CN110306804A - 一种幕墙施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种幕墙施工方法，在主体结构完工后，利用3D扫描技术扫描主体结构，并根据扫描数据逆向建模生成实际主体模型，在此基础上进行幕墙节点构件的建模，并根据幕墙节点构件模型和设计幕墙模型进行幕墙节点构件和幕墙墙板的配料，最后再将幕墙节点构件和幕墙墙板安装在主体结构上，完成幕墙的施工；基于BIM技术，重建与实际结构一致的实际主体模型，并在此基础上进行幕墙的深化建模和施工，能够缩短幕墙施工周期，提高幕墙施工质量，得到与设计幕墙模型一致的幕墙结构。

Description

一种幕墙施工方法

技术领域

本发明涉及幕墙施工技术领域，特别是涉及一种幕墙施工方法。

背景技术

随着建筑行业日新月异的发展，建筑师对建筑外型的设计也越来越灵活，常规的二维施工方式在无规则异形曲面幕墙的施工中也越来越“捉襟见肘”，随着BIM(建筑信息模型)行业和计算机行业的发展，越多越多的工程通过使用BIM技术，来满足工程施工要求。

幕墙工程作为建筑物的外立面，其所有构件均在建筑主体结构上进行安装，主体结构模型和实际结构的误差在很大程度上会影响幕墙的安装。目前扭曲面幕墙(无规则异形曲面幕墙)的施工质量受制于主体结构的混凝土的成型质量，采用测量放线方式调整幕墙的安装，不仅工作量大，操作繁琐，工期较长，且容易出现误差，导致返工，进一步延误工期。

因此如何解决幕墙施工周期长、质量难以保证等问题，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种幕墙施工方法，能够缩短幕墙施工周期，提高幕墙施工质量。

为解决上述技术问题，本发明提供一种幕墙施工方法，包括：

S1：使用3D扫描仪扫描主体结构；

S2：根据扫描数据逆向建模，生成实际主体模型；

S3：根据所述实际主体模型和已进行幕墙表皮分格处理的设计幕墙模型进行幕墙节点构件的建模，生成幕墙节点构件模型；

S4：根据所述幕墙节点构件模型和所述设计幕墙模型进行所述幕墙节点构件和幕墙墙板的配料；

S5：在所述主体结构上安装所述幕墙节点构件和所述幕墙墙板。

优选地，在S1之前还包括：

设置测量基准点；通过全站仪进行测量基准点闭合复查，并在主体结构上粘贴反射片，测定反射片坐标值并加以编号，以用于不同扫描站点的扫描数据合并。

优选地，在根据扫描数据逆向建模前，对扫描数据进行噪点处理。

优选地，所述幕墙节点构件包括龙骨以及用于连接所述龙骨和所述主体结构的连接件，在进行所述龙骨的建模过程中，对所述龙骨进行碰撞检查，并根据检查结果对所述龙骨进行节点优化。

优选地，在进行所述幕墙节点构件的建模过程中，调整幕墙表皮分格连接处。

优选地，利用全站仪在所述主体结构上进行所述幕墙节点构件和所述幕墙墙板的三维安装。

优选地，还包括：对所述幕墙节点构件和所述幕墙墙板进行安装检查。

优选地，在S2和S3之间还包括：根据所述实际主体模型，在设计幕墙模型上进行幕墙表皮建模分格处理。

优选地，所述幕墙为扭曲面幕墙，在进行幕墙表皮建模分格处理时模拟相邻所述幕墙墙板的错缝值，并根据错缝值选取幕墙表皮分格方案。

本发明提供的幕墙施工方法，在主体结构完工后，利用3D扫描技术扫描主体结构，并根据扫描数据逆向建模生成实际主体模型，在此基础上进行幕墙节点构件的建模，并根据幕墙节点构件模型和设计幕墙模型进行幕墙节点构件和幕墙墙板的配料，最后再将幕墙节点构件和幕墙墙板安装在主体结构上，完成幕墙的施工；基于BIM技术，重建与实际结构一致的实际主体模型，并在此基础上进行幕墙的深化建模和施工，能够缩短幕墙施工周期，提高幕墙施工质量，得到与设计幕墙模型一致的幕墙结构。

附图说明

图1为本发明所提供的幕墙施工方法的一种具体实施方式的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种幕墙施工方法，能够缩短幕墙施工周期，提高幕墙施工质量。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的幕墙施工方法的一种具体实施方式的流程图。

本发明具体实施方式提供的幕墙施工方法，包括：

S1：使用3D扫描仪扫描主体结构。

其中需要说明的是，在施工前需要做好准备工作，工程施工前应熟悉审查图纸，做好轴线、标高交接记录，核心是做好测量基准点(即3D扫描基准点)坐标移交，其关系到3D扫描的精度以及后期施工定位的准确度；另外，工程施工前应组织分析与幕墙相关联的主体结构，从而确定3D扫描的目标，并结合工程现场实际情况与幕墙施工要点确定3D扫描专项方案。

在开始进行扫描操作前，先清理影响主体结构3D扫描的阻挡物，以为3D扫描提供条件；然后通过全站仪进行测量基准点闭合复查，闭合误差应控制在2mm以内，并在主体结构上粘贴反射片，测定反射片坐标值并加以编号，以用于不同扫描站点的点云数据合并工作。

S2：根据扫描数据逆向建模，生成实际主体模型。

使用3D扫描仪对主体结构进行扫描测量，能够获取主体结构表面大量点的三维坐标集合，即点云数据，利用点云数据建立主体结构的三维点云模型，并进一步生成与实际结构一致的实际主体模型。

由于逆向建模的精度与后期幕墙深化模型的精度正相关，因此在根据扫描数据逆向建模前，优选先对扫描数据进行噪点(多余与主体结构无关的点)处理。

具体地，处理主体结构表面的点云数据时，先进行轴网与三维点云模型的匹配，使点云模型与实际主体模型相关联起来，并多次复核，确认无误后再进行下一步工序。

需要说明的是，轴网指的是理论主体结构轴线；三维点云模型由一个个扫描点组成，这些扫描点组成了实际主体模型的面。

进一步地，确定与幕墙构件直接关联的主体结构，分析这些主体结构的特性，从而确定逆向建模的目标与重点。

例如，钢结构上的一字板是与幕墙直接相关的构件，一字板的特性为每块板为线性，相邻板错位，逆向时就需每块板单独建立；具体可以先根据点云数据分析出一字板的8个角点，然后角点连线，确定一字板的12条边。最后确定一字板的6个面。采用这种“以点布线建面”的方式，最大程度上使实际结构与逆向模型吻合。

其他位置的逆向也采用类似的方式完成，最主要的是找到主体结构的特性，采用“以点布线建面”的逆向建模方法，该方法基本适用于所有的幕墙工程。

其中需要说明的是，在使用3D扫描仪对主体结构扫描后，可以将点云数据导出至理论主体模型中进行对比分析，并根据幕墙的节点调节余量来判断是否需要逆向建模即重新修建主体结构模型，由于主体结构的误差通常都比较大，因此一般均通过逆向建模来消除主体结构的施工误差，进而保证幕墙的施工精度。

S3：根据实际主体模型和已进行幕墙表皮建模分格处理的设计幕墙模型进行幕墙节点构件的建模，生成幕墙节点构件模型。

具体操作时，可以将实际主体模型和设计幕墙模型进行组合，然后根据组合模型和施工图进行幕墙节点构件的建模。

另外，在幕墙节点构件模型完成后，实际主体模型、幕墙节点构件模型和设计幕墙模型进行定位组合，能够生成建筑模型，后续施工时可参考该建筑模型进行安装操作和定位检查。

幕墙节点构件具体包括龙骨以及用于连接龙骨和主体结构的连接件，逆向建模时，先进行龙骨的建模，再进行连接件的建模。

在扭曲面幕墙中，幕墙龙骨通常是采用节点设计，在复杂交接的位置很容易发生龙骨的碰撞，在进行龙骨的建模过程中，应细心检查是否有龙骨碰撞情况，如有，应在模型中对龙骨进行优化。

龙骨完成后，根据施工图进行连接件的建模。在连接件建模的过程中，需要针对下列三点，考虑是否需要对连接件进行深化分析：一是设计节点是以理论模型为依据，而连接件安装是以实际模型为准，主体结构的偏差，可能导致连接件无法安装；二是连接件建模时通常需要考虑安装的便利性及施工误差带来影响性，在调节余量的时应充分考虑；三是外露的连接件应简洁美观，符合设计要求。

例如海峡文化艺术中心幕墙工程在进行陶棍连接件建模时，旧连接件在安装时需调节8个螺栓，同时通过BIM分析，它的角度调节范围无法满足双曲异形幕墙的曲率变化，因此对它进行了优化，在角度调节上采用了类似合页的做法，以保证陶棍的快速安装及施工质量。

需要说明的是，由于实际施工时，幕墙表皮通常由一块块幕墙墙板(通常为平板玻璃，也可以为其他材料)拼装而成，幕墙节点构件是用于连接幕墙墙板与主体结构的构件，因此需要在幕墙节点构件的建模前对幕墙表皮进行分格处理。

S4：根据幕墙节点构件模型和设计幕墙模型进行幕墙节点构件和幕墙墙板的配料。

S5：在主体结构上安装幕墙节点构件和幕墙墙板。

模型完成后，可以先根据现场施工作业要求及幕墙工艺要求，划分施工段，并合理安排劳动力。

配料时，可以根据工期计划，通过模型准确分解出各个工序的材料数量，分批进场，避免材料积压。

异形曲面幕墙中通常存在复杂构件，如双向弯曲钢管，双向弯曲铝板等，这些复杂构件的加工周期通常较长，因此可以根据模型提早安排料单的输出，能大大减少施工工期。

另外，针对幕墙龙骨材料，如方管，可以根据模型输出构件加工数据，工厂加工后可以现场编号安装。

在主体结构上安装幕墙节点构件和幕墙墙板时，需要结合全站仪进行三维定位安装。在模型完成的基础上，任何构件的任意点都具备一个三维定位点，具体操作时，在保证幕墙能够顺利施工的前提下，可以通过分析工序，尽量减少定位点的测量，减少工作量；另外根据幕墙工艺要求，可以分批分阶段打点，避免同一个位置，存在多个测量点；再者，在一条直线上的构件，长度超过10m时，构件中间加设以控制点进行复核，避免拉通线时中间位置下垂，造成误差。

综上所述，本发明提供的幕墙施工方法，其基于BIM技术，在主体结构完工后，利用3D扫描技术扫描主体结构，并根据扫描数据重新修建主体结构模型，得到与实际结构一致的实际主体模型，在此基础上进行幕墙的深化建模和施工，能够缩短幕墙施工周期，提高幕墙施工质量，得到与设计幕墙模型一致的幕墙结构。

可以理解的是，幕墙的建模工程，相当于使用电脑完成了一次幕墙的施工，这样针对施工过程中的很多问题都可以在模型阶段进行解决；同时由于参数化BIM的建模特性，任何幕墙构件的加工数据、定位数据，都可以通过模型参数化批量导出，因此大大减少了施工的工期，提高了工程施工质量。

在上述具体实施方式的基础上，本发明提供的幕墙施工方法，优选地，在步骤S2和S3之间，根据实际主体模型，在设计幕墙模型上进行幕墙表皮建模分格处理；这样在设计幕墙表皮分格方案时，可以把主体结构与设计主体模型的误差考虑进去，减小主体结构施工误差对幕墙的影响。

幕墙表皮的分格方式有多种，本申请对此不作具体限制，其通常受限于幕墙支设结构等因素，通常情况下，在美观、安全的前提下还要适当的考虑经济性。

由于扭曲面幕墙的相邻幕墙墙板之间会出现错缝，因此可以通过设计幕墙模型模拟错缝值，来分析不同墙板拟合形式下的错缝值大小，选取最优的幕墙表皮分格方案。

具体地，根据幕墙墙板的安装形式，幕墙墙板安装时有2种拟合形式，一种是完全拟合，即墙板的四边都尽量与相邻墙板边重合，一般以相邻边中心点对齐的方式拟合，另一种是选择其中的一条或多条边与相邻墙板边重合，其他边随机错缝；通过不同项目总结，优选采用完全拟合方式，完全拟合每条边都有错缝，错缝较小，错缝值比较统一，美观性较好。

另外，通过上述步骤得出不同拟合方式下的错缝值，可以作为参建各方的验收依据，也可以作为施工方施工质量的标准。

需要说明的是，本发明提供的幕墙施工方法，既可应用于扭曲面幕墙，也可应用于正常立面较为规则的幕墙即常规幕墙，常规幕墙可以不进行错缝分析，也可以根据工程情况，判断是否需要进行错缝分析。

进一步地，本发明提供的幕墙施工方法，在进行幕墙节点构件的建模过程中，龙骨等优化调整后，可能会影响幕墙表皮，使幕墙表皮分格连接处出现碰撞等情况，因此在优化龙骨后，可以适当的调整幕墙表皮分格连接处。

在上述各具体实施方式的基础上，为保证幕墙施工质量，本发明提供的幕墙施工方法，还包括对幕墙节点构件和幕墙墙板进行安装检查。

为了避免建模人员及测量人员工作失误，如测量数据提取错误，或者基准点错误，现场安装时应仔细核对模型与现场实际的安装情况是否一致，出现错误的时候一般原因都是坐标失准。

具体可以通过辅助手段来检测安装时的准确性，如在现场进行打点以定位骨架的时候，可以通过建筑模型提取该定位点与相邻轴线及楼地面标高的空间关系，同时现场通过卷尺对实际位置关系进行测量，一般实际与理论偏差不会超过10mm，超过的必须检查原因出处。

另外，幕墙龙骨安装时，若出现龙骨过长或过短，一般都是由于工人加工不认真造成龙骨加工尺寸错误。

在本发明申请文件中，说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本发明所提供的幕墙施工方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种幕墙施工方法，其特征在于，包括：

S1：使用3D扫描仪扫描主体结构；

S2：根据扫描数据逆向建模，生成实际主体模型；

S3：根据所述实际主体模型和已进行幕墙表皮分格处理的设计幕墙模型进行幕墙节点构件的建模，生成幕墙节点构件模型；

S4：根据所述幕墙节点构件模型和所述设计幕墙模型进行所述幕墙节点构件和幕墙墙板的配料；

S5：在所述主体结构上安装所述幕墙节点构件和所述幕墙墙板。

2.根据权利要求1所述的幕墙施工方法，其特征在于，在S1之前还包括：

设置测量基准点；通过全站仪进行测量基准点闭合复查，并在主体结构上粘贴反射片，测定反射片坐标值并加以编号，以用于不同扫描站点的扫描数据合并。

3.根据权利要求1所述的幕墙施工方法，其特征在于，在根据扫描数据逆向建模前，对扫描数据进行噪点处理。

4.根据权利要求1所述的幕墙施工方法，其特征在于，所述幕墙节点构件包括龙骨以及用于连接所述龙骨和所述主体结构的连接件，在进行所述龙骨的建模过程中，对所述龙骨进行碰撞检查，并根据检查结果对所述龙骨进行节点优化。

5.根据权利要求4所述的幕墙施工方法，其特征在于，在进行所述幕墙节点构件的建模过程中，调整幕墙表皮分格连接处。

6.根据权利要求4所述的幕墙施工方法，其特征在于，利用全站仪在所述主体结构上进行所述幕墙节点构件和所述幕墙墙板的三维安装。

7.根据权利要求6所述的幕墙施工方法，其特征在于，还包括：对所述幕墙节点构件和所述幕墙墙板进行安装检查。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的幕墙施工方法，其特征在于，在S2和S3之间还包括：根据所述实际主体模型，在设计幕墙模型上进行幕墙表皮建模分格处理。

9.根据权利要求8所述的幕墙施工方法，其特征在于，所述幕墙为扭曲面幕墙，在进行幕墙表皮建模分格处理时模拟相邻所述幕墙墙板的错缝值，并根据错缝值选取幕墙表皮分格方案。