CN112942849A - 一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺，施工步骤为：步骤一、空间形态龙骨系统分块设计：在BIM模型中将空间形态龙骨系统按单元划分成龙骨分块单元，按单元划分情况设置主结构与空间形态龙骨系统间的定位支托和加密支托，并绘制设计图纸；步骤二、龙骨分块单元地面拼装：首先制作各条龙骨杆，然后在硬化拼装场地上按图纸位置放置并调节胎架，将各条龙骨杆吊上胎架并拼焊为一个整体的龙骨分块单元；步骤三、龙骨分块单元的定位支托安装：先确定定位支托实际下料尺寸，然后将各分块单元的定位支托安装至主结构上；步骤四、龙骨分块单元安装；步骤五、饰面板安装。该异形幕墙施工工艺具有施工效率高、安全性好，成形精度高，施工安装无需脚手架的特点。

Description

一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺

技术领域

本发明涉及建筑领域，特别涉及一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺。

背景技术

随着我国的城市化进程的不断推进，大型公共建筑的开发建设如火如荼,成为各级政府和广大人民群众关注的热点，幕墙作为大型公共建筑的外衣和视觉审美的焦点，其用材也呈现出百花齐放、不拘一格的局面。其中，以铝板幕墙为代表金属幕墙自重轻、质感独特，色泽丰富、持久，外观形状可以多样化，能够适应变化无穷的外墙装饰的需要，并能与玻璃幕墙、石材幕墙等完美结合，因而在大型公共建筑的设计中倍受建筑师青睐，应用面越来越广泛。

作为地区经济发展程度及文化特色的重要载体，大型公共建筑在满足基本使用功能的同时被赋予个性多样的文化艺术内涵要求，建筑造型越来越丰富，随之而来的，是各种造型各异的异形金属幕墙的设计与施工难题。随着计算机辅助设计技术的发展及Sketchup、Rhino、AI等一批优秀建筑设计软件的涌现，异形金属幕墙的设计难题得到了有效解决，但是异形金属幕墙的施工技术仍停留在比较初级的层面，具体表现为施工过程需仍借助大面积大体量脚手架操作平台、空间形态龙骨系统仍采用分件方式，产生大量密集而低效的高空放样、定位、焊接作业、为消化空间形态龙骨系统安装误差，需大量运用多向调节金属饰面板，从而造成投资浪费、施工效率低下、施工安全风险问题突出，不符合高质量发展的时代主旋律要求。

鉴于上述问题，本发明设计出一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺，本案由此产生。

发明内容

本发明提供一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺，该异形幕墙施工工艺具有施工效率高、施工安全高的特点；具体地，本发明是通过以下技术方案实现：

一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺，施工步骤为：

步骤一、空间形态龙骨系统分块设计：在BIM模型中将空间形态龙骨系统按单元划分成龙骨分块单元，按单元划分情况设置主结构与空间形态龙骨系统间的定位支托和加密支托，并绘制设计图纸；

步骤二、龙骨分块单元地面拼装：首先制作各条龙骨杆，然后在硬化拼装场地上按图纸位置放置并调节胎架，将各条龙骨杆吊上胎架并拼焊为一个整体的龙骨分块单元；

步骤三、龙骨分块单元的定位支托安装：先确定定位支托实际下料尺寸，然后将各分块单元的定位支托安装至主结构上；

步骤四、龙骨分块单元安装：在龙骨分块单元的安装控制点上粘贴测量反射片，将龙骨分块单元吊装，通过测量反射片确定龙骨分块单元的位置，然后将龙骨分块单元与定位支托焊接固定；

步骤五、饰面板安装。

进一步，在步骤三中，确定定位支托实际下料尺寸的过程如下：

S1.在BIM模型中，确定定位支托轴向控制线的前端定位点和理论后端定位点，根据理论前后端定位点坐标确定控制线方程；

S2.采用测量机器人在已安装完成的主结构上进行测量，结合确定的控制线方程，确定定位支托的实际后端定位点，实际后端定位点满足控制线方程；

S3.计算前端定位点和理论后端定位点的距离，该距离为理论控制线长度；计算前端定位点和实际后端定位点的距离，该距离为实际控制线长度，根据实测控制线长度与理论控制线长度的差值反向确定定位支托的实际下料长度。

进一步，在步骤三中，定位支托与主结构安装过程如下：定位支托后端靠准实际后端定位点，定位支托前端定位点粘贴测量反射片，通过跟踪测量定位支托的前端定位点的三维坐标，调整支托位置，直至前端定位点的三维坐标值与BIM模型理论坐标的差值在±2mm以内，最后将定位支托与主结构焊接固定。

进一步，在步骤四中，安装龙骨分块单元后，再在龙骨分块单元与主结构之间安装加密支托。

进一步，在步骤四中，测量反射片确定龙骨分块单元的位置的具体过程如下所述：通过跟踪测量控制点坐标，采用吊机与倒链配合调整龙骨分块单元，直至控制点三维坐标值与BIM模型理论坐标的差值误差在±5mm以内，完成定位。

进一步，在步骤五中，在空间形态龙骨系统上弹出饰面板定位通线，根据定位通线挂装饰面板。

进一步，在步骤一中，设计图纸包括各龙骨分块单元的杆件加工详图、龙骨分块单元拼装图及龙骨分块单元安装定位图。

本申请的有益效果在于：

（1）将空间形态的龙骨系统地面组拼为分块单元整体吊装，极大地简化了空间形态龙骨系统的高空安装定位难题，有效提高了空间形态龙骨系统的安装效率；

（2）采用反向下料及高精度的定位支托安装技术，主动消化主结构施工偏差，为空间形态龙骨系统分块精确吊装就位提供了坚实的基础；

（3）龙骨分块地面拼装、定位支托安装、龙骨分块安装与金属饰面板挂装可形成流水作业，节约施工工期；

（4）由于空间龙骨安装精度能够得到有效保证，金属饰面板排产全部可以基于理论BIM模型下料，且饰面板固定措施仅需采用常规的角码，避免多向调节金属饰面板的大量运用，节约投资成本。

（5）空间形态龙骨系统分块安装相比分件安装高空测量、定位、割焊作业量大幅减少，因而无需搭设适应异形造型的脚手架操作平台；在空间形态龙骨系统安装精度得到保证的前提下，金属饰面板挂装的难度大为减小，无需依赖脚手架操作平台的即可大面积展开施工，在节约施工措施费用的同时，施工安全性得以大幅提高。

附图说明

图1为本发明提供的一种倒锥形飘带幕墙实施例的立体图；

图2为本发明提供的一种倒锥形飘带幕墙1a面的空间形态龙骨系统示意图；

图3为本发明提供的一种倒锥形飘带幕墙1a面的龙骨分块单元的示意图；

图4为本发明提供的一种倒锥形飘带幕墙1b面的空间形态龙骨系统示意图；

图5为本发明提供的一种倒锥形飘带幕墙1b面的龙骨分块单元的示意图；

图6为本发明提供的一种倒锥形飘带幕墙1c面的空间形态龙骨系统示意图；

图7为本发明提供的一种倒锥形飘带幕墙1c面的龙骨分块单元的示意图；

图8为本发明提供的一种龙骨分块单元与主结构之间定位支托安装示意图；

图9为本发明提供的一种龙骨分块单元地面拼装示意图；

图10为本发明提供的一种定位支托示意图；

图11为本发明提供的另一种定位支托示意图；

图12为本发明提供的一种龙骨分块单元与主结构安装示意图；

图13为本发明提供的一种饰面板安装示意图；

图14为本发明提供的一种饰面板整体安装效果图。

其中：1.倒锥形飘带幕墙；2.空间形态龙骨系统；3.龙骨分块单元；4.主结构；5.定位支托；6.加密支托；7.可调节胎架；8.定尺胎架；9.饰面板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图8、图13所示，一种免脚手架的异形幕墙，包括主结构4、安装在主结构4上的空间形态龙骨系统2、安装在空间形态龙骨系统2上的饰面板9；如图2、图3所示，空间形态龙骨系统2由若干个龙骨分块单元3拼接组成，空间形态龙骨系统2与主结构4之间通过支托进行连接。空间形态龙骨系统2包括主龙骨和次龙骨。

如图8所示，支托包括定位支托5和加密支托6，其中定位支托5起到调节主结构4误差，同时在空间形态龙骨系统2安装到主结构4的过程中，起到精准定位空间形态龙骨系统2的作用；加密支托6则是起到增加空间形态龙骨系统2与主结构4连接牢度的作用。

该种异形幕墙的施工技术包括以下五个步骤，分别为空间形态龙骨系统2分块详图设计、龙骨分块单元3地面拼装、龙骨分块单元3定位支托5安装、龙骨分块单元3安装、金属饰面板9安装。

以一种倒锥形飘带幕墙1为例，对具体的施工步骤进行说明。

步骤一、空间形态龙骨系统2分块详图设计：如图1所示，将倒锥形飘带幕墙1的空间形态龙骨系统2在BIM模型中进行单元化分块切分，单支飘带1的铝板异形幕墙包括1a～1c三个主立面，按纵向最高可达到9米、横向不超过3块铝板为原则；对三个主立面的异形幕墙空间形态龙骨系统2进行单元化分块切分，如图2、图3所示，将1a面的空间形态龙骨系统2切分为15个龙骨分块单元3，如图4、图5所示，1b面的空间形态龙骨系统2切分为八个龙骨分块单元3，如图6、图7，1c面的空间形态龙骨系统2切分为三个龙骨分块单元3，分块完成后，在BIM模型中设置各龙骨分块单元3与主结构4之间的支托，其中各龙骨分块单元3角部各设置一个定位支托5，其余部位按设计要求设置加密支托6，支托设置完成后，按单元绘制各龙骨分块3的杆件加工详图、分块拼装图及分块安装定位图。

步骤二、龙骨分块单元3地面拼装：如图9所示，首先制作各条龙骨杆，按杆件加工详图将各条空间龙骨杆件在地面切割、拼接成图纸所示的形状；然后按空间形态龙骨系统2分块拼装图，在硬化拼装场地上弹线放样，测设关键点地样D1’～D9’，按图纸位置放置可调节胎架7或定尺胎架8，调节、抄平胎架高度至图纸所示高度，将各条主龙骨吊上胎架，在主龙骨端口控制点D1～D9处，采用吊锤对照地样D1’～D9’校正各条主龙骨水平位置；最后按拼装图在主龙骨上定点划线，将各条次龙骨吊上胎架，将各龙骨杆件拼焊为一个整体的龙骨分块单元3。

步骤三、各龙骨分块单元3的定位支托5安装：如图10、图11所示，先采用高精度测量机器人测量主结构4偏差，确定定位支托5实际下料尺寸，具体为：采用高精度测量机器人，在已安装完成的主结构4上测定各龙骨分块单元3的定位支托5的实际后端定位点，实际后端定位点位于定位支托5的轴向控制线或其延长线上，进一步计算实际控制线长度，根据实测控制线长度与理论控制线长度的差值反向确定定位支托5的下料长度并进行定位支托5下料，从而消化主结构4偏差；然后将各分块单元的定位支托5先行安装至主结构4上，安装时定位支托5后端靠准后端定位点，定位支托5前端粘贴测量反射片，通过跟踪测量端口坐标，调整定位支托5位置，确保定位支托5端口坐标与BIM模型理论坐标的差值在允许误差范围内。

具体操作过程如下所述：

当定位支托5以水平方向平面设置时，先在BIM模型中确定定位支托5轴向控制棱线A、B、C的理论定位点A1、A2、B1、B2、C1、C2，各点的z坐标值为已知确定；以棱线A为例，在xy平面上确定棱线A上的前端定位点A1，理论后端定位点A2的平面坐标，分别为A1（x1，y1）、A2（x2，y2），根据A1（x1，y1）、A2（x2，y2）带入棱线A的平面直线控制方程y=kx+b内，确定系数k值和b值，计算出棱线A的平面直线控制方程。由于异形主结构4在安装误差、自重变形叠加状态下，实际位形与理论位形存在一定偏差，为消化主结构4存在的偏差，在定位支托5安装前，先采用高精度测量机器人免棱镜功能，在已安装完成的主结构4上测定定位支托5的控制棱线A的实际后端定位点A2’，实际后端定位点A2’（x2’，y2’）的坐标满足棱线A的控制线方程y=kx+b，以确保实际后端定位点A2’位于定位支托5控制棱线A或其延长线上，在A2’的测定过程中，采用试测坐标返输BIM直观观察的手段，经3-4次试测即可在主结构上得到A2’的位置。然后按同样方式测定控制棱线B、C的后端定位点B2’及C2’，将实测后端定位点A2’、B2’及C2’反输至BIM模型，即可模拟得到定位支托5的实际下料长度及相贯线，完成定位支托5下料，将定位支托5先行安装至主结构4上，安装时定位支托5后端靠准实际后端定位点A2’、B2’及C2’，前端定位点A1、B1、C1粘贴测量反射片，复测定位支托5的前端定位点A1、B1、C1的三维坐标，微调定位支托5，直至A1、B1、C1的三维坐标值与BIM模型理论坐标的差值在±2mm以内，最后将定位支托5与主结构4焊接固定。

当定位支托5为空间放置时，先在BIM模型中确定定位支托5轴向控制棱线A、B、C的理论定位点A1、A2、B1、B2、C1、C2；以棱线A为例，确定棱线A上的前端定位点A1，理论后端定位点A2的空间坐标，分别为A1（x1，y1，z1）、A2（x2，y2,z2），根据A1（x1，y1，z1）、A2（x2，y2,z2）带入棱线A的空间直线控制方程Ax+By+Cz+D=0内，确定系数A值、B值和C值。根据各条控制棱线上的理论定位点，带入各条控制棱线的空间直线控制方程Ax+By+Cz+D=0，确定系数A、B、C、D，从而计算出棱线A的空间直线控制方程。由于异形主结构4在安装误差、自重变形叠加状态下，实际位形与理论位形存在一定偏差，为消化主结构4存在的偏差，在定位支托5安装前，先采用高精度测量机器人免棱镜功能，在已安装完成的主结构4上测定定位支托5的控制棱线A的实际后端定位点A2’，实际后端定位点A2’（x2’，y2’，z2’）的坐标满足棱线A的控制线方程Ax+By+Cz+D=0，以确保实际后端定位点A2’位于定位支托5控制棱线A或其延长线上，在A2’的测定过程中，采用试测坐标返输BIM直观观察的手段，经3-4次试测即可在主结构上得到A2’的位置。然后按同样方式测定控制棱线B、C的后端定位点B2’及C2’，将实测后端定位点A2’、B2’及C2’反输至BIM模型，即可模拟得到定位支托5的实际下料长度及相贯线，完成定位支托5下料，将定位支托5先行安装至主结构4上，安装时定位支托5后端靠准实际后端定位点A2’、B2’及C2’，前端定位点A1、B1、C1粘贴测量反射片，复测定位支托5的前端定位点A1、B1、C1的三维坐标，微调定位支托5，直至A1、B1、C1的三维坐标值与BIM模型理论坐标的差值在±2mm以内，最后将定位支托5与主结构4焊接固定。

步骤四、龙骨分块单元3安装：如图12所示，是按空间形态龙骨系统2的分块安装定位图，在龙骨分块单元3安装控制点P1～P4上粘贴测量反射片，将龙骨分块单元3吊装、抵靠至定位支托5上，通过跟踪测量控制点P1～P6坐标，采用吊机与倒链配合调整龙骨分块单元3定位，直至控制点P1～P6三维坐标值与BIM模型理论坐标的差值误差在±5mm以内，然后将龙骨分块3与定位支托5焊接固定，最后安装加密支托6。

步骤五、金属饰面板9安装：如图13、如14所示，当某个区域的空间形态龙骨系统2安装完成后，以横向每5块铝板、竖向每10块铝板在空间形态龙骨系统2上弹出定位通线，采用常规曲臂登高车在空间形态龙骨系统2上完成金属饰面板9挂装。

以上是本发明优选实施方式，在本发明构思前提下所做出若干其他简单替换和改动，都应当视为属于本发明的保护范畴。

Claims (7)

1.一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺，其特征在于，施工步骤为：

步骤一、空间形态龙骨系统分块设计：在BIM模型中将空间形态龙骨系统按单元划分成龙骨分块单元，按单元划分情况设置主结构与空间形态龙骨系统间的定位支托和加密支托，并绘制设计图纸；

步骤二、龙骨分块单元地面拼装：首先制作各条龙骨杆，然后在硬化拼装场地上按图纸位置放置胎架，将各条龙骨杆吊上胎架并拼焊为一个整体的龙骨分块单元；

步骤三、龙骨分块单元的定位支托安装：先确定定位支托实际下料尺寸，然后将各分块单元的定位支托安装至主结构上；

步骤四、龙骨分块单元安装：在龙骨分块单元的安装控制点上粘贴测量反射片，将龙骨分块单元吊装，通过测量反射片确定龙骨分块单元的位置，然后将龙骨分块单元与定位支托焊接固定；

步骤五、饰面板安装。

2.根据权利要求1所述的一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺，其特征在于，在步骤三中，确定定位支托实际下料尺寸的过程如下：

S1.在BIM模型中，确定定位支托轴向控制线的前端定位点和理论后端定位点，根据前后端定位点坐标确定控制线方程；

S2.采用测量机器人在已安装完成的主结构上进行测量，结合确定的控制线方程，确定定位支托的实际后端定位点，实际后端定位点满足控制线方程；

S3.计算前端定位点和理论后端定位点的距离，该距离为理论控制线长度；计算前端定位点和实际后端定位点的距离，该距离为实际控制线长度，根据实测控制线长度与理论控制线长度的差值反向确定定位支托的实际下料长度。

3.根据权利要求1或2所述的一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺，其特征在于，在步骤三中，定位支托与主结构安装过程如下：定位支托后端靠准实际后端定位点，定位支托前端定位点粘贴测量反射片，通过跟踪测量定位支托的前端定位点的三维坐标，调整定位支托位置，直至前端定位点的三维坐标值与BIM模型理论坐标的差值在±2mm以内，最后将定位支托与主结构焊接固定。

4.根据权利要求1所述的一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺，其特征在于，在步骤四中，安装完毕龙骨分块单元后，再在龙骨分块单元与主结构之间安装加密支托。

5.根据权利要求1所述的一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺，其特征在于，在步骤四中，测量反射片确定龙骨分块单元的位置的具体过程如下所述：通过跟踪测量控制点坐标，采用吊机与倒链配合调整龙骨分块单元，直至控制点三维坐标值与BIM模型理论坐标的差值误差在±5mm以内，完成定位。

6.根据权利要求1所述的一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺，其特征在于，在步骤五中，在空间形态龙骨系统上弹出饰面板定位通线，根据定位通线挂装饰面板。

7.根据权利要求1所述的一种高效免脚手架的异形幕墙施工工艺，其特征在于，在步骤一中，设计图纸包括各龙骨分块单元的杆件加工详图、龙骨分块单元拼装图及龙骨分块单元安装定位图。

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