CN117846295B - 一种双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法，所述楼梯扶手是由低到高、由内向外形成的连续双曲面弧形，且楼梯扶手顶部两侧阳角为弧形倒角，包括以下步骤：步骤一，扶手模板BIM建模；步骤二，扶手模板BIM模型深化；步骤三，扶手模板加工；步骤四，扶手模板拼装；步骤五，扶手模板加固；步骤六，分层分段浇筑；步骤七，扶手模板拆除；步骤八，扶手模板修复；等。该施工方法利用BIM建模技术使双曲面清水混凝土在空间中以实际尺寸完整表达出来，再综合考虑现场预留钢筋和扶手栏杆埋件预留因素，将其它专业的楼梯扶手处BIM模型整合到一起，开始扶手模板深化设计工作，根据扶手模板深化模型出施工图纸，指导扶手模板的加工和扶手施工。
Description
技术领域
本发明涉及清水混凝土施工技术领域，具体涉及一种双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法。
背景技术
清水混凝土又称装饰混凝土，属于一次浇筑成型，不做任何外装饰，清水混凝土的施工要求严格，其为一次浇筑成型结构，对支设模板的严密性、表面的平整度、蝉缝分割与效果、接缝清水效果等要求高，目前清水混凝土施工多用于平整的结构体上，而对于超高大曲率楼梯的施工，采用清水混凝土结构则具有极大的支模困难。
申请号为CN201410455768.8的发明专利公开了一种超高大曲率圆形螺旋清水楼梯的施工方法，包括：形成清水混凝土圆形墙；于所述圆形墙的内侧面搭设螺旋楼梯梯段模板；搭设螺旋楼梯扶手模板；于所述螺旋楼梯梯段模板内和所述螺旋楼梯扶手模板内浇筑清水混凝土，形成螺旋楼梯梯段和螺旋楼梯扶手。采用先形成清水混凝土圆形墙，使其作为螺旋楼梯梯段的依附基础，降低了螺旋楼梯梯段模板的支设难度。在该发明中，支设螺旋楼梯扶手模板来解决超大曲率楼梯的施工，螺旋楼梯扶手模板采用钢木组合体系，其中内弧侧模板体系采用落地式钢框，根据护手平面投影形状及尺寸，在钢框的顶部、底部设置弧形方钢，确定钢框的形状，竖向边框将40mm和60mm方钢组合焊成阶梯形的 100mm钢背楞，以方便每一块模板体系之间的夹具式连接加固，每块钢框根据护手每个分隔部位的空间位置设置高度，在相应护手的部位设置钢背 楞；螺旋楼梯护手外弧侧模板采用钢木组合体系吊模；钢框的顶部设置弧 形方钢来确定形状，竖向边框将40mm和60mm方钢组合焊成阶梯形的100mm钢背楞，底部为斜向弧形方钢收边。由此可见，该方法仅适用于特定造型的楼梯扶手施工，不具备通用性，并且由于螺旋楼梯扶手模板为钢木组合体系，因此，对模板的测量和制造精度要求高，不仅施工周期长并且浪费施工成本。
发明内容
本发明目的是提供一种双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法，该施工方法解决了双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工困难的问题。
一种双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法，所述楼梯扶手是由低到高、由内向外形成的连续双曲面弧形，且楼梯扶手顶部两侧阳角为弧形倒角包括以下步骤：
步骤一，扶手模板BIM建模，使用BIM建模技术将连续双曲面弧形且顶部阳角带弧形倒角的楼梯扶手在空间中以实际尺寸完整表达出来，再以楼梯扶手模型为基础搭建扶手模板BIM模型；
步骤二，扶手模板BIM模型深化，将扶手模板分割为三个区域，包括圆弧倒角段和平直段，其中在平直段两侧均有一个弧形倒角段；
步骤三，扶手模板加工，加工得到由深化模型得出的侧面模板和弧形模板，并加工弧形倒角模板；
步骤四，扶手模板拼装，在施工现场，将弧形倒角模板、侧面模板、弧形模板、次龙骨和主龙骨依次拼装；
步骤五，扶手模板加固，模板定位后，侧面模板外侧由木方横向固定，并由竖向方钢在木方外侧加固，同时使用对拉螺栓加固，使扶手模板形成封闭完整且受力均匀的双曲空腔；
步骤六，分层分段浇筑；
步骤七，扶手模板拆除；
步骤八，扶手模板修复；
步骤九，相关零件保养；
步骤十，混凝土表面养护。
优选的，在所述步骤一中，扶手模板是由扶手顶面模板部和两组扶手侧面模板部组成的双曲空腔结构，两组扶手侧面模板部相对设置，扶手顶面模板部连接在两组扶手侧面模板部顶部；
所述扶手侧面模板部包括侧面模板和弧形倒角模板，侧面模板是由多块单元模板拼接的双曲面板，且双曲面板的顶部为弧形，在侧面模板的顶部设置有弧形倒角模板；
所述扶手顶面模板部包括弧形模板、次龙骨和主龙骨，弧形模板连接在两个相对设置的弧形倒角模板间，在弧形模板的背部设置多根次龙骨将弧形模板与两个弧形倒角模板连接固定，在多根次龙骨背部通过多根主龙骨连接；
所述次龙骨为与所述侧面模板的顶部相适配的弧形板。
优选的，在所述步骤四中，扶手模板拼装的具体实施步骤为：将弧形倒角模板弯曲成所需弧形并使用射钉固定在组成侧面模板的单元模板顶部，再进行侧面模板的拼装，至此完成一组扶手侧面模板部的拼装，再进行第二组扶手侧面模板部的拼装，将两组扶手侧面模板部相对设置，再在两组扶手侧面模板部顶部间拼装弧形模板将两者连接，再安装次龙骨和安装主龙骨，完成整个扶手模板的拼装。
优选的，所述弧形倒角模板选用科技木材质的木线条，是在木线条的两侧交替锯开豁口弯曲加工而成的弧形结构。
优选的，为保证拆模后禅缝对齐，在深化模型中将所述侧面模板展开成平面后分成若干块宽度相等的单元板，并将对应安装在楼梯扶手曲面处的单元板弯曲成弧面，每相邻两块单元板连接后拼装成一块单元模板，施工中每拼装三块相邻单元模板进行一次精度校核。
优选的，所述弧形倒角模板分成若干段，每段长度与所述单元模板的宽度一致。
优选的，构建所述弧形倒角模板的BIM模型流程包括以下步骤：
S1，用line命令画出弧形倒角模板外轮廓；
S2，用patch命令将弧形倒角模板外轮廓嵌面；
S3，用ExtrudeSrf命令将面挤出5cm厚度，即弧形倒角模板的厚度为5cm；
S4，用ArrayCrv命令将弧形倒角模板沿楼梯扶手的双曲面弧形的弧线方向做阵列；
S5，用rhino软件将侧面模板、弧形倒角模板、弧形模板相连接，弧形倒角模板和次龙骨间加固。
优选的，所述次龙骨与所述弧形倒角模板间，以及次龙骨与弧形模板间均通过角码相连接。
优选的，所述主龙骨由方钢管制成。
本发明中，从设计阶段就使用BIM建模技术，使双曲面清水混凝土在空间中以实际尺寸完整表达出来，再综合考虑现场预留钢筋和扶手栏杆埋件预留因素，将其它专业的楼梯扶手处BIM模型整合到一起，开始扶手模板深化设计工作，根据扶手模板深化模型出施工图纸，签字确认后转化为数控机床加工图纸，清水单元模板制作后，现场安装使用。
该扶手造型为双曲面带弧形倒角结构，扶手模板是由扶手顶面模板部和两组扶手侧面模板部组成的双曲空腔结构，扶手侧面模板部包括侧面模板和弧形倒角模板，侧面模板是由多块单元模板拼接的双曲面板，而单元板则是由宽度相等的单元板拼装而成，保证了拆模后禅缝对齐，以满足设计对楼梯扶手的分缝要求。弧形倒角模板选用科技木材质的木线条，是在木线条的两侧交替锯开豁口弯曲加工而成的弧形结构，可以弯曲成各种走势，以满足楼梯扶手的曲率要求。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明部分结构示意图；
图3为本发明部分扶手模型结构示意图；
图中：1、扶手顶面模板部；2、扶手侧面模板部；3、楼梯扶手；11、弧形模板；12、次龙骨；13、主龙骨；14、角码；20、侧面模板；21、弧形倒角模板。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明：
如图1、图2和图3所示的一种双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法，楼梯扶手3是由低到高、由内向外形成的连续双曲面弧形，且楼梯扶手3顶部两侧阳角为弧形倒角包括以下步骤：
步骤一，扶手模板BIM建模，综合考虑现场预留钢筋和扶手栏杆埋件预留因素，将其它专业的楼梯扶手3处BIM模型整合到一起，其中现场预留钢筋位置是由三维扫描形成的点云模型，模型整合后确认无深化后的碰撞点位，使用BIM建模技术将连续双曲面弧形且顶部阳角带弧形倒角的楼梯扶手3在空间中以实际尺寸完整表达出来，再以楼梯扶手模型为基础搭建扶手模板BIM模型；
扶手模板是由扶手顶面模板部1和两组扶手侧面模板部2组成的双曲空腔结构，两组扶手侧面模板部2相对设置，扶手顶面模板部1连接在两组扶手侧面模板部2顶部；
扶手侧面模板部2包括侧面模板20和弧形倒角模板21，侧面模板20是由多块单元模板拼接的双曲面板，且双曲面板的顶部为弧形，在侧面模板20的顶部设置有弧形倒角模板21；
扶手顶面模板部1包括弧形模板11、次龙骨12和主龙骨13，弧形模板11连接在两个相对设置的弧形倒角模板21间，在弧形模板11的背部设置多根次龙骨12将弧形模板11与两个弧形倒角模板21连接固定，在多根次龙骨12背部通过多根主龙骨13连接；
次龙骨12为与侧面模板20的顶部相适配的弧形板；弧形倒角模板21选用科技木材质的木线条，是在木线条的两侧交替锯开豁口弯曲加工而成的弧形结构；次龙骨12与弧形倒角模板21间，以及次龙骨12与弧形模板11间均通过角码14相连接；主龙骨13由方钢管制成；
构建弧形倒角模板21的BIM模型流程包括以下步骤：
S1，用line命令画出弧形倒角模板21外轮廓；
S2，用patch命令将弧形倒角模板21外轮廓嵌面；
S3，用ExtrudeSrf命令将面挤出5cm厚度，即弧形倒角模板21的厚度为5cm；
S4，用ArrayCrv命令将弧形倒角模板21沿楼梯扶手3的双曲面弧形的弧线方向做阵列；
S5，用rhino软件将侧面模板20、弧形倒角模板21、弧形模板11相连接，弧形倒角模板21和次龙骨12间加固；
步骤二，扶手模板BIM模型深化，以扶手模板BIM模型为载体，使用犀牛软件进行扶手模板BIM模型深化设计，深化设计时将扶手模板分割为三个区域，包括圆弧倒角段和平直段，其中在平直段两侧均有一个弧形倒角段，采用曲线无线切割的方式，“以曲代直”构建扶手模板；
步骤三，扶手模板加工，将深化模型转化为数控机床加工图纸，再将密度板使用玻璃胶固定在数控机床上，将由深化模型得出的侧面模板20和弧形模板11加工程序分别导入数控机床中对密度板进行分块切割、弯曲加工，以保证尺寸精确，切面和孔壁要求光滑，加工完成后使用二维码跟踪，精准定位，以便于现场安装使用，为保证拆模后禅缝对齐，在深化模型中将侧面模板20分成若干块宽度相等的单元板，在本例中，单元板的宽度为889mm，并将对应安装在楼梯扶手3曲面处的单元板弯曲成弧面，每相邻两块单元板连接后拼装成一块单元模板；再选取合适长度的木线条，在木线条的两侧交替锯开豁口加工出弧形倒角模板21，弧形倒角模板21分成若干段，每段长度与单元模板的宽度一致；
扶手模板加工，将深化设计图纸转化为数控机床加工图纸，再将密度板使用玻璃胶固定在数控机床上，将由深化模型得出的侧面模板20和弧形模板11加工程序分别导入数控机床中对密度板进行分块切割、弯曲加工，以保证尺寸精确，切面和孔壁要求光滑，加工完成后使用二维码跟踪，精准定位，以便于现场安装使用；
步骤四，扶手模板拼装，在施工现场使用二维码跟踪，精准定位，将弧形倒角模板21弯曲成所需弧形并使用射钉固定在组成侧面模板20的单元模板顶部，再进行侧面模板20的拼装，至此完成一组扶手侧面模板部2的拼装，再进行第二组扶手侧面模板部2的拼装，将两组扶手侧面模板部2相对设置，再在两组扶手侧面模板部2顶部间拼装弧形模板11将两者连接，再安装次龙骨12和安装主龙骨13，完成整个扶手模板的拼装；施工中每拼装三块相邻单元模板进行一次精度校核，具体做法为通过现场实际打的30线和50线作为依据，现场定位与模型空间定位坐标进行校核；
步骤五，扶手模板加固，模板定位后，侧面模板20外侧由木方横向固定，并由竖向方钢在木方外侧加固，同时使用对拉螺栓加固，使扶手模板形成封闭完整且受力均匀的双曲空腔；
步骤六，分层分段浇筑，保证振捣密实，使各部分混凝土均匀分布；把握好混凝土振捣时间，以混凝土表面呈现均匀的水泥浆、不再有显著下沉和大量气泡向上冒出时为止；混凝土振点应布棒均匀，层层搭扣，并应随浇筑连续进行；
步骤七，扶手模板拆除，适当延长拆模时间以减轻拆模时模板对清水混凝土表面和棱角的破坏；拆除模板时，在扶手模板和墙体之间加塞木方，保护扶手处造型；
步骤八，扶手模板修复，扶手模板拆后及时清理，单元模板破损处用特制双组份修复，并用砂纸打磨平整，保证修补处与模板面平整一致；
步骤九，相关零件保养，对拉螺栓、螺母、方钢管等相关零件也同时清理、保养；
步骤十，混凝土表面养护，拆模后应及时养护，以减少混凝土表面出现色差、收缩裂缝等现象，清水混凝土养护宜进行保温保湿养护，用电动喷雾器喷洒养护与水管洒水养护结合养护，养护时间不少于十四天，不间断喷雾养护的方式，最终保证弧形倒角的顺滑。
上述实施例只是对本发明构思和实现的若干说明，并非对其进行限制，在本发明构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。
Claims (8)
1.一种双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法，其特征在于，所述楼梯扶手（3）是由低到高、由内向外形成的连续双曲面弧形，且楼梯扶手（3）顶部两侧阳角为弧形倒角，包括以下步骤：
步骤一，扶手模板BIM建模，使用BIM建模技术将连续双曲面弧形且顶部阳角带弧形倒角的楼梯扶手（3）在空间中以实际尺寸完整表达出来，再以楼梯扶手模型为基础搭建扶手模板BIM模型；
所述扶手模板是由扶手顶面模板部（1）和两组扶手侧面模板部（2）组成的双曲空腔结构，两组扶手侧面模板部（2）相对设置，扶手顶面模板部（1）连接在两组扶手侧面模板部（2）顶部；
所述扶手侧面模板部（2）包括侧面模板（20）和弧形倒角模板（21），侧面模板（20）是由多块单元模板拼接的双曲面板，且双曲面板的顶部为弧形，在侧面模板（20）的顶部设置有弧形倒角模板（21）；
所述扶手顶面模板部（1）包括弧形模板（11）、次龙骨（12）和主龙骨（13），弧形模板（11）连接在两个相对设置的弧形倒角模板（21）间，在弧形模板（11）的背部设置多根次龙骨（12）将弧形模板（11）与两个弧形倒角模板（21）连接固定，在多根次龙骨（12）背部通过多根主龙骨（13）连接；
所述次龙骨（12）为与所述侧面模板（20）的顶部相适配的弧形板；
步骤二，扶手模板BIM模型深化，将扶手模板分割为三个区域，包括圆弧倒角段和平直段，其中在平直段两侧均有一个弧形倒角段；
步骤三，扶手模板加工，加工得到由深化模型得出的侧面模板（20）和弧形模板（11），并加工弧形倒角模板（21）；
步骤四，扶手模板拼装，在施工现场，将弧形倒角模板（21）、侧面模板（20）、弧形模板（11）、次龙骨（12）和主龙骨（13）依次拼装；
步骤五，扶手模板加固，模板定位后，侧面模板（20）外侧由木方横向固定，并由竖向方钢在木方外侧加固，同时使用对拉螺栓加固，使扶手模板形成封闭完整且受力均匀的双曲空腔；
步骤六，分层分段浇筑；
步骤七，扶手模板拆除；
步骤八，扶手模板修复；
步骤九，相关零件保养；
步骤十，混凝土表面养护。
2.根据权利要求1所述的双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法，其特征在于：在所述步骤四中，扶手模板拼装的具体实施步骤为：将弧形倒角模板（21）弯曲成所需弧形并使用射钉固定在组成侧面模板（20）的单元模板顶部，再进行侧面模板（20）的拼装，至此完成一组扶手侧面模板部（2）的拼装，再进行第二组扶手侧面模板部（2）的拼装，将两组扶手侧面模板部（2）相对设置，再在两组扶手侧面模板部（2）顶部间拼装弧形模板（11）将两者连接，再安装次龙骨（12）和安装主龙骨（13），完成整个扶手模板的拼装。
3.根据权利要求2所述的双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法，其特征在于：所述弧形倒角模板（21）选用科技木材质的木线条，是在木线条的两侧交替锯开豁口弯曲加工而成的弧形结构。
4.根据权利要求3所述的双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法，其特征在于：为保证拆模后禅缝对齐，在深化模型中将所述侧面模板（20）展开成平面后分成若干块宽度相等的单元板再进行切割加工，并将对应安装在楼梯扶手（3）曲面处的单元板弯曲成弧面，每相邻两块单元板连接后拼装成一块单元模板，施工中每拼装三块相邻单元模板进行一次精度校核。
5.根据权利要求4所述的双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法，其特征在于：所述弧形倒角模板（21）分成若干段，每段长度与所述单元模板的宽度一致。
6.根据权利要求5所述的双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法，其特征在于：构建所述弧形倒角模板（21）的BIM模型流程包括以下步骤：
S1，用line命令画出弧形倒角模板（21）外轮廓；
S2，用patch命令将弧形倒角模板（21）外轮廓嵌面；
S3，用ExtrudeSrf命令将面挤出5cm厚度，即弧形倒角模板（21）的厚度为5cm；
S4，用ArrayCrv命令将弧形倒角模板（21）沿楼梯扶手（3）的双曲面弧形的弧线方向做阵列；
S5，用rhino软件将侧面模板（20）、弧形倒角模板（21）、弧形模板（11）相连接，弧形倒角模板（21）和次龙骨（12）间加固。
7.根据权利要求3所述的双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法，其特征在于：所述次龙骨（12）与所述弧形倒角模板（21）间，以及次龙骨（12）与弧形模板（11）间均通过角码（14）相连接。
8.根据权利要求3所述的双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法，其特征在于：所述主龙骨（13）由方钢管制成。
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