CN110984499A - 变截面双曲c形柱柱面装饰施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变截面双曲C形柱柱面装饰施工方法，包括以下步骤：步骤一，施工准备；步骤二，三维激光扫描、点云数据获取；步骤三，点云数据分析、修正建筑模型；步骤四，深化设计、图纸确认；步骤五，BIM技术辅助构件排布、生成下料加工单及安装控制数据单；步骤六，安装测量、放线；步骤七，安装龙骨系统；C形柱的上部网格结构上增加附加横向龙骨；利用组合式U形连接件一临时将竖向龙骨固定在附加横向龙骨的L型转接件上；在相邻竖向龙骨之间安装横向龙骨，形成整体龙骨系统；步骤八，安装装饰面板；装饰面板通过调节螺栓、U形连接件二安装于横向龙骨上；本发明具有曲面曲线流畅、拆装方便、可三维调节、提高施工效率、节约成本的特点。

Description

变截面双曲C形柱柱面装饰施工方法

技术领域

本发明涉及建筑装饰技术领域，尤其是涉及一种变截面双曲C形柱柱面装饰施工方法。

背景技术

机场航站楼、高铁交通枢纽站、大型体育场馆、会展中心展馆等公共建筑为了追求高大宽阔的室内空间，无不将钢结构当作首选结构形式，传统的钢结构竖向承重柱主要采用钢管柱或钢管混凝土柱，随着建筑技术的不断发展，利用结构力学美去实现建筑空间的艺术美是钢结构建筑结构选型的重要任务，大型钢结构建筑承重柱除了满足功能要求外还能通过不同的结构外形变化展现建筑的艺术性美感，营造室内宽松气氛，给使用者带来愉悦心情。

而现有技术中，钢结构柱面因其受力形式单一，截面无变化，柱面装饰系统与原结构的连接均采用焊接连接，装饰面呆板无变化，装饰面不够流畅，不适用于不规则自由曲面钢格构柱面装饰施工。另外，传统施工方法采用统搭设脚手架的措施进行施工，不仅搭设繁琐，而且也会对同场所的其他工程的施工产生巨大影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种变截面双曲C形柱柱面装饰施工方法，具有曲面曲线流畅、拆装方便、可三维调节、提高施工效率、节约成本的特点。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种变截面双曲C形柱柱面装饰施工方法，包括以下步骤：

步骤一，施工准备；

步骤二，三维激光扫描、点云数据获取；

步骤三，点云数据分析、修正建筑模型；

步骤四，深化设计、图纸确认；

步骤五，BIM技术辅助构件排布、生成下料加工单及安装控制数据单；

步骤六，安装测量、放线；

步骤七，安装龙骨系统；

7.1安装附加横向龙骨；

龙骨系统包括附加横向龙骨、竖向龙骨、横向龙骨。

C形柱的上部网格结构上增加附加横向龙骨，作为柱面装饰龙骨系统的竖向龙骨的连接点；

7.2安装竖向龙骨；

利用高空直臂作业车在安装施工作业层面进行安装，利用组合式U形连接件一临时将竖向龙骨固定在附加横向龙骨的L型转接件上；

7.3安装横向龙骨；

竖向龙骨安装完毕，经三维激光扫描技术检测符合设计要求后即可在相邻竖向龙骨之间安装横向龙骨，形成整体龙骨系统；

步骤八，安装装饰面板；

装饰面板的背面开设螺栓孔，螺栓孔内可滑动地嵌设有调节螺栓；装饰面板通过调节螺栓、U形连接件二安装于横向龙骨上；

步骤九，装饰面板调整、清理、验收

作为优选方式，所述U形连接件一包括U型钢卡件一、螺杆一、L型连接件一；U型钢卡件一套设在竖向龙骨上，穿入螺杆一固定，U型钢卡件一通过L型连接件一固定于L型转接件上；L型连接件一贴合于L型转接件上的侧边开设的螺栓孔是前后方向的腰形孔。

作为优选方式，所述U形连接件二包括U型钢卡件二、螺杆二、L型连接件二、U型连接件；U型钢卡件二套设在横向龙骨上，穿入螺杆二固定； L型连接件二的一个侧板贴合于装饰面板，通过调节螺栓固定，其另一侧板贴合于螺杆二的一端的U型连接件上，通过螺栓固定；L型连接件二贴合于装饰面板的侧边开设的螺栓孔是上下方向的腰形孔；装饰面板上用于预埋调节螺栓的螺栓槽是上下方向或左右方向的腰型槽。

作为优选方式，位于上下相邻装饰面板接缝处的U形连接件二中的L 型连接件二上设有两个螺栓孔，分别供相邻装饰面板相邻端的调节螺栓穿过。

作为优选方式，位于装饰面板顶部和底部的螺栓槽是左右方向的腰形槽，位于其中间的螺栓槽是上下方向的腰形槽。

本发明涉及一种变截面双曲C形柱柱面装饰施工方法，与现有设计相比，其优点在于：(1)提高工作效率，缩短工期；本施工方法在施工前应用三维激光扫描仪对C形柱进行全面扫描测量，获取点云数据，掌握C形柱实际误差，建立全新建筑模型，据此辅助、加快深化设计；材料加工前，利用BIM技术快速在建筑模型上提取龙骨系统、装饰面板的数据，形成下料加工单，缩短了材料下料周期；并可以在形成下料单的同时利用空间模型提取各类构件安装时的三维定位数据，辅助后期安装定位；所有龙骨系统、装饰面板均采用工厂预加工成型，然后用高空直臂作业车进行高空装配式安装，安装时采用定制U形连接件一、U形连接件二加螺栓的栓接方式固定，牢固可调节，大大减少了现场高空焊接作业；全新的测量方法及先进设备的应用，提高了工作效率；现场装配化的安装方式节省了工期，提高了工程质量。(2)节约人工、材料成本，降低造价；本施工方法涉及的测量放线工作采用非传统的测量技术，人员投入较传统方法大幅度减少；通过BIM技术辅助下料不仅提高了下料速度及精准度，节省了时间，而且尺寸精准的加工单提高了材料加工速度且保证了质量，减少了材料加工损耗，降低了材料成本，材料的加工质量和供货周期均有保障，避免了现场出现不必要的停工待料及人工降效等问题，进一步降低了工程造价；本施工方法涉及的装饰龙骨与原C形柱柱体钢结构采用了栓接的连接固定方式，减少了传统的高空焊接作业，复杂的蜂窝铝板构件在现场的地面完成组装，高处只需进行安装作业即可，无需焊接，降低施工难度，节约人工成本。(3)确保装饰系统安装质量，完美展示设计效果；本施工方法C形柱装饰系统的竖向龙骨通过U 形连接件一与附加横向龙骨进行连接，竖向龙骨对接通过钢套芯及螺栓固定，装饰面板采用U形连接件二安装于横向龙骨上，竖向龙骨安装时采用两台高空车及全站仪辅助协同作业，按前期利用BIM技术提取的安装定位数据对每一根龙骨进行精准定位，确保了龙骨系统和装饰面板的安装精度，保证了工程施工质量；所有龙骨系统构件及装饰面板均结合整体建筑模型运用 BIM辅助下料工厂预加工成型，安装操作简单易行，栓接式安装方式后期调整及维保方便。通过整体模型提取的三维定位数据在安装时进行各工序的空间精准定位，确保整体装饰系统的安装质量。

附图说明

图1为本发明变截面双曲钢格构柱装饰结构的示意图。

图2为本发明变截面双曲钢格构柱装饰结构中装饰面板安装于横向龙骨的示意图一。

图3为本发明变截面双曲钢格构柱装饰结构中装饰面板安装于横向龙骨的爆炸示意图。

图4为本发明变截面双曲钢格构柱装饰结构中装饰面板安装于横向龙骨的示意图二。

具体实施方式

下文结合说明书附图1-4和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明涉及一种变截面双曲C形柱柱面装饰施工方法，包括以下步骤：

步骤一，施工准备

1.1机械准备

准备施工所需的设备：高空直臂作业车、电焊机、台式钻床、切割机、全站仪、手电钻、力矩扳手、开口扳手、5M钢卷尺、激光测距仪、锤子、三维激光扫描仪(型号TrimbLeTX8)、匹配点云数据处理软件、BIM建模软件、BIM工作站硬件匹配等。

1.2材料准备

准备施工所需的材料：附加横向龙骨、竖向龙骨、横向龙骨、附加竖向龙骨、U形连接件一、U形连接件二、装饰面板等。

1.3技术准备

熟悉施工图纸，编制项目施工组织设计及专项施工方案。

1.4现场准备

装饰工程施工前C形柱原钢结构(简称C形柱)及其支撑的屋架钢结构安装工作均已完成，并通过相关单位的检验合格，影响施工的材料及设施清理干净。

步骤二，三维激光扫描、点云数据获取

采用三维激光扫描仪对C形柱进行全方位扫描。为了确保获取的点云数据能准确的反映C形柱真实的空间形态，对于结构形式特殊的部位，采取标靶加密的措施增加扫描反射点，确保获取的点云数据完全吻合C形柱的实际空间状态。

步骤三，点云数据分析、修正建筑模型

使用三维激光扫描仪快速收集到C形柱表面大量的密集点三维坐标数据之后，再将数据导入专用软件进行处理，C形柱柱体四个面的结构外形均不相同，分站点扫描完成之后得到的数据都是零散的，所有站点的数据必须拼接整合，归并重合部分的点云信息数据。通过整合、过滤、压缩以及特征提取等过程，详细分析点云数据与设计院提供的C形柱建筑模型的偏差，出具三维激光扫描对比报告，全面汇总C形柱所有钢杆件的实际偏差数据后，把现场的实际数据添加到原建筑模型之中，重新修正建立与实际状态完全吻合的C形柱建筑模型。

步骤四，深化设计、图纸确认

C形柱柱体造型复杂多变，装饰工程施工图采用传统的二维施工图无法指导具体施工，必须采用三维图纸。C形柱建筑模型重新建立后，新模型可辅助项目深化设计团队加快工作进程，在新的模型上结合设计院提供的原始装修施工图，模拟布置装饰龙骨系统，消除柱体钢结构变形等误差的影响，调整优化形成龙骨布置图。根据C形柱装饰龙骨系统完成的曲面表皮模型，深化设计小组重新调整修改装饰外立面图，结合吊顶系统平面图，完成装饰面板布置平面图。

步骤五，BIM技术辅助构件排布、生成下料加工单及安装控制数据单

在施工阶段，在C形柱模型上对装饰龙骨系统重新按设计确定的规格尺寸及间距要求进行模拟排布，以柱体定位轴线为基础，按设计要求的龙骨间距，对称编号排布竖向龙骨20，柱身高度达到28米，截面多变，随着高度的变化，竖向龙骨间间距逐渐加大，间距超过一定范围时将无法保证装饰面板的安装质量，通过在模型上测量，在不同的高度分区上通过附加竖向龙骨来加密龙骨的排布，确保整根C形柱装饰竖向龙骨分布均满足设计要求。在整体模型图上运用BIM辅助生成精准的构件下料加工单。下料时要求竖向龙骨必须提供分段加工图的具体参考数据，并同时生成安装时的控制点的三维控制数据单。面层装饰面板40下料单通过铝板表皮整体模型应用BIM技术提取，生成板块的下料加工单的同时提取安装时控制点的三维控制数据单，各种有关C形柱装饰施工的材料通过整体模型数据比对，采用数字化的预拼装可最大程度保证构件的加工精度。

依据C形柱整体模型完成龙骨构件重新排布并生成下料交工单后，龙骨构件安装的定位数据可通过模型定点提供精准的三维控制数据，龙骨安装时通过全站仪依据三维安装控制数据做好龙骨杆件特征点的精确定位，即可保证整体安装精度。

步骤六，安装测量、放线

依据深化设计施工图纸进行C形柱安装测量、放线工作。依据安装三维定位数据，在安装过程中运用全站仪等对C形柱的龙骨骨架安装进行精准测量定位，确保安装的C形柱装饰龙骨系统定位准确。

步骤七，龙骨系统安装

龙骨系统包括附加横向龙骨10、竖向龙骨20、横向龙骨30。

7.1C形柱附加横向龙骨10安装

C形柱主要由底部箱型底座和上部网格结构两大部分组成，构成网格结构的结构杆件均为圆管且杆件间的间距过大，无法作为柱面装饰龙骨系统的连接点使用，为了确保龙骨系统与主体结构的可靠连接，在安装龙骨系统的竖向龙骨20前，需要在C形柱上增加附加横向龙骨10，作为柱面装饰龙骨系统的竖向龙骨20的连接点，其间距必须满足竖向龙骨20固定点间距不大于1.5米的要求。附加横向龙骨10与C形柱的主体结构采用焊接连接，为了减小附加横向龙骨10焊接对C形柱的变形和附加应力的影响，焊接顺序按照从下到上、从中间向两边的顺序进行。使得C形柱的杆件在焊接过程中的拘束度最小，尽可能处于自由约束状态，减小焊接附加应力。

7.2竖向龙骨安装

竖向龙骨20在工厂加工制作阶段，采用先进的三维激光扫描和数字化预拼装技术很好地保证了构件的加工精度。竖向龙骨采用分段工厂预制加工并贴好识别码，现场安装前将同一根竖向龙骨的上、下节在地面通过芯套对接，龙骨及芯套上均预留有螺栓孔，对接到位后穿入螺栓即可，地面拼装时穿心螺栓不需紧固，保持连接处杆件松动可调。利用高空直臂作业车在安装施工作业层面进行安装，利用组合式U形连接件一50临时将竖向龙骨20固定在附加横向龙骨10上垂直设置的L型的转接件11上，然后通过全站仪对杆件安装控制点进行精准定位，调整竖向龙骨20使其空间位置符合安装三维定位数据的要求。随着高度的变化，柱身横截面宽度由底部3米逐渐变化至柱顶达23米，为保证龙骨系统的整体强度及刚度，在竖向龙骨间距超过1.2米处开始增加设置附加竖向龙骨。

U形连接件一50包括U型钢卡件一51、螺杆一52、L型连接件一53。具体地，U型钢卡件一51套设在竖向龙骨20上，L型连接件一53贴合于U 型钢卡件一51的侧面，螺杆一52自U型卡件一51的一侧边穿入，依次穿过其另一侧边和L型连接件一53，旋入螺帽固定，L型连接件一53的另一侧边贴合于L型转接件11，通过螺栓固定，实现将竖向龙骨20固定于主体钢结构10上。L型连接件一53上的螺栓孔是前后方向的腰形孔，可实现竖向龙骨距离主体钢结构远近的调节，确保竖龙骨空间位置符合设计要求。

竖向龙骨20通过U形连接件一50与附加横向龙骨10之间柔性连接，基本安装完成后利用全站仪调整竖向龙骨20位置至符合设计要求的空间位置，确保三维定位无误后紧固U形连接件一50螺栓上的螺帽。

7.3横向龙骨安装

竖向龙骨20安装完毕，经三维激光扫描技术检测符合设计要求后即可安装横向龙骨30，横向龙骨30采用工厂批量加工方式加工，构件逐一编号后运至现场安装，安装前根据龙骨分格图在竖向龙骨上划线确定好横向龙骨的安装位置，根据竖向龙骨上已测量确认的位置检测无误后固定横向龙骨，形成整体龙骨系统。

步骤八，装饰面板安装

装饰面板40采用蜂窝铝板。装饰面板40的背面开设螺栓孔，螺栓孔内可滑动地嵌设有调节螺栓42。

根据前期确定的安装顺序及装饰面板40排布图，在地面完成装饰面板 40的组装，每块装饰面板40对应六个U形连接件二60，分别与装饰面板 40两侧的顶端、中部、底端处的螺栓槽41相对齐。U形连接件二60包括U 型钢卡件二61、螺杆二62、L型连接件二63、U型连接件64。L型连接件二63的一个侧板贴合于装饰面板40，通过调节螺栓42固定于装饰面板的背面。U型钢卡件二61套设在横向龙骨30上，螺杆二62穿过U型卡件二61，两侧旋入螺帽固定，即将U型钢卡件二62安装于横向龙骨30上，螺杆二 62的一端穿入U型连接件64的底板，通过螺帽固定；L型连接件二63的另一侧板贴合于U型连接件64的一个侧边，两者通过螺栓固定，即将装饰面板安装于龙骨系统上。

L型连接件二63的贴合于装饰面板40的侧板上供调节螺栓穿入的螺栓孔是上下方向的腰型孔，以实现装饰面板40上下方向的位置调节。特别地，如图4所示，位于上下相邻装饰面板40接缝处的U形连接件二60中的L 型连接件二63上设有两个螺栓孔，分别供相邻装饰面板40相邻端的调节螺栓42穿过。装饰面板40安装过程中采用全站仪依据BIM技术提取的板块三维定位坐标确定每块板块的安装位置。

步骤九，装饰面板调整、清理、验收

装饰面板40初步安装完成后，安装人员对装饰面板进行调整，调整前根据C形柱装饰面层表皮的整体模型提取纵、横向调整控制点的三维坐标，控制点间的距离不得大于1000mm，调整顺序以C形柱中央板块为调整基准。运用全站仪辅助，先将中心列的板块调整至符合设计要求，再按照左右对称同步调整的方法由中间向两侧进行调整。保证板块间距、板块表面曲线符合设计要求，C形柱外弧板块间的宽缝必须与大吊顶系统的组合板块间留缝拼接自然，无突兀。调整完成后整体柱面装饰外观弧面符合建筑师的曲线线形要求。

面板调整施工完成后，安排专人用柔软布料对C形柱蜂窝板板面从上至下进行清理，清除所有施工污渍。

表1、表2为传统施工方法与本发明施工方法的直接成本、人工费用分析及对比表。

表1

施工方法	铝板(元)	龙骨(元)	辅材(元)	螺栓(元)	合计(元)
						传统施工方法	550	60	10	7	627
本发明施工工法	520	55	3	10	588

(注：以上费用为每平方米造价分析)

表2

(注：以上费用为每10平方米造价分析，人工费按350元/工日参考)

通过表1-2对比分析得出，新工法较传统施工方法材料费用降低39元/ 平方米，人工费用节省24.5元/平方米，对于大面积的机场航站楼、高铁交通枢纽站、大型体育场馆、会展中心展馆等公共建筑，经济效益显著。

Claims (5)

1.一种变截面双曲C形柱柱面装饰施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，施工准备；

步骤二，三维激光扫描、点云数据获取；

步骤三，点云数据分析、修正建筑模型；

步骤四，深化设计、图纸确认；

步骤五，BIM技术辅助构件排布、生成下料加工单及安装控制数据单；

步骤六，安装测量、放线；

步骤七，安装龙骨系统；

7.1安装附加横向龙骨；

龙骨系统包括附加横向龙骨、竖向龙骨、横向龙骨；

C形柱的上部网格结构上增加附加横向龙骨，作为柱面装饰龙骨系统的竖向龙骨的连接点；

7.2安装竖向龙骨；

利用高空直臂作业车在安装施工作业层面进行安装，利用组合式U形连接件一临时将竖向龙骨固定在附加横向龙骨的L型转接件上；

7.3安装横向龙骨；

竖向龙骨安装完毕，经三维激光扫描技术检测符合设计要求后即可在相邻竖向龙骨之间安装横向龙骨，形成整体龙骨系统；

步骤八，安装装饰面板；

装饰面板的背面开设螺栓孔，螺栓孔内可滑动地嵌设有调节螺栓；装饰面板通过调节螺栓、U形连接件二安装于横向龙骨上；

步骤九，装饰面板调整、清理、验收。

2.根据权利要求1所述的一种变截面双曲C形柱柱面装饰施工方法，其特征在于，所述U形连接件一(50)包括U型钢卡件一(51)、螺杆一(52)、L型连接件一(53)；U型钢卡件一(51)套设在竖向龙骨(20)上，穿入螺杆一(52)固定，U型钢卡件一(51)通过L型连接件一(53)固定于L型转接件(11)上；L型连接件一(53)贴合于L型转接件(11)上的侧边开设的螺栓孔是前后方向的腰形孔。

3.根据权利要求1所述的一种变截面双曲C形柱柱面装饰施工方法，其特征在于，所述U形连接件二(60)包括U型钢卡件二(61)、螺杆二(62)、L型连接件二(63)、U型连接件(64)；U型钢卡件二(61)套设在横向龙骨(30)上，穿入螺杆二(62)固定；L型连接件二(63)的一个侧板贴合于装饰面板(40)，通过调节螺栓(42)固定，其另一侧板贴合于螺杆二(62)的一端的U型连接件(64)上，通过螺栓固定；L型连接件二(63)贴合于装饰面板(40)的侧边开设的螺栓孔是上下方向的腰形孔；装饰面板(40)上用于预埋调节螺栓(42)的螺栓槽(41)是上下方向或左右方向的腰型槽。

4.根据权利要求1所述的一种变截面双曲C形柱柱面装饰施工方法，其特征在于，位于上下相邻装饰面板(40)接缝处的U形连接件二(60)中的L型连接件二(63)上设有两个螺栓孔，分别供相邻装饰面板(40)相邻端的调节螺栓(42)穿过。

5.根据权利要求1所述的一种变截面双曲C形柱柱面装饰施工方法，其特征在于，位于装饰面板(40)顶部和底部的螺栓槽(41)是左右方向的腰形槽，位于其中间的螺栓槽(41)是上下方向的腰形槽。

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