CN110685408A - 一种基于bim的扇形与三角形金属屋面板的施工方法及结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法，具体步骤为：（1）建立BIM实体模型；（2）对BIM实体模型进行安装顺序编号，以及区段编号划分；（3）根据实体模型的编号，进行材料预制；（4）根据BIM实体模型确定的安装顺序、安装编号，进行现场安装；（5）建立金属屋面板施工工程BIM管理平台；（6）利用动态BIM高精度监控系统，监测施工状态；（7）将监测的数据与BIM管理平台的实体模型进行对比；（8）根据误差分析优化现场制备的材料。本发明一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板，包括扇形屋面板、三角形斜面板。本发明具有施工效率高，造型美观，屋面板防水效果好，经济效益和社会效益好的优点。

Description

一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法及结构

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，特别涉及一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法及结构。

背景技术

直立锁边铝镁锰板金属屋面系统设计、生产、安装已非常成熟，优于传统的彩钢瓦屋面，具有多项良好的性能，但扇形金属屋面板的排版与施工技术，国内可参考的文献并不多见，很少提及扇形屋面板搭接节点的实际施工做法，由于扇形结构的节点数量较大，如何提高节点的安装精确度，最终实现特殊造型的屋顶的安装，保证施工进度，保证施工的质量，是本发明亟即可待的事情。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法及结构。由于建筑设计的要求，屋面造型奇特，考虑到最后的建筑成型效果，采取了屋面板为大小头扇形板，圆锥面与三角斜面在平面投影上呈共圆心扇形排布，檩条圆弧形布置，解决了此工程难题，施工效率高，造型美观；屋面板防水效果好，无漏点，经济效益和社会效益好。

技术方案：本发明一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法，具体步骤为：

（1）建立BIM实体模型；

（2）对BIM实体模型进行安装顺序编号，以及区段编号划分；

（3）根据实体模型的编号，进行材料预制；

（4）根据BIM实体模型确定的安装顺序、安装编号，进行现场安装；

（5）建立金属屋面板施工工程BIM管理平台；

（6）利用动态BIM高精度监控系统，监测施工状态；

（7）将监测的数据与BIM管理平台的实体模型进行对比；

（8）根据误差分析优化现场制备的材料。

本发明的进一步改进在于，步骤（6）中，对檩托、檩条、金属屋面板的关键节点进行同步监测，实时获取这些关键节点的三维坐标。

本发明的进一步改进在于，步骤（6）中，利用全站仪监测金属屋面板施工。

本发明的进一步改进在于，步骤（3）中，对檩托、檩条、环形天沟、面板进行预制。

本发明的进一步改进在于，步骤（4）中，首先对檩条、檩托吊装与焊接，接着进行环形天沟的安装，最后从面板最外圈向中心处安装。

一种扇形金属屋面板结构，包括扇形屋面板、三角形斜面板；

扇形屋面板、三角形斜面板下方设有檩条，檩条包括径向檩条和圆环形檩条；

扇形屋面板、三角形斜面板下方的檩条共圆心设置，圆环形檩条之间的径向间距等距；

扇形屋面板、三角形斜面板由大小头板通过拼制而成。

本发明的进一步改进在于，圆环形檩条之间的径向间距为1.2m。

本发明的进一步改进在于，扇形屋面板、三角形斜面板包括类等腰梯形板和类三角形中心板，类等腰梯形板围成环形状，每块类等腰梯形板的宽边宽度为窄边的两倍，中心板围成圆心屋顶。

本发明的进一步改进在于，扇形屋面板、三角形斜面板的两侧边缘均设有压制卷边，扇形屋面板、三角形斜面板的卷边分两次压制成型，每个扇形屋面板、三角形斜面板上均设有肋条。

本发明的进一步改进在于，每块上圈的扇形屋面板、三角形斜面板的宽边，搭接在两块下圈的扇形屋面板、三角形斜面板上；上圈的扇形屋面板、三角形斜面板宽边与下圈扇形屋面板、三角形斜面板窄边之间设有3mm厚的钢板，通过抽芯铆钉连接固定，上圈的所述扇形屋面板、三角形斜面板与下圈所述扇形屋面板、三角形斜面板窄边通过胶水密封。

与现有技术相比，本发明提供的一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法及结构，至少实现了如下的有益效果：

1、大小头扇形屋面板排布是解决圆锥面与三角形斜面组合屋面的最佳方法，共圆心扇形排布成型美观，能达到原设计建筑效果。

2、两个面的径向檩条共圆心排布，横向檩条圆环形设置，径向间距1.2m。空间结构对称，利于空间受力，造型美观。

3、扇形板搭接节点技术。利用三角形中位线原理，在边线中点位置进行上下板位置划分，既能充分利用板材一分二斜分下料，减少原材料损耗，又能保证整体扇形屋面的大小头尺寸一致，瓦楞对瓦楞，直立锁边成一直线，成型效果好。

4、大小头扇形屋面板的上板与下板的接缝处是施工的难点，要做到施工方便、成型美观并达到防水要求。除了采用抽芯铆钉、中性硅酮耐候密封胶、双面丁基胶带、单面丁基防水胶带之外，在上下面板的支座之间设置一块3mm厚的钢板，起到支撑搭接缝节点的作用，使得搭接缝不会因为人为的踩踏面板而产生裂缝，进而破坏密封胶导致漏水。

5、圆锥面与三角斜面扇形板按360度顺序排布，造型美观，视觉效果强。

6、圆锥面与三角斜面屋面的空间结构比较复杂，普通的平面处理技术不能满足要求。BIM技术的利用使得放样准确，视觉效果直观，便于材料统计与下料，能够指导现场施工，在技术层面上确保了工程顺利进行。

当然，实施本发明的任一产品并不特定需要同时达到以上的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明扇形金属屋面板结构的结构示意图；

图2为本发明扇形屋面板、三角形斜面板的单侧压边的结构示意图；

图3为本发明扇形屋面板、三角形斜面板的双侧压边的结构示意图；

图4为本发明扇形金属屋面板结构搭接处的连接结构示意图；

图5为本发明圆形屋顶的结构示意图；

图6为图5为三角形斜面板角度等分结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例1，

一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法，具体步骤为：

（1）建立BIM实体模型；

（2）对BIM实体模型进行安装顺序编号，以及区段编号划分；

（3）根据实体模型的编号，进行材料预制；

（4）根据BIM实体模型确定的安装顺序、安装编号，进行现场安装；

（5）建立金属屋面板施工工程BIM管理平台；

（6）利用动态BIM高精度监控系统，监测施工状态；

（7）将监测的数据与BIM管理平台的实体模型进行对比；

（8）根据误差分析优化现场制备的材料。

基于上述实施例，根据工程实践证明，本工法屋面板施工进度快，整体登录厅屋面1600平方米，与不通过BIM建模的工期相比，实际安装效率提高50%，同时，屋面板下料节约材料20%；屋面外形达到原建筑设计要求，造型美观；屋面板防水效果好，无漏点。因此从经济效益和社会效益来分析，本工法具有较好的推广应用价值。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤（6）中，对檩托、檩条、金属屋面板的关键节点进行同步监测，实时获取这些关键节点的三维坐标。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤（6）中，利用全站仪监测金属屋面板施工。通过全站仪将径向檩条的方位放出来，与BIM模型进行对比，及时修正施工时的误差。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤（3）中，对檩托、檩条、环形天沟、面板进行预制。本实施例中，根据BIM模型进行材料编号阈值，依据屋面底板排版图，顺序安装屋面底板，省时省力，效率高。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤（4）中，首先对檩条、檩托吊装与焊接，接着进行环形天沟的安装，最后从面板最外圈向中心处安装。

实施例2，

由于建筑设计的要求，南通国际会展中心（展览中心）登录厅的屋面造型奇特，为圆锥面与三角斜面共同形成的屋面，屋面檩条的设置、屋面板的排布与施工成为施工难题。考虑到最后的建筑成型效果，采取了屋面板为大小头扇形板，圆锥面与三角斜面在平面投影上呈共圆心扇形排布，檩条圆弧形布置。

具体地，如图1所示，扇形金属屋面板结构，包括扇形屋面板、三角形斜面板；即该屋面有两部分组成，一个是圆锥面，一个是三角形斜面。

扇形屋面板、三角形斜面板下方设有檩条，檩条包括径向檩条和圆环形檩条；

扇形屋面板、三角形斜面板下方的檩条共圆心设置，圆环形檩条之间的径向间距等距；

本实施例中，三角形斜面板为一有坡度的倾斜平面，由于三角形的底边线是条直线，不是圆弧，所以无法在底边线上等分，因此采用角度等分的办法，如图6所示，利用全站仪将角度等分点打出来，一条线打两个点，这样算上圆心就是三个点，其中一个点为校核参考点，如图5-6所示。扇形屋面板、三角形斜面板由大小头板通过拼制而成。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，圆环形檩条之间的径向间距为1.2m。

基于上述实施例，扇形屋面板大头成型宽度为430mm，小头成型宽度为215mm，大小与小头呈2倍关系，这与三角形中位线为底边一半的关系相吻合。利用这个特点进行扇形屋面板区段的划分。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，扇形屋面板、三角形斜面板包括类等腰梯形板和类三角形中心板，类等腰梯形板围成环形状，每块类等腰梯形板的宽边宽度为窄边的两倍，中心板围成圆心屋顶。其中，如图5所示，圆心屋顶为半径为1000mm的铝板的异形盖帽。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，如图2、3所示，扇形屋面板、三角形斜面板的两侧边缘均设有压制卷边，扇形屋面板、三角形斜面板的卷边分两次压制成型，每个扇形屋面板、三角形斜面板上均设有肋条。本实施例中，由于扇形板大小头不等宽，无法正常压制，必须分两次压制成型，先通过单边压制一侧，再压制另外一侧。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，如图4所示，每块上圈的扇形屋面板、三角形斜面板的宽边，搭接在两块下圈的扇形屋面板、三角形斜面板上；上圈的扇形屋面板、三角形斜面板宽边与下圈扇形屋面板、三角形斜面板窄边之间设有3mm厚的钢板，通过抽芯铆钉连接固定，3mm厚的钢板的设置，起到支撑搭接缝节点的作用，使得搭接缝不会因为人为的踩踏面板而产生裂缝，进而破坏密封胶导致漏水。另外，上圈的所述扇形屋面板、三角形斜面板与下圈所述扇形屋面板、三角形斜面板窄边通过胶水密封。本实施例，通过采用抽芯铆钉、中性硅酮耐候密封胶、双面丁基胶带、单面丁基防水胶带进行连接，施工方便、成型美观并达到防水要求。

具体地，将两块下圈扇形屋面板、三角形斜面板窄边中间的肋与上圈扇形屋面板、三角形斜面板宽边搭接，由于两块下板窄边中间的肋与上板宽边相互交叉，因此必须切除一个，要么将上板宽边开槽，要么将下板窄边肋切除。

上板宽边开槽的做法不利于上板受力，因此本工法采用下板窄边肋切除的做法。根据上层板宽边边界，在下层板窄边部位画线切割，将中间肋切除，两侧肋上部锁边处切割，下部锁边用钳子将咬紧，便于上层板的安装与咬合。肋切除后，肋的部位打胶密封，下面的平板切割修整，将折边重叠后，用电钻在重叠部位钻两个4mm的孔，然后在板之间打胶，最后用铆钉固定。

为了进一步提高防水效果，具体地，两块下板窄边两侧的肋与上板宽边的肋搭接，将下板侧面的一条窄边的上口切除150mm长，便于上板与下板的重叠咬合。最后再在接缝处打胶密封。上下面板扣完，铆固打胶之后，接缝处150mm区域清理干净，用单面丁基粘贴密封，下板切肋处也用单面丁基粘贴密封。即，在下板窄边与上板宽边交接处，从下至上依次设有下板窄边、密封胶、上板、铆钉、单面丁基胶带。

上述实施例，均符合《钢结构设计标准》GB 50017-2017，《钢结构焊接规范》GB50661-2011，《钢结构工程施工质量及验收规范》 GB 50205-2001，《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》（08J925-3）。

通过上述实施例可知，本发明提供的一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法，至少实现了如下的有益效果：

1、大小头扇形屋面板排布是解决圆锥面与三角形斜面组合屋面的最佳方法，共圆心扇形排布成型美观，能达到原设计建筑效果。

2、两个面的径向檩条共圆心排布，横向檩条圆环形设置，径向间距1.2m。空间结构对称，利于空间受力，造型美观。

3、扇形板搭接节点技术。利用三角形中位线原理，在边线中点位置进行上下板位置划分，既能充分利用板材一分二斜分下料，减少原材料损耗，又能保证整体扇形屋面的大小头尺寸一致，瓦楞对瓦楞，直立锁边成一直线，成型效果好。

4、大小头扇形屋面板的上板与下板的接缝处是施工的难点，要做到施工方便、成型美观并达到防水要求。除了采用抽芯铆钉、中性硅酮耐候密封胶、双面丁基胶带、单面丁基防水胶带之外，在上下面板的支座之间设置一块3mm厚的钢板，起到支撑搭接缝节点的作用，使得搭接缝不会因为人为的踩踏面板而产生裂缝，进而破坏密封胶导致漏水。

5、圆锥面与三角斜面扇形板按360度顺序排布，造型美观，视觉效果强。

6、圆锥面与三角斜面屋面的空间结构比较复杂，普通的平面处理技术不能满足要求。BIM技术的利用使得放样准确，视觉效果直观，便于材料统计与下料，能够指导现场施工，在技术层面上确保了工程顺利进行。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法，其特征在于：具体步骤为：

（1）建立BIM实体模型；

（2）对BIM实体模型进行安装顺序编号，以及区段编号划分；

（3）根据实体模型的编号，进行材料预制；

（4）根据BIM实体模型确定的安装顺序、安装编号，进行现场安装；

（5）建立金属屋面板施工工程BIM管理平台；

（6）利用动态BIM高精度监控系统，监测施工状态；

（7）将监测的数据与BIM管理平台的实体模型进行对比；

（8）根据误差分析优化现场制备的材料。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法，其特征在于，

所述步骤（6）中，对檩托、檩条、金属屋面板的关键节点进行同步监测，实时获取这些关键节点的三维坐标。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法，其特征在于，

所述步骤（6）中，利用全站仪监测金属屋面板施工。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法，其特征在于，

所述步骤（3）中，对檩托、檩条、环形天沟、面板进行预制。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于BIM的扇形与三角形金属屋面板的施工方法，其特征在于，

所述步骤（4）中，首先对檩条、檩托吊装与焊接，接着进行环形天沟的安装，最后从面板最外圈向中心处安装。

6.根据权利要求1所述的一种扇形与三角形金属屋面板结构，其特征在于：包括扇形屋面板、三角形斜面板；

所述扇形屋面板、三角形斜面板下方设有檩条，所述檩条包括径向檩条和圆环形檩条；

所述扇形屋面板、三角形斜面板下方的檩条共圆心设置，所述圆环形檩条之间的径向间距等距；

所述扇形屋面板、三角形斜面板由大小头板通过拼制而成。

7.根据权利要求6所述的一种扇形与三角形金属屋面板结构，其特征在于：所述圆环形檩条之间的径向间距为1.2m。

8.根据权利要求6所述的一种扇形与三角形金属屋面板结构，其特征在于：所述扇形屋面板、三角形斜面板包括类等腰梯形板和类三角形中心板，所述类等腰梯形板围成环形状，每块类等腰梯形板的宽边宽度为窄边的两倍，所述中心板围成圆心屋顶。

9.根据权利要求6所述的一种扇形与三角形金属屋面板结构，其特征在于：所述扇形屋面板、三角形斜面板的两侧边缘均设有压制卷边，所述扇形屋面板、三角形斜面板的卷边分两次压制成型，每个所述扇形屋面板、三角形斜面板上均设有肋条。

10.根据权利要求9所述的一种扇形与三角形金属屋面板结构，其特征在于：每块上圈的所述扇形屋面板、三角形斜面板的宽边，搭接在两块下圈的所述扇形屋面板、三角形斜面板上；上圈的所述扇形屋面板、三角形斜面板宽边与下圈所述扇形屋面板、三角形斜面板窄边之间设有3mm厚的钢板，通过抽芯铆钉连接固定，上圈的所述扇形屋面板、三角形斜面板与下圈所述扇形屋面板、三角形斜面板窄边通过胶水密封。

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