CN116950315A - 一种异型弧形屋面施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种异型弧形屋面施工方法，包括：建立异型弧形屋面的BIM模型；模拟支撑体系的受力分析；对支撑体系立杆预排，弧形板钢筋放样、钢筋布置；剖切BIM模型形成标高控制网格，输出每排立杆标高信息表和钢筋弧度加工表；加工排布立杆和钢筋，搭设支撑体系并安装钢筋；设置钢丝网分隔拦截及标高控制焊接钢筋；分块浇筑、振捣加工弧形屋面结构板；混凝土养护，弧形屋面曲率复测；成型标高反馈至三维模型，根据已有成型效果优化模型的景观设计。本发明通过对三维模型多次积分剖切形成标高控制网格，输出支撑立杆标高控制信息表；分析三维模型生成钢筋放样信息表，设置钢丝网分隔拦截，分块浇筑、密实振捣，确保了弧形屋面成型质量。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体而言，涉及一种异型弧形屋面施工方法。
背景技术
随着人们审美标准的日益提高，很多造型新颖、独特的建筑构件已经不再局限于平面结构体系，开始由平面结构体系向空间结构体系发展, 由平面弧形向空间弧形转换，这一改变为这类建筑施工项目提出了新的技术难题。
现代大型综合体项目上方的种植屋面造型各异。因为种植屋面上方多有覆土，若采用常规的钢结构施工不仅难以保证防水、防锈质量，更会因覆土荷载过大而导致成本增高。因此，现阶段大多数项目采用混凝土异型种植屋面的设计方案。
然而，采用传统的模板支撑体系进行混凝土异型种植屋面的施工，在施工工艺、施工质量，工期和成本等方面存在很大的难点和痛点。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于BIM的异形弧形景观屋面施工工法，通过三维模型进行立杆排布、钢筋放样等工作，模型多次积分剖切，形成标高控制网格，输出支撑立杆标高控制信息表，提前加工排布；分析三维模型，生成钢筋放样信息表，根据坡度设置钢丝网分隔拦截，分块浇筑、密实振捣，以保证异型弧形屋面的成型质量和成形效果。
本发明利用BIM技术建立异形曲面模型及曲面模型表面标高控制网。模拟支撑体系受力及立杆排布，再通过软件对模型进行剖切，导出支撑立杆与模型交接处标高；获得立杆长度后进行加工、编号。利用模型进行钢筋放样，放样结果进行钢筋预加工。钢筋安装时用钢丝网对屋面进行拦截分块，并焊接标高控制钢筋后完成混凝土浇筑。
本发明提供一种异型弧形屋面施工方法，包括以下步骤：
S1、针对异型弧形屋面，基于BIM三维模型，输入结构混凝土的结构信息，建立异型弧形屋面的BIM模型；
所述建立异型弧形屋面的BIM模型的方法包括：
根据弧形屋面设计图纸剖切面与平面的控制点坐标，多次拉伸、放样建立三维模型；
S2、依据所述结构混凝土的结构信息，模拟异型弧形屋顶的支撑体系的受力分析；对所述支撑体系进行立杆预排，弧形板进行钢筋放样、钢筋布置；
S3、对所述BIM模型执行剖切，形成BIM模型的表面曲面模型的标高控制网格，导出立杆与表面曲面模型的交接处标高；获得立杆长度并按长度进行编号，输出每排立杆标高信息表和钢筋弧度加工表；
S4、按所述每排立杆标高信息表和钢筋弧度加工表，加工和排布立杆和钢筋，搭设支撑体系并安装钢筋；
S5、根据坡度设置钢丝网分隔拦截以及标高控制的方式进行钢筋焊接；采用分块浇筑、密实振捣加工异型弧形屋面结构板；进行混凝土养护，对弧形屋面曲率进行复测；
S6、将成型结构标高反馈至BIM三维模型，根据已有成型效果优化异型弧形屋面BIM模型的景观设计。
进一步地，所述S1步骤的所述结构混凝土的结构信息包括：
混凝土的等级、厚度、钢筋规格长度以及弧形屋面设计图纸的剖切面与平面的控制点坐标。
进一步地，所述S3步骤的所述导出立杆与表面曲面模型的交接处标高的方法包括：
匹配支撑体系的立杆设置间距，生成标高控制网格，利用软件识别控制点标高。
进一步地，所述S2步骤的所述立杆预排的方法包括：
在异型弧形屋面的BIM模型中输入异形弧形屋面的施工荷载，导入施工安全计算软件中，根据计算结果排布支撑立杆。
进一步地，所述S3步骤的导出立杆与表面曲面模型的交接处标高的方法包括：
将支撑体系的模型与异形弧形屋面的三维模型组合并进行碰撞，将组合、碰撞形成的交接点的标高按剖面汇总成图表。
进一步地，所述S2步骤的弧形板进行钢筋放样、钢筋布置的方法包括：
利用异形弧形屋面的三维模型进行钢筋放样，并将最终的钢筋放样结果导出，按所述钢筋放样结果对钢筋进行预加工、编号，现场按编号安装钢筋。
进一步地，所述S2步骤的所述立杆预排的方法包括：
立杆间距均匀，立杆选用3.0m、4.5m或6.0m钢管纵向排列布置。
进一步地，所述S2步骤的所述钢筋放样的方法包括以下两种中任一种：
（1）按照圆心布置放射筋，在弧形板的扇形区域上确定布筋范围，指定放射筋的圆心，输入弧形板的半径后确认放射筋的布筋间距参照线，在布筋范围内布置放射筋；
（2）按照弧线布置放射筋，在弧形板的扇形区域上确定布筋范围，选择布筋范围的一条弧线边，在布筋范围内布置放射筋。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上述所述的异型弧形屋面施工方法。
本发明还提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的异型弧形屋面施工方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明施工方法通过对异型弧形屋面的三维模型多次积分剖切，形成标高控制网格，输出支撑立杆标高控制信息表，提前加工排布；分析三维模型，生成钢筋放样信息表，根据坡度设置钢丝网分隔拦截，分块浇筑、密实振捣，确保弧形屋面成型质量，有效保证了施工质量，节约了工期和成本。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明一种异型弧形屋面施工方法的流程图；
图2为本发明实施例建立异型弧形屋面的BIM三维模型的实际界面图；
图3为本发明实施例生成标高控制网格的实际界面图；
图4为本发明实施例立杆预排的实际界面图；
图5为本发明实施例的交接点标高按剖面汇总成图表的实际界面图；
图6为本发明实施例钢筋放样的实际界面图；
图7为本发明实施例计算机设备的构成示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和产品的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
下面结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。
本发明实施例对于弧形多曲面的弧形幕墙安装时，采用BIM技术前期建立整体模型，CAD辅助，然后计算受力，接着深化设计，最终结合模型定位分析形成每块面板的四维定位点，为加快现场施工进度、节约成本，保证施工安全，可采用该施工技术适用于异形多曲面幕墙施工领域。
本发明实施例提供一种异型弧形屋面施工方法，参见图1所示，包括如下步骤：
S1、针对异型弧形屋面，基于BIM三维模型，输入结构混凝土的结构信息，建立异型弧形屋面的BIM模型；
本实施例中，所述结构混凝土的结构信息包括：
混凝土的等级、厚度、钢筋规格长度以及弧形屋面设计图纸的剖切面与平面的控制点坐标。
所述建立异型弧形屋面的BIM模型的方法包括：根据弧形屋面设计图纸剖切面与平面的控制点坐标，多次拉伸、放样建立三维模型，参见图2所示。
S2、依据所述结构混凝土的结构信息，模拟异型弧形屋顶的支撑体系的受力分析；对所述支撑体系进行立杆预排，弧形板进行钢筋放样、钢筋布置；
本实施例中，所述立杆预排的方法包括：
在异型弧形屋面的BIM模型中输入异形弧形屋面的施工荷载，导入施工安全计算软件中，根据计算结果排布支撑立杆，参见图4所示。
本实施例中，所述弧形板进行钢筋放样、钢筋布置的方法包括：
利用异形弧形屋面的三维模型进行钢筋放样，并将最终的钢筋放样结果导出，按所述钢筋放样结果对钢筋进行预加工、编号，现场按编号安装钢筋，参见图6所示。
所述立杆预排的方法包括：
立杆间距均匀，立杆选用3.0m、4.5m或6.0m钢管纵向排列布置。
所述钢筋放样的方法包括：
按照圆心布置放射筋，在弧形板的扇形区域上确定布筋范围，指定放射筋的圆心，输入弧形板的半径后确认放射筋的布筋间距参照线，在布筋范围内布置放射筋。
S3、对所述BIM模型执行剖切，形成BIM模型的表面曲面模型的标高控制网格，导出立杆与表面曲面模型的交接处标高；获得立杆长度并按长度进行编号，输出每排立杆标高信息表和钢筋弧度加工表；
本实施例中，所述导出立杆与表面曲面模型的交接处标高的方法包括：
匹配支撑体系的立杆设置间距，生成标高控制网格，利用软件识别控制点标高，参见图3所示。
所述导出立杆与表面曲面模型的交接处标高的方法包括：
将支撑体系的模型与异形弧形屋面的三维模型组合并进行碰撞，将组合、碰撞形成的交接点的标高按剖面汇总成图表，参见图5所示。
S4、按所述每排立杆标高信息表和钢筋弧度加工表，加工和排布立杆和钢筋，搭设支撑体系并安装钢筋；
S5、根据坡度设置钢丝网分隔拦截以及标高控制的方式进行钢筋焊接；采用分块浇筑、密实振捣加工异型弧形屋面结构板；进行混凝土养护，对弧形屋面曲率进行复测；
S6、将成型结构标高反馈至BIM三维模型，根据已有成型效果优化异型弧形屋面BIM模型的景观设计。
本实施例利用BIM技术建立异形曲面模型及曲面模型表面标高控制网。模拟支撑体系受力及立杆排布，再通过软件对模型进行剖切，导出支撑立杆与模型交接处标高；获得立杆长度后进行加工、编号。利用模型进行钢筋放样，放样结果进行钢筋预加工。钢筋安装时用钢丝网对屋面进行拦截分块，并焊接标高控制钢筋后完成混凝土浇筑。
本发明实施例还提供一种计算机设备，图7是本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图；参见附图图7所示，该计算机设备包括：输入装置23、输出装置24、存储器22和处理器21；所述存储器22，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器21执行，使得所述一个或多个处理器21实现如上述实施例提供的异型弧形屋面施工方法；其中输入装置23、输出装置24、存储器22和处理器21可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
存储器22作为一种计算设备可读写存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本发明实施例所述的异型弧形屋面施工方法对应的程序指令；存储器22可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等；此外，存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件；在一些实例中，存储器22可进一步包括相对于处理器21远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置23可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入；输出装置24可包括显示屏等显示设备。
处理器21通过运行存储在存储器22中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的异型弧形屋面施工方法。
上述提供的计算机设备可用于执行上述实施例提供的异型弧形屋面施工方法，具备相应的功能和有益效果。
本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述实施例提供的异型弧形屋面施工方法，存储介质是任何的各种类型的存储器设备或存储设备，存储介质包括：安装介质，例如CD-ROM、软盘或磁带装置；计算机***存储器或随机存取存储器，诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDORAM，兰巴斯(Rambus)RAM等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等；存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合；另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机***中，或者可以位于不同的第二计算机***中，第二计算机***通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机***；第二计算机***可以提供程序指令给第一计算机用于执行。存储介质包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机***中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上实施例所述的异型弧形屋面施工方法，还可以执行本发明任意实施例所提供的异型弧形屋面施工方法中的相关操作。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种异型弧形屋面施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、针对异型弧形屋面，基于BIM三维模型，输入结构混凝土的结构信息，建立异型弧形屋面的BIM模型；
所述建立异型弧形屋面的BIM模型的方法包括：
根据弧形屋面设计图纸剖切面与平面的控制点坐标，多次拉伸、放样建立三维模型；
S2、依据所述结构混凝土的结构信息，模拟异型弧形屋顶的支撑体系的受力分析；对所述支撑体系进行立杆预排，弧形板进行钢筋放样、钢筋布置；
S3、对所述BIM模型执行剖切，形成BIM模型的表面曲面模型的标高控制网格，导出立杆与表面曲面模型的交接处标高；获得立杆长度并按长度进行编号，输出每排立杆标高信息表和钢筋弧度加工表；
S4、按所述每排立杆标高信息表和钢筋弧度加工表，加工和排布立杆和钢筋，搭设支撑体系并安装钢筋；
S5、根据坡度设置钢丝网分隔拦截以及标高控制的方式进行钢筋焊接；采用分块浇筑、密实振捣加工异型弧形屋面结构板；进行混凝土养护，对弧形屋面曲率进行复测；
S6、将成型结构标高反馈至BIM三维模型，根据已有成型效果优化异型弧形屋面BIM模型的景观设计。
2.根据权利要求1所述的异型弧形屋面施工方法，其特征在于，所述S1步骤的所述结构混凝土的结构信息包括：
混凝土的等级、厚度、钢筋规格长度以及弧形屋面设计图纸的剖切面与平面的控制点坐标。
3.根据权利要求1所述的异型弧形屋面施工方法，其特征在于，所述S3步骤的所述导出立杆与表面曲面模型的交接处标高的方法包括：
匹配支撑体系的立杆设置间距，生成标高控制网格，利用软件识别控制点标高。
4.根据权利要求1所述的异型弧形屋面施工方法，其特征在于，所述S2步骤的所述立杆预排的方法包括：
在异型弧形屋面的BIM模型中输入异形弧形屋面的施工荷载，导入施工安全计算软件中，根据计算结果排布支撑立杆。
5.根据权利要求1所述的异型弧形屋面施工方法，其特征在于，所述S3步骤的导出立杆与表面曲面模型的交接处标高的方法包括：
将支撑体系的模型与异形弧形屋面的三维模型组合并进行碰撞，将组合、碰撞形成的交接点的标高按剖面汇总成图表。
6.根据权利要求1所述的异型弧形屋面施工方法，其特征在于，所述S2步骤的弧形板进行钢筋放样、钢筋布置的方法包括：
利用异形弧形屋面的三维模型进行钢筋放样，并将最终的钢筋放样结果导出，按所述钢筋放样结果对钢筋进行预加工、编号，现场按编号安装钢筋。
7.根据权利要求1所述的异型弧形屋面施工方法，其特征在于，所述S2步骤的所述立杆预排的方法包括：
立杆间距均匀，立杆选用3.0m、4.5m或6.0m钢管纵向排列布置。
8.根据权利要求1所述的异型弧形屋面施工方法，其特征在于，所述S2步骤的所述钢筋放样的方法包括以下两种中任一种：
（1）按照圆心布置放射筋，在弧形板的扇形区域上确定布筋范围，指定放射筋的圆心，输入弧形板的半径后确认放射筋的布筋间距参照线，在布筋范围内布置放射筋；
（2）按照弧线布置放射筋，在弧形板的扇形区域上确定布筋范围，选择布筋范围的一条弧线边，在布筋范围内布置放射筋。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述的异型弧形屋面施工方法。
10.一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-8任一项所述的异型弧形屋面施工方法。
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