得出的加工数据预制的连接装置能够适应两者之间不等距的施工要求，从而避免由于误差累积超值而引起装饰面板破损的现象，保证了异形幕墙外饰面的工程质量及整体效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，所述异形幕墙结构包括异形幕墙龙骨及多个连接装置，所述异形幕墙龙骨由多个呈网格状排列的龙骨单元相互连接而成，步骤如下：

S1：根据建筑主体结构和异形幕墙龙骨的三维模型，确定所述龙骨单元内每根龙骨的长度、端部切面的切角数值及其安装方向，并确定所述连接装置的高度、所述连接装置两端端部切面加工数据及其安装方向，根据获得的加工数据在工厂预制加工所述龙骨和所述连接装置；

S2：将所述连接装置的底部固接于所述建筑主体结构顶部，拼装所述龙骨单元并将其连接于所述连接装置的顶部。

本发明的复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，首先，根据建筑主体结构和异形幕墙龙骨的三维模型，确定龙骨和连接装置的加工数据及安装方向，根据加工数据在工厂预制龙骨和连接装置，然后，将连接装置的底部连接于建筑主体结构顶部，将拼装后的龙骨单元连接于连接装置的顶部，由于连接装置的高度是根据龙骨单元与建筑主体结构相应连接节点之间的净距在工厂提前预制，因此能够适应龙骨单元与建筑主体结构之间不等距的施工要求，不但能够保证异形幕墙结构的平滑过渡，而且能够有效吸收建筑主体结构的误差累积，避免由于误差累积超值而引起装饰面板破损的现象，从而保证异形幕墙结构的工程质量及整体效果。

优选的，所述龙骨单元包括至少两根龙骨，分别为第一龙骨和第二龙骨，所述第一龙骨包括两根端部为单切面的次龙骨一，所述第二龙骨包括两根端部为单切面的次龙骨二；所述步骤S2中，拼接两根次龙骨一组成第一龙骨，且所述第一龙骨的拼接节点位于所述连接装置的顶部，拼接两根次龙骨二组成第二龙骨，且两根次龙骨二位于所述第一龙骨的拼接节点两侧，所述第一龙骨和所述第二龙骨拼接后的空间形态与所述异形幕墙龙骨的曲面相适应，将所述次龙骨一和所述次龙骨二的端部活动连接于所述连接装置的顶部。

优选的，所述龙骨单元还包括第三龙骨，所述第三龙骨包括两根端部为双切面的次龙骨三；所述步骤S2还包括，将两根所述次龙骨三的端部嵌设于所述第一龙骨和所述第二龙骨的夹角部位，并将次龙骨三的端部活动连接于连接装置的顶部。

优选的，所述连接装置包括相互套设的第一套筒和第二套筒，及固接于所述第二套筒端部的盖板，连接为一体的所述第二套筒和所述盖板组成龙骨连接件，所述连接装置的高度根据所述异形幕墙龙骨与所述建筑主体结构相应连接节点之间的实际净距而定，所述第一套筒底部端部切角与所述建筑主体结构顶部的实际倾角相适应，所述龙骨连接件顶部盖板的倾斜角度与所述异形幕墙龙骨的实际倾角相适应。

优选的，所述步骤S2中，将所述连接装置的第一套筒竖向设置于所述建筑主体结构的顶部，旋转所述第一套筒调整其安装方向，使得所述第一套筒底部端部切角与所述建筑主体结构顶部的实际倾角相适应，所述第一套筒就位后，将其固接于所述建筑主体结构的顶部，将所述龙骨连接件套设于所述第一套筒，旋转所述龙骨连接件调整其安装方向，使得所述盖板的倾斜角度与所述异形幕墙龙骨的实际倾角相适应，所述龙骨连接件就位后，将所述龙骨单元的多根龙骨交汇的端部分别连接于所述龙骨连接件的盖板顶部。

优选的，所述步骤S2还包括，在所述异形幕墙龙骨上安装角码连接件，所述角码连接件包括截面呈L形的支架及紧固件，将所述角码连接件的支架的水平侧面固接于所述连接装置，所述支架的竖向侧面和所述异形幕墙龙骨由所述紧固件锁紧固定。

优选的，所述支架的竖向侧面还竖向设有多个长条形孔，所述步骤S2还包括，将所述紧固件的螺栓分别贯穿所述支架的长条形孔和龙骨后由螺母锁紧固定，松开所述螺母，对所述异形幕墙龙骨的各根龙骨的高度进行微调，高度调整就位后，拧紧所述螺母，对所述龙骨锁紧固定。

优选的，所述第一套筒和所述第二套筒由横截面呈圆形的管材制成。

优选的，所述盖板的直径大于所述第二套筒的外径，且所述盖板由呈圆形或多边形的钢板制成。

优选的，所述异形幕墙结构还包括装饰面板，所述步骤S1中，根据所述异形幕墙龙骨的三维模型确定所述装饰面板的加工数据及其安装方向，按加工数据在工厂预制加工所述装饰面板；所述步骤S2之后还包括步骤S3，将所述装饰面板依次连接于所述异形幕墙龙骨的外侧。

附图说明

图1为现有幕墙龙骨与建筑主体结构的连接节点的结构示意图；

图2为现有幕墙龙骨中多根龙骨拼接节点的示意图；

图3为本发明一实施例的异形幕墙龙骨的三维模型图；

图4为本发明一实施例的异形幕墙龙骨的局部放大图；

图5为本发明一实施例的异形幕墙龙骨通过连接装置连接于建筑主体结构的示意图；

图6为本发明一实施例异形幕墙龙骨与建筑主体结构之间的立体装配图；

图7为图6的A部分的局部放大图；

图8为本发明一实施例的异形幕墙龙骨中多根龙骨交汇的结构示意图；

图9为本发明另一实施例的异形幕墙龙骨中多根龙骨交汇的结构示意图；

图10为本发明一实施例的连接装置安装于建筑主体结构的示意图。

图中标号如下：

连接装置10；第一套筒11；第二套筒12；盖板14；

建筑主体结构20；异形幕墙龙骨30；第一龙骨31；次龙骨一31a；第二龙骨32；次龙骨二32a；第三龙骨33；次龙骨三33a；

角码连接件40；支架41；长条形孔42；螺栓43；螺母44；垫圈45。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

本实施例的异形幕墙结构至少包括异形幕墙龙骨30及多个连接装置10，异形幕墙龙骨30通过多个连接装置10安装于建筑主体结构20顶部，所述异形幕墙龙骨30由多个呈网格状排列的龙骨单元相互连接而成，下面结合图3至图10说明本发明的复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，具体步骤如下：

S1：如图3和图4所示，根据建筑主体结构20和异形幕墙龙骨30的三维模型，确定龙骨单元内每根龙骨的长度、端部切面的切角数值及其安装方向，并确定连接装置10的高度、连接装置10两端端部切面加工数据及其安装方向，根据获得的加工数据在工厂预制加工龙骨和连接装置10；

S2：如图5和图6所示，将连接装置10的底部固接于建筑主体结构20顶部，将拼装的龙骨单元连接于连接装置10的顶部。

本发明的复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，首先，根据建筑主体结构20和异形幕墙龙骨30的三维模型，确定龙骨和连接装置10的加工数据及安装方向，根据加工数据在工厂预制龙骨和连接装置10，然后，将连接装置10的底部连接于建筑主体结构20顶部，将拼装后的龙骨单元连接于连接装置10的顶部，由于连接装置10的高度是根据龙骨单元与建筑主体结构20相应连接节点之间的净距在工厂提前预制，因此能够适应龙骨单元与建筑主体结构20之间不等距的施工要求，不但能够保证异形幕墙结构的平滑过渡，而且能够有效吸收建筑主体结构20的误差累积，避免由于误差累积超值而引起装饰面板破损的现象，从而保证异形幕墙结构的工程质量及整体效果。

图2为现有幕墙龙骨中多根龙骨拼接节点的示意图，多根龙骨的端部交汇于一点，龙骨端部形成的锐角不但加工精度难以保证，而且易发生安全事故。如图8所示，本实施例中异形幕墙龙骨30的龙骨单元包括至少两根龙骨，分别为第一龙骨31和第二龙骨32，第一龙骨31包括两根端部为单切面的次龙骨一31a，第二龙骨32包括两根端部为单切面的次龙骨二32a；

所述步骤S2中，拼接两根次龙骨一31a组成第一龙骨31，且第一龙骨31的拼接节点位于连接装置10的顶部，拼接两根次龙骨二32a组成第二龙骨31，且第二龙骨31位于第一龙骨31的拼接节点两侧，第一龙骨31和第二龙骨32拼接后的空间形态与异形幕墙龙骨30的曲面相适应，将次龙骨一31a和次龙骨二32a的端部活动连接于连接装置10的顶部。由于龙骨单元的次龙骨一31a和次龙骨二32采用了与以往不同的切割及布置方式，使得次龙骨一31a和次龙骨二32a端部的单切面均接近于直角切面，更易于加工，而且提高了异形幕墙龙骨30加工及安装作业的安全性。

由于异形幕墙龙骨30常具有双曲面造型，由两根龙骨组成的龙骨单元常不能满足双曲面造型的实际安装需要，如图9所示，所述龙骨单元还包括第三龙骨33，第三龙骨33包括两根端部为双切面的次龙骨三33a，所述步骤S2中，将两根双切面的次龙骨三33a的端部嵌设于第一龙骨31和第二龙骨32的夹角部位，并将次龙骨三33a的端部活动连接于连接装置10的顶部。由于次龙骨三33a的双切面的夹角接近于直角，降低了加工及安装的难度。依次类推，对于造型更加复杂多变的异形幕墙龙骨30，可以在此基础上增加拼装龙骨的数量，以适应龙骨单元更为复杂的曲面造型，此处不再赘述。

请继续参考图5和图6，所述连接装置10包括相互套设的第一套筒11和第二套筒12，及固接于第二套筒12端部的盖板14，连接为一体的第二套筒12和盖板14组成龙骨连接件；连接装置10的高度根据异形幕墙龙骨30与建筑主体结构20相应连接节点之间的实际净距而定，第一套筒11底部端部切角与建筑主体结构20顶部的实际倾角相适应，龙骨连接件顶部盖板14的倾斜角度与异形幕墙龙骨30的实际倾角相适应。

所述步骤S2中，将连接装置10的第一套筒11竖向设置于建筑主体结构20的顶部，旋转第一套筒11调整其安装方向，使得第一套筒11底部端部切角与建筑主体结构20顶部的实际倾角相适应，第一套筒11就位后，将其固接于建筑主体结构20的顶部，将龙骨连接件套设于第一套筒11，旋转龙骨连接件调整其安装方向，使得盖板14的倾斜角度与异形幕墙龙骨30的实际倾角相适应，龙骨连接件就位后，将拼接龙骨单元的多根龙骨交汇的端部分别连接于龙骨连接件的盖板14顶部。由于第一套筒11底部端部切角和龙骨连接件的盖板14分别与建筑主体结构20、异形幕墙龙骨30的实际倾角相适应，因而，通过灵活调整连接装置10的高度及端部倾角以适应异形幕墙龙骨30与建筑主体结构20之间不等距的施工要求，不但能够保证异形幕墙外饰面的平滑过渡，而且能够有效吸收建筑主体结构20的误差累积，避免由于误差累积超值而引起装饰面板破损的现象，从而保证异形幕墙外饰面的工程质量及整体效果；而且，由于采用装配方式对连接装置10各预制构件进行现场组装，降低了安装施工难度，提高了工作效率。

如图5至图7所示，所述步骤S2还包括，在异形幕墙龙骨30上安装角码连接件40，角码连接件40包括截面呈L形的支架41及紧固件，将角码连接件40的支架41的水平侧面固接于盖板14，支架41的竖向侧面和异形幕墙龙骨30由紧固件锁紧固定。次龙骨一31a和次龙骨二32a的端部通过角码连接件40活动连接于连接装置10的顶部，本实施例的紧固件包括螺栓43、螺母44及垫圈45，螺栓43的一端分别贯穿龙骨的腹板、支架41的竖向侧面及垫圈45后由螺母44锁紧固定，拆装方便，当然，本实施例的紧固件仅是一个示例，并不局限于此。

如图7所示，支架41的竖向侧面还竖向设有多个长条形孔42，所述步骤S2还包括，将螺栓43分别贯穿支架41的长条形孔42和龙骨腹板后由螺母44锁紧固定，松开螺母44，对异形幕墙龙骨30的各根龙骨的高度进行微调，高度调整就位后，拧紧螺母44，对龙骨锁紧固定。长条形孔42的设置便于施工人员通过松开螺母44对异形幕墙龙骨30的高度进行微调。

如图6所示，第一套筒11和第二套筒12优选由横截面呈圆形的管材制成，如钢管等，龙骨连接件套设于第一套筒11后，通过旋转龙骨连接件可以多角度灵活调整其安装方向，不但便于异形幕墙龙骨30的快速安装，而且能够适应异形幕墙龙骨30曲面造型的安装要求。

请继续参考图6，盖板14的直径大于第二套筒12的外径，且盖板14由呈圆形或多边形的钢板制成，盖板14的设置增大了多根龙骨交汇的端部与第二套筒12的焊接面，而且盖板14能够适应多方向布置的龙骨交汇的焊接要求，使得异形幕墙龙骨30能够稳定连接于连接装置10。

所述复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，步骤S1还包括，根据异形幕墙龙骨的三维模型确定装饰面板的加工数据及其安装方向，按加工数据在工厂预制加工所述装饰面板；步骤S2之后还包括步骤S3，将装饰面板依次连接于异形幕墙龙骨的外侧，由于装饰面板是根据异形幕墙龙骨的三维模型预制，使得装饰面板安装后更适应曲面造型龙骨的实际安装需要，从而保证异形幕墙结构的工程质量及整体效果。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。

Claims (8)

1.一种复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，其特征在于，所述异形幕墙结构包括异形幕墙龙骨及多个连接装置，所述异形幕墙龙骨由多个呈网格状排列的龙骨单元相互连接而成，所述连接装置包括相互套设的第一套筒和第二套筒，及固接于所述第二套筒端部的盖板，连接为一体的所述第二套筒和所述盖板组成龙骨连接件，步骤如下：

S1：根据建筑主体结构和异形幕墙龙骨的三维模型，确定所述龙骨单元内每根龙骨的长度、端部切面的切角数值及其安装方向，并确定所述连接装置的高度、所述连接装置两端端部切面加工数据及其安装方向，根据获得的加工数据在工厂预制加工所述龙骨和所述连接装置；

S2：将所述连接装置的第一套筒竖向设置于所述建筑主体结构的顶部，旋转所述第一套筒调整其安装方向，使得所述第一套筒底部端部切角与所述建筑主体结构顶部的实际倾角相适应，所述第一套筒就位后，将其固接于所述建筑主体结构的顶部，将所述龙骨连接件套设于所述第一套筒，旋转所述龙骨连接件调整其安装方向，使得所述盖板的倾斜角度与所述异形幕墙龙骨的实际倾角相适应，所述龙骨连接件就位后，将所述龙骨单元的多根龙骨交汇的端部分别连接于所述龙骨连接件的盖板顶部。

2.根据权利要求1所述的复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，其特征在于：所述龙骨单元包括至少两根龙骨，分别为第一龙骨和第二龙骨，所述第一龙骨包括两根端部为单切面的次龙骨一，所述第二龙骨包括两根端部为单切面的次龙骨二；

所述步骤S2中，拼接两根次龙骨一组成第一龙骨，且所述第一龙骨的拼接节点位于所述连接装置的顶部，拼接两根次龙骨二组成第二龙骨，且两根次龙骨二位于所述第一龙骨的拼接节点两侧，所述第一龙骨和所述第二龙骨拼接后的空间形态与所述异形幕墙龙骨的曲面相适应，将所述次龙骨一和所述次龙骨二的端部活动连接于所述连接装置的顶部。

3.根据权利要求2所述的复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，其特征在于：所述龙骨单元还包括第三龙骨，所述第三龙骨包括两根端部为双切面的次龙骨三；

所述步骤S2还包括，将两根所述次龙骨三的端部嵌设于所述第一龙骨和所述第二龙骨的夹角部位，并将次龙骨三的端部活动连接于连接装置的顶部。

4.根据权利要求1所述的复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，其特征在于：所述步骤S2还包括，在所述异形幕墙龙骨上安装角码连接件，所述角码连接件包括截面呈L形的支架及紧固件，将所述角码连接件的支架的水平侧面固接于所述连接装置，所述支架的竖向侧面和所述异形幕墙龙骨由所述紧固件锁紧固定。

5.根据权利要求4所述的复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，其特征在于：所述支架的竖向侧面还竖向设有多个长条形孔，所述步骤S2还包括，将所述紧固件的螺栓分别贯穿所述支架的长条形孔和龙骨后由螺母锁紧固定，松开所述螺母，对所述异形幕墙龙骨的各根龙骨的高度进行微调，高度调整就位后，拧紧所述螺母，对所述龙骨锁紧固定。

6.根据权利要求1所述的复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，其特征在于：所述第一套筒和所述第二套筒由横截面呈圆形的管材制成。

7.根据权利要求1所述的复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，其特征在于：所述盖板的直径大于所述第二套筒的外径，且所述盖板由呈圆形或多边形的钢板制成。

8.根据权利要求1所述的复杂异形幕墙结构的数字化建造与安装方法，其特征在于：所述异形幕墙结构还包括装饰面板，所述步骤S1中，根据所述异形幕墙龙骨的三维模型确定所述装饰面板的加工数据及其安装方向，按加工数据在工厂预制加工所述装饰面板；所述步骤S2之后还包括步骤S3，将所述装饰面板依次连接于所述异形幕墙龙骨的外侧。

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