CN113175147B - 一种基于bim技术生产的双曲弧形金属屋面及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于BIM技术生产的双曲弧形金属屋面及施工方法，属建筑屋顶领域。包括屋面本体和安装在屋面本体内侧的支撑机构，支撑机构包括安装在钢桁架上的主管梁、安装在主管梁上的连接件、通过连接件与主管梁固定安装的副管梁、安装在副管梁上且与屋面本体可拆卸安装的固定件。结合BIM技术设计出特定地结构，获取高精度双曲弧形金属屋面，极大满足加工工艺要求，提高双曲弧形金属屋面优化的工作效率和质量，能够广泛应用于双曲弧形金属屋面优化领域。采用固定件将屋面本体进行可拆卸安装，可以便于后期屋面的维护和安装，且固定件与屋面本体进行安装时，只需要将连接部旋转通过屋面本体上对应的定位槽，即可实现安装，操作易行且结构简单。

Description

一种基于BIM技术生产的双曲弧形金属屋面及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑屋顶的技术领域，尤其涉及一种基于BIM技术生产的双曲弧形金属屋面及施工方法。

背景技术

国内的一些大型建筑上，会采用金属屋面结构，比如高铁站、体育馆等，国内的金属屋面结构有很多，但是金属屋面在遇到强风和暴雪的极端天气下，由于金属屋面自身设计的结构和连接强度不够，金属屋面容易受损，且屋面受损更换时操作较为复杂影响施工且易发生安全事故。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中不足，故此提出一种基于BIM技术生产的双曲弧形金属屋面及施工方法，便于安装和维护。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于BIM技术生产的双曲弧形金属屋面，包括屋面本体，还包括安装在屋面本体内侧的支撑机构，所述支撑机构包括安装在钢桁架上的主管梁、安装在主管梁上的连接件、通过连接件与主管梁固定安装的副管梁、安装在副管梁上且与屋面本体可拆卸安装的固定件。

本发明进一步优选地方案，所述屋面本体包括若干个单体，相邻两个所述单体相对的一侧均设置有一翻边，每个所述翻边上均开设有定位槽，所述固定件上设置有与定位槽相适配的连接部且连接部转动安装在固定件上。

本发明进一步优选地方案，每个所述翻边远离屋面本体的一侧均转动安装有定位板且转动节点处设置有扭簧，相邻屋面本体上对应的所述定位板背对一侧均设置有弹性限位件，所述连接部上开设有与对应弹性限位件相适配的导向槽，所述导向槽内壁上设置有弹性限位件的顶部相适配的限位凹槽。

本发明进一步优选地方案，所述副管梁上设置有若干组且每组均包括背对设置的两个定位件，每组所述定位件用于对对应的固定件进行位置限定，所述连接件包括用于连接副管梁的连接单元一、用于连接主管梁的连接单元二以及通过调节使得连接单元一和连接单元二能同时对主管梁和副管梁进行连接的调节单元。

本发明进一步优选地方案，所述调节单元包括用于连接对应的连接单元一和连接单元二的固定板，开设于固定板上的安装槽，转动安装在安装槽内部的螺杆一和螺杆二，固定安装在螺杆一上的锥齿轮一，固定安装在螺杆二上且与锥齿轮一啮合的锥齿轮二，通过螺纹匹配连接在螺杆一上与安装槽滑动安装且运动方向相反的两个挤压块一，通过螺纹匹配连接在螺杆二上、与安装槽滑动安装且运动方向相反的两个挤压块二，所述挤压块一和挤压块二分别对副管梁和主管梁进行加压，且带动连接单元一和连接单元二向两侧张开并与固定板适配后固定。

本发明进一步优选地方案，所述连接单元一和连接单元二呈垂直设置且均包括通过铰接轴连接且铰接轴上设置有扭簧的活动板一和活动板二，所述活动板一和活动板二上均设置有外钩部，所述固定板上设置有与对应的外钩部相适配的内钩部。

本发明进一步优选地方案，所述外钩部上设置有限位结构，所述内钩部上设置有与限位结构适配的定位结构且内钩部的两侧均固定安装有一限位板，所述限位板和内钩部的内壁之间围设成一个导向区域。

本发明进一步优选地方案，所述活动板一和活动板二的内壁上均设置有橡胶条。

本发明进一步优选地方案，每个所述定位件均包括固定安装在副管梁上且为锥形结构的套管。

本发明还公开了一种基于BIM技术的双曲弧形金属屋面的施工方法，包括以下步骤：

首先，将主管梁与钢桁架固定安装后，将预定数量的本体通过固定件并与对应的副管梁进行安装，安装步骤如下：

先将固定件安装在副管梁上的对应位置出，随后将本体上的翻边插入至固定件的内部，直到定位板向外侧翻转并与限位凹槽相适配，后转动连接部，连接部通过定位槽直至自身上的导向槽内部的限位凹槽与对应的弹性限位件相适配；

随后，将副管梁与主管梁通过连接件进行定位安装，安装步骤如下：

先将连接单元一和连接单元二上的活动板一和活动板二分别暂时放置在主管梁和副管梁上，活动板一和活动板二在铰接轴上的扭簧作用下会自动打开并进入对应的导向区域，后通过调节螺杆一，并通过锥齿轮一和锥齿轮二的啮合作用，致使挤压块一和挤压块二的向相反方向运动分别挤压副管梁侧壁和主管梁侧壁，直至外钩部上的限位结构与内钩部上的定位结构相适配，对副管梁和主管梁达到有效固定。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1.本发明结合BIM技术设计出特定地结构，获取高精度的双曲弧形金属屋面，极大的满足了双曲弧形金属屋面加工工艺的要求，提高了双曲弧形金属屋面优化的工作效率和质量，能够广泛应用于双曲弧形金属屋面优化领域。

2.本发明采用固定件将屋面本体进行可拆卸安装，可以便于后期通过屋面本体上对应的定位槽即可实现安装，操作易行且结构简单。

3.本发明为保证固定件与屋面本体的安装效果以及稳定性，可以通过相对翻边转动且转动节点处设置扭簧的定位板，以及安装在定位板上的弹性限位件进入连接部上的导向槽内部，并在导向槽内部的限位凹槽作用下实现连接部锁止屋面本体且能相对稳定，当在拆除对应屋面本体时，只需要将弹性限位件与限位凹槽(限位凹槽沿导向槽的长度方向的截面为弧形结构)分离后连接部移除定位槽即可。

4.本发明中设置有连接单元一和连接单元二在调节单元的作用下对副钢梁和主钢梁同时进行连接，操作简单易行，有效提高安装效率，也能保证其安装的稳定性。

5.本发明中的调节单元采用对副管梁和主管梁进行挤压的挤压块一和挤压块二，以及通过锥齿轮一和锥齿轮二啮合的螺杆一和螺杆二，通过螺杆一的转动带动螺杆二的转动使得挤压块一和挤压块二分别对副管梁和主管梁进行加压，随后可以将连接单元一和连接单元二向两侧张开实现副管梁和主管梁的固定连接，操作简单且稳定性高。

6.本发明中的连接单元一和连接单元采用的是通过铰接轴连接的活动板一和活动板二且在扭簧作用下能自由张开，通过在挤压块一和挤压块二对副管梁和主管梁挤压后，会将活动板一和活动板二进入导向区域，并通过该区域使得内钩部和外钩部上的限位结构和定位结构实现适配，达到有效地固定其副管梁和主管梁的效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构主视图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本发明中副管梁和固定件的连接关系图；

图4为本发明中固定件上的连接部的底侧视图；

图5为本发明中主管梁、连接件以及副管梁的连接关系三维视图；

图6为本发明中主管梁、连接件以及副管梁的连接关系的剖视图。

图中：1、屋面本体；11、单体；12、翻边；13、定位槽；14、定位板；15、弹性限位件；2、主管梁；3、连接件；31、固定板；32、安装槽；33、螺杆一；34、螺杆二；35、锥齿轮一；36、锥齿轮二；37、挤压块一；38、挤压块二；39、活动板一；310、活动板二；311、外钩部；312、内钩部；313、限位结构；314、定位结构；315、限位板；4、副管梁；41、定位件；5、固定件；51、连接部；52、导向槽；53、限位凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

如图1至图6所示，一种基于BIM技术生产的双曲弧形金属屋面，包括屋面本体1，还包括安装在屋面本体1内侧的支撑机构，所述支撑机构包括安装在钢桁架上的主管梁2、安装在主管梁2上的连接件3、通过连接件3与主管梁2固定安装的副管梁4、焊接安装在副管梁4上且与屋面本体1可拆卸安装的固定件5。利用可拆卸安装的固定件5，可以便于后期屋面地维护和安装。并结合BIM技术设计出特定地结构，获取高精度的双曲弧形金属屋面，极大的满足了双曲弧形金属屋面加工工艺的要求，提高了双曲弧形金属屋面优化的工作效率和质量，能够广泛应用于双曲弧形金属屋面优化领域。

本实施例进一步优选地方案，所述屋面本体1包括若干个单体11，相邻两个所述单体11相对的一侧均设置有一翻边12，每个所述翻边12上均开设有定位槽13，所述固定件5上设置有与定位槽13相适配的连接部51且连接部51转动安装在固定件5上。利用翻边12插入到固定件5的内部，并通过连接部51的旋转贯穿定位槽13，实现对翻边12与固定件5连接为一体达到固定屋面本体1和固定件5的效果。

本实施例进一步优选地方案，每个所述翻边12远离屋面本体1的一侧均转动安装有定位板14且转动节点处设置有扭簧(由于扭簧的存在，特别是在单体11损坏后拆除时，定位板14能自动复位百年与单体11与固定件5的分离效果)，相邻屋面本体1上对应的所述定位板14背对一侧均设置有弹性限位件15，所述连接部51上开设有与对应弹性限位件15相适配的导向槽52，所述导向槽52内壁上设置有弹性限位件15的顶部相适配的限位凹槽53。为保证固定件5与屋面本体1的安装效果以及稳定性，可以通过相对翻边12转动且转动节点处设置扭簧的定位板14，以及安装在定位板14上的弹性限位件15进入连接部51上的导向槽52内部，并在导向槽52内部的限位凹槽53作用下实现连接部51锁止屋面本体1且能相对稳定，当在拆除对应屋面本体1时，只需要将弹性限位件15与限位凹槽53(限位凹槽53沿导向槽52的长度方向的截面为弧形结构)分离后连接部51移除定位槽13即可.

本实施例进一步优选地方案，所述副管梁4上设置有若干组且每组均包括背对设置的两个定位件41，每组所述定位件41用于对对应的固定件5进行位置限定，所述连接件3包括用于连接副管梁4的连接单元一、用于连接主管梁2的连接单元二以及通过调节使得连接单元一和连接单元二能同时对主管梁2和副管梁4进行连接的调节单元。连接单元一和连接单元二在调节单元的作用下对副钢梁4和主钢梁2同时进行连接，操作简单且易行，有效提高安装效率，也能保证其安装的稳定性。

本实施例进一步优选地方案，所述调节单元包括用于连接对应的连接单元一和连接单元二的固定板31，开设于固定板31上的安装槽32，转动安装在安装槽32内部的螺杆一33和螺杆二34，固定安装在螺杆一33上的锥齿轮一35，固定安装在螺杆二34上且与锥齿轮一35啮合的锥齿轮二36，通过螺纹匹配连接在螺杆一33上与安装槽32滑动安装且运动方向相反的两个挤压块一37，通过螺纹匹配连接在螺杆二34上、与安装槽32滑动安装且运动方向相反的两个挤压块二38，所述挤压块一37和挤压块二38分别对副管梁4和主管梁2进行加压，且带动连接单元一和连接单元二向两侧张开并与固定板31适配后固定。通过螺杆一33的转动带动螺杆二34的转动使得挤压块一37和挤压块二38分别对副管梁4和主管梁2进行加压，随后可以将连接单元一和连接单元二向两侧张开实现副管梁4和主管梁2的固定连接，操作简单且稳定性高。

本实施例进一步优选地方案，所述连接单元一和连接单元二呈垂直设置且均包括通过铰接轴连接且铰接轴上设置有扭簧的活动板一39和活动板二310，所述活动板一39和活动板二310上均设置有外钩部311，所述固定板31上设置有与对应的外钩部311相适配的内钩部312。在挤压块一37和挤压块二38对副管梁4和主管梁2进行挤压后，活动板一39和活动板二310上的外钩部311将会向外侧张开并与内钩部312实现配合，达到固定安装副管梁4和主管梁2的效果。

本实施例进一步优选地方案，所述外钩部311上设置有限位结构313，所述内钩部312上设置有与限位结构313适配的定位结构314且内钩部312的两侧均固定安装有一限位板315，所述限位板315和内钩部312的内壁之间围设成一个导向区域。利用在扭簧作用下的外钩部311能进入到限位板315内侧并暂时稳定，此时便于安装，随后再调节螺杆一33，并通过挤压块一37和挤压块二38将外钩部311上的限位结构313与固定板31的内钩部312上的定位结构相适配，可以将实现更为稳定且安全的连接效果。

本实施例进一步优选地方案，所述活动板一39和活动板二310的内壁上均设置有橡胶条。橡胶条可以对管梁进行防止出现锈蚀无法拆除的现象发生。

本实施例进一步优选地方案，每个所述定位件41均包括固定安装在副管梁4上且为锥形结构的套管。结构强度和连接强度更为可靠且节省施工成本。

一种基于BIM技术的双曲弧形金属屋面的施工方法，包括以下步骤：

首先，将主管梁2与钢桁架固定安装后，将预定数量的本体通过固定件5并与对应的副管梁4进行安装，安装步骤如下：

先将固定件5安装在副管梁4上的对应位置出，随后将本体上的翻边12插入至固定件5的内部，直到定位板14向外侧翻转并与限位凹槽53相适配，后转动连接部51，连接部51通过定位槽13直至自身上的导向槽52内部的限位凹槽53与对应的弹性限位件15相适配；

随后，将副管梁4与主管梁2通过连接件3进行定位安装，安装步骤如下：

先将连接单元一和连接单元二上的活动板一39和活动板二310分别暂时放置在主管梁2和副管梁4上，活动板一39和活动板二310在铰接轴上的扭簧作用下会自动打开并进入对应的导向区域，后通过调节螺杆一33，并通过锥齿轮一35和锥齿轮二36的啮合作用，致使挤压块一37和挤压块二38的向相反方向运动分别挤压副管梁4侧壁和主管梁2侧壁，直至外钩部311上的限位结构313与内钩部312上的定位结构314相适配，对副管梁4和主管梁2达到有效固定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代，也可以是完整的技术方案。根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于BIM技术生产的双曲弧形金属屋面，包括屋面本体（1），其特征在于，还包括安装在屋面本体（1）内侧的支撑机构，所述支撑机构包括安装在钢桁架上的主管梁（2）、安装在主管梁（2）上的连接件（3）、通过连接件（3）与主管梁（2）固定安装的副管梁（4）、安装在副管梁（4）上且与屋面本体（1）可拆卸安装的固定件（5）；

所述屋面本体（1）包括若干个单体（11），相邻两个所述单体（11）相对的一侧均设置有一翻边（12），每个所述翻边（12）上均开设有定位槽（13），所述固定件（5）上设置有与定位槽（13）相适配的连接部（51）且连接部（51）转动安装在固定件（5）上；

每个所述翻边（12）远离屋面本体（1）的一侧均转动安装有定位板（14）且转动节点处设置有扭簧，相邻屋面本体（1）上对应的所述定位板（14）背对一侧均设置有弹性限位件（15），所述连接部（51）上开设有与对应弹性限位件（15）相适配的导向槽（52），所述导向槽（52）内壁上设置有弹性限位件（15）的顶部相适配的限位凹槽（53）；

所述副管梁（4）上设置有若干组且每组均包括背对设置的两个定位件（41），每组所述定位件（41）用于对对应的固定件（5）进行位置限定，所述连接件（3）包括用于连接副管梁（4）的连接单元一、用于连接主管梁（2）的连接单元二以及通过调节使得连接单元一和连接单元二能同时对主管梁（2）和副管梁（4）进行连接的调节单元；

所述调节单元包括用于连接对应的连接单元一和连接单元二的固定板（31），开设于固定板（31）上的安装槽（32），转动安装在安装槽（32）内部的螺杆一（33）和螺杆二（34），固定安装在螺杆一（33）上的锥齿轮一（35），固定安装在螺杆二（34）上且与锥齿轮一（35）啮合的锥齿轮二（36），通过螺纹匹配连接在螺杆一（33）上与安装槽（32）滑动安装且运动方向相反的两个挤压块一（37），通过螺纹匹配连接在螺杆二（34）上、与安装槽（32）滑动安装且运动方向相反的两个挤压块二（38），所述挤压块一（37）和挤压块二（38）分别对副管梁（4）和主管梁（2）进行加压，且带动连接单元一和连接单元二向两侧张开并与固定板（31）适配后固定。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术生产的双曲弧形金属屋面，其特征在于，所述连接单元一和连接单元二呈垂直设置且均包括通过铰接轴连接且铰接轴上设置有扭簧的活动板一（39）和活动板二（310），所述活动板一（39）和活动板二（310）上均设置有外钩部（311），所述固定板（31）上设置有与对应的外钩部（311）相适配的内钩部（312）。

3.根据权利要求2所述的一种基于BIM技术生产的双曲弧形金属屋面，其特征在于，所述外钩部（311）上设置有限位结构（313），所述内钩部（312）上设置有与限位结构（313）适配的定位结构（314）且内钩部（312）的两侧均固定安装有一限位板（315），所述限位板（315）和内钩部（312）的内壁之间围设成一个导向区域。

4.根据权利要求3所述的一种基于BIM技术生产的双曲弧形金属屋面，其特征在于，所述活动板一（39）和活动板二（310）的内壁上均设置有橡胶条。

5.根据权利要求4所述的一种基于BIM技术生产的双曲弧形金属屋面，其特征在于，每个所述定位件（41）均包括固定安装在副管梁（4）上且为锥形结构的套管。

6.一种根据权利要求5所述的基于BIM技术的双曲弧形金属屋面的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，将主管梁（2）与钢桁架固定安装后，将预定数量的本体通过固定件（5）并与对应的副管梁（4）进行安装，安装步骤如下：

先将固定件（5）安装在副管梁（4）上的对应位置出，随后将本体上的翻边（12）插入至固定件（5）的内部，直到定位板（14）向外侧翻转并与限位凹槽（53）相适配，后转动连接部（51），连接部（51）通过定位槽（13）直至自身上的导向槽（52）内部的限位凹槽（53）与对应的弹性限位件（15）相适配；

随后，将副管梁（4）与主管梁（2）通过连接件（3）进行定位安装，安装步骤如下：

先将连接单元一和连接单元二上的活动板一（39）和活动板二（310）分别暂时放置在主管梁（2）和副管梁（4）上，活动板一（39）和活动板二（310）在铰接轴上的扭簧作用下会自动打开并进入对应的导向区域，后通过调节螺杆一（33），并通过锥齿轮一（35）和锥齿轮二（36）的啮合作用，致使挤压块一（37）和挤压块二（38）的向相反方向运动分别挤压副管梁（4）侧壁和主管梁（2）侧壁，直至外钩部（311）上的限位结构（313）与内钩部（312）上的定位结构（314）相适配，对副管梁（4）和主管梁（2）达到有效固定。

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