CN115146369A - 一种3d打印预制叠合楼板建造方法及系统 - Google Patents
一种3d打印预制叠合楼板建造方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115146369A CN115146369A CN202211075416.0A CN202211075416A CN115146369A CN 115146369 A CN115146369 A CN 115146369A CN 202211075416 A CN202211075416 A CN 202211075416A CN 115146369 A CN115146369 A CN 115146369A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite floor
- floor slab
- prefabricated composite
- bim model
- checking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 269
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 title claims description 65
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 43
- 239000011178 precast concrete Substances 0.000 claims description 20
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 19
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2113/00—Details relating to the application field
- G06F2113/10—Additive manufacturing, e.g. 3D printing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
Abstract
本发明涉及一种3D打印预制叠合楼板建造方法及系统。该方法包括：建立预制叠合楼板BIM模型；对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果；所述验算结果包括抗弯强度验算结果以及挠度验算结果；在所述预制叠合楼板BIM模型的基础上，对3D打印预制叠合楼板进行深化设计，根据所述验算结果确定3D打印预制叠合楼板的图纸、清单以及计算书；将经过验算的预制叠合楼板BIM模型导入3D打印机，并根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，打印建造预制叠合楼板。本发明能够降低人工成本，提高建造效率及建造质量。
Description
技术领域
本发明涉及预制混凝土构件领域，特别是涉及一种3D打印预制叠合楼板建造方法及系统。
背景技术
长期以来，中国建筑行业建设方式相对落后，存在高能耗、高污染以及劳动密集型的问题，已经无法适应社会可持续发展的要求。据统计，在传统现浇混凝土结构生产方式中，每1m2混凝土工程模板用量、工程费用、劳动用量在整个施工工程中的占比高达约十分之三至十分之五，模板作为混凝土建筑结构施工中用量多面积大的施工工具，在混凝土建筑结构施工中扮演着非常重要的角色，工程施工工期、造价、质量都深受影响。近些年，中国大力推广建筑工业化和智能建造，发展装配式建筑。装配式建筑的部分或全部构件在预制构件厂加工制作完成，之后运输到现场进行拼装，相比于传统建造方法，在预制构件厂进行生产构件不受环境影响，建造质量可以得到保证，降低了环境污染。但是预制构件的工艺流程还是沿用了传统的现场施工的流程，即模板制作—钢筋绑扎—混凝土浇筑—拆模，而由于预制构件的非标准化，生产预制构件时仍需要定制模板，而由于构件非标准化造成模板的周转使用次数较低，安装拆卸模板需要大量人工，建造周期长，生产效率低，并且造成了资源的浪费和环境的污染。而工人的逐渐老龄化和工人的用人成本不断增加也增大了混凝土预制构件生产的成本。因此，急需提出一种自动化、智能化、少人或无人的预制构件建造形式。
发明内容
本发明的目的是针对3D打印模板预制混凝土叠合楼板，提供一种3D打印预制叠合楼板建造方法及系统，以解决用人成本高以及生产效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种3D打印模板预制混凝土叠合楼板，包括3D打印永久模板，钢筋笼和桁架筋，内部混凝土。
一种3D打印预制叠合楼板建造方法，包括：
建立预制叠合楼板BIM模型；
对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果；所述验算结果包括抗弯强度验算结果以及挠度验算结果；
在所述预制叠合楼板BIM模型的基础上，对3D打印预制叠合楼板进行深化设计，根据所述验算结果确定3D打印预制叠合楼板的图纸、清单以及计算书；
将经过验算的预制叠合楼板BIM模型导入3D打印机，并根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，打印建造预制叠合楼板。
可选的，所述对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果，具体包括：
利用
验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度，确定抗弯强度验算结果；其中，
为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度；M max为最不利弯矩值；W m 为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的净截面抵抗矩；f 3d-pc为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的强度设计值。
可选的，所述对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果，具体包括：
利用
或
验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的挠度，确定挠度验算结果；其中，v为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的挠度；q g为恒荷载均布线荷载标准值；L为楼板计算跨度；E为3D打印预制混凝土楼板弹性模量；I x为截面惯性矩；P为集中荷载标准值；[v]为容许挠度。
可选的，所述在所述预制叠合楼板BIM模型的基础上，对3D打印预制叠合楼板进行深化设计，根据所述验算结果确定3D打印预制叠合楼板的图纸、清单以及计算书，具体包括：
判断所述强度验算结果以及所述挠度验算结果是否符合要求，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示为所述强度验算结果以及所述挠度验算结果符合要求，输出3D打印预制叠合楼板的图纸、清单以及计算书；
若所述第一判断结果表示为所述强度验算结果以及所述挠度验算结果不符合要求，重新设定打印条宽度以及打印层厚度，新建预制叠合楼板BIM模型，将新建的预制叠合楼板BIM模型作为预制叠合楼板BIM模型，返回步骤“对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果”。
可选的，所述将经过验算的预制叠合楼板BIM模型导入3D打印机，并根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，打印建造预制叠合楼板，具体包括：
将经过验算的预制叠合楼板BIM模型存储为STL格式文件，导入3D打印机中；所述STL格式文件为建模代码；
基于所述建模代码，根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，利用所述3D打印机打印外模板至钢筋网片布置高度；
利用钢筋材料进行钢筋绑扎，确定钢筋网片以及桁架筋；所述桁架筋通过绑扎方式或焊接方式连接所述钢筋网片；
将所述钢筋网片以及所述桁架筋布置于所述外模板，并在所述外模板的内部浇筑混凝土，形成预制叠合楼板。
可选的，所述将经过验算的预制叠合楼板BIM模型存储为STL格式文件，导入3D打印机中，之后还包括：
对预制叠合楼板的模板切片分层，并规划路径，根据所述规划路径进行打印。
可选的，所述将经过验算的预制叠合楼板BIM模型导入3D打印机，并根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，打印建造预制叠合楼板，之后还包括：
对所述预制叠合楼板进行养护，并检测养护后的预制叠合楼板的成品质量。
一种3D打印预制叠合楼板建造系统，包括：
预制叠合楼板BIM模型建立模块，用于建立预制叠合楼板BIM模型；
验算结果确定模块，用于对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果；所述验算结果包括抗弯强度验算结果以及挠度验算结果；
图纸、清单以及计算书确定模块，用于在所述预制叠合楼板BIM模型的基础上，对3D打印预制叠合楼板进行深化设计，根据所述验算结果确定3D打印预制叠合楼板的图纸、清单以及计算书；
预制叠合楼板打印建造模块，用于将经过验算的预制叠合楼板BIM模型导入3D打印机，并根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，打印建造预制叠合楼板。
可选的，所述验算结果确定模块，具体包括：
抗弯强度验算结果确定单元，用于利用
验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度，确定抗弯强度验算结果；其中，
为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度；M max为最不利弯矩值；W m 为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的净截面抵抗矩；f 3d-pc为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的强度设计值。
可选的，所述验算结果确定模块，具体包括：
挠度验算结果确定单元，用于利用
或
验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的挠度，确定挠度验算结果；其中，v为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的挠度；q g为恒荷载均布线荷载标准值；L为楼板计算跨度；E为3D打印预制混凝土楼板弹性模量；I x为截面惯性矩；P为集中荷载标准值；[v]为容许挠度。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种3D打印预制叠合楼板建造方法及系统，建立预制叠合楼板BIM模型，对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析并对3D打印预制叠合楼板进行深化设计，保证打印建造的预制叠合楼板的精确度，同时，通过3D打印机，打印建造预制叠合楼板，实现了无人化，少人化的建造方式，提高了建造效率及建造质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的3D打印预制叠合楼板建造方法流程图；
图2为本发明所提供的3D打印预制叠合楼板建造方法的整体工作流程图；
图3为本发明所提供的3D打印混凝土预制叠合楼板永久模板的构造图；
图4为本发明所提供的3D打印混凝土外模板打印至布置钢筋网片高度的示意图；
图5为本发明所提供的将钢筋网片布置于3D打印混凝土外模板之间的示意图；
图6为本发明所提供的布置钢筋网片之后继续打印直到模板设计高度形成外模板的示意图；
图7为本发明所提供的3D打印预制叠合楼板建造系统结构图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是针对3D打印预制叠合楼板提供一种3D打印预制叠合楼板建造方法及系统，能够降低人工成本，提高建造效率及建造质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的3D打印预制叠合楼板建造方法流程图，如图1所示，一种3D打印预制叠合楼板建造方法，包括：
步骤101：建立预制叠合楼板BIM模型。
在实际应用中，根据拟建装配式混凝土建筑的平面图，进行预制构件拆分设计，之后，根据拆分后的钢筋混凝土预制构件，假定3D打印混凝土永久模板的打印层厚和条宽，建立3D打印永久模板的预制叠合楼板BIM模型。
步骤102：对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果。所述验算结果包括抗弯强度验算结果以及挠度验算结果。
所述步骤102具体包括：
利用
验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度，确定抗弯强度验算结果；其中，
为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度；M max为最不利弯矩值；W m 为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的净截面抵抗矩；f 3d-pc为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的强度设计值。
利用
或
验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的挠度，确定挠度验算结果；其中，v为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的挠度；q g为恒荷载均布线荷载标准值；L为楼板计算跨度；E为3D打印预制混凝土楼板弹性模量；I x为截面惯性矩；P为集中荷载标准值；[v]为容许挠度。
在实际应用中，首先根据建立的3D打印预制楼板BIM模型，进行施工阶段不加支撑时的内力分析，考虑3D打印预制混凝土构件自重、后浇混凝土自重及施工可变荷载，验算最不利抗弯强度和挠度。
抗弯强度验算：
式中，
为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制楼板部分（不包含后浇混凝土）的抗弯强度；M max为最不利弯矩值；W c 为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制部分的净截面抵抗矩；f 3dpc为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制部分的强度设计值。
挠度验算：
式中，q g为恒荷载均布线荷载标准值；P为集中荷载标准值；E为3D打印预制混凝土楼板弹性模量；I x为截面惯性矩；对于3D打印模板混凝土截面的惯性矩为
，其中，h c 为打印层厚度，b’为计算打印宽度；L为楼板计算跨度，n为打印层总数，i为打印层数；[v]为容许挠度，取3D打印永久模板计算跨度的1/400。
进行3D打印模板预制混凝土叠合楼板深化设计，并进行3D打印模板预制混凝土叠合楼板受力分析，荷载考虑下列两种情况并取较大值：
1）施工阶段：考虑3D打印模板预制混凝土叠合楼板自重、面层、吊顶等自重以及施工阶段的可变荷载。
2）使用阶段：考虑叠合楼板自重、面层、吊顶等自重以及使用阶段的可变荷载。
在使用阶段中，预制3D打印模板底板有两个作用，一为浇筑叠合层混凝土的底部模板，二为楼板受弯构件，所以既要满足模板和受弯构件的承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。
抗弯强度验算：
其中，
为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度；W m 为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的净截面抵抗矩；f 3d-pc为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的强度设计值。
挠度验算：
或
步骤103：在所述预制叠合楼板BIM模型的基础上，对3D打印预制叠合楼板进行深化设计，根据所述验算结果确定3D打印预制叠合楼板的图纸、清单以及计算书。
所述步骤103具体包括：判断所述强度验算结果以及所述挠度验算结果是否符合要求，若是，输出3D打印预制叠合楼板的图纸、清单以及计算书；若否，重新设定打印条宽度以及打印层厚度，新建预制叠合楼板BIM模型，将新建的预制叠合楼板BIM模型作为预制叠合楼板BIM模型，返回步骤102。
在实际应用中，进行挠度和强度验算之后，若满足要求则输出3D打印永久模板预制混凝土叠合构件的图纸、计算书以及构件清单，不满足规范要求则重新给定3D打印模板的打印条宽度和打印层厚度重建预制叠合楼板BIM模型，并重复步骤102-步骤103直到满足要求。
步骤104：将经过验算的预制叠合楼板BIM模型导入3D打印机，并根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，打印建造预制叠合楼板。
所述步骤104具体包括：将经过验算的预制叠合楼板BIM模型存储为STL格式文件，导入3D打印机中；所述STL格式文件为建模代码；基于所述建模代码，根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，利用所述3D打印机打印外模板至钢筋网片布置高度；利用钢筋材料进行钢筋绑扎，确定钢筋网片以及桁架筋；所述桁架筋通过绑扎方式或焊接方式连接所述钢筋网片；将所述钢筋网片以及所述桁架筋布置于所述外模板，并在所述外模板的内部浇筑混凝土，形成预制叠合楼板。
所述将经过验算的预制叠合楼板BIM模型存储为STL格式文件，导入3D打印机中，之后还包括：对预制叠合楼板的模板切片分层，并规划路径，根据所述规划路径进行打印。
在实际应用中，生产包括如下步骤：
a)首先进行3D打印混凝土材料的制备，之后将制备好的3D打印混凝土输送至打印机。
b)将3D打印预制构件的建模代码导入到3D打印机。
c)使用3D打印机打印外模板至钢筋网片布置高度。
d)准备钢筋材料，进行钢筋绑扎。
e)布置钢筋及预埋件。
f)打印模板至模板设计高度，形成3D打印外模板。
f)浇筑混凝土。
g)形成3D打印混凝土预制构件，该预制构件即为预制叠合楼板。
在实际应用中，将经过验算的BIM模型存储为STL格式文件导入3D打印机，进行3D打印预制叠合构件的生产。
在步骤104之后，还包括：对所述预制叠合楼板进行养护，并检测养护后的预制叠合楼板的成品质量。
在实际应用中，对预制叠合楼板进行养护，根据规范《装配式混凝土建筑技术标准》（GBT51231-2016）对试件进行养护。
在实际应用中，对预制叠合楼板进行成品质量检测，对已经出现的严重缺陷应制定技术处理方案进行重新处理并检验，对一般缺陷应进行修整并达到合格。外形尺寸偏差应满足规范《装配式混凝土建筑技术标准》（GBT51231-2016）的有关规定，并满足楼板侧向弯曲小于L/750且≤20mm。
以具体建筑为例，如图2所示，在本实施例中具体提供了一种3D打印预制叠合楼板建造方法，该建造方法包括：
1）根据拟建装配式混凝土建筑的平面图，进行预制楼板拆分设计，之后，根据拆分后的钢筋混凝土预制楼板，假定3D打印混凝土永久模板的打印层厚和条宽，建立3D打印永久模板预制混凝土楼板BIM模型。
2）之后进行3D打印模板预制混凝土叠合楼板深化设计，首先根据建立的3D打印预制楼板BIM模型，进行施工阶段不加支撑时的内力分析，考虑3D打印预制混凝土构件自重、后浇混凝土自重及施工可变荷载，验算最不利抗弯强度和挠度；并进行3D打印模板预制混凝土叠合楼板受力分析。
3）将经过验算的BIM模型存储为STL格式文件导入3D打印机，进行3D打印预制混凝土叠合楼板的生产。
4）对预制叠合楼板进行养护。
5）对养护后的预制叠合楼板进行成品质量检测。
建造完成的3D打印预制叠合楼板如图3所示。
（1）通过BIM建立预制叠合楼板BIM模型，包括叠合楼板的建筑模型、结构模型以及机电模型。建立机电模型为了预设叠合楼板预埋件的位置，建筑模型需通过结构模型的内力计算优化其截面面积。
（2）对3D打印预制叠合楼板深化设计，在建立的BIM预制叠合楼板模型基础上，进行3D打印外模板预制叠合楼板的深化设计。深化设计后，得到3D打印预制构件图纸、清单及计算书。
（3）将建模代码导入3D打印机，进行3D打印预制叠合楼板的生产，具体的生产包括如下步骤：
a)首先进行3D打印混凝土材料的制备，之后将制备好的3D打印混凝土输送至打印机。
b)将3D打印预制构件的建模代码导入到3D打印机。
c)使用3D打印机打印外模板1至钢筋网片布置高度，如图4所示。
d)准备钢筋材料，进行钢筋绑扎，形成钢筋网片2和桁架筋3，桁架筋通过绑扎或焊接连接与钢筋网片进行连接.
e)布置钢筋网片2及桁架筋3于打印好的外模板1上，如图5所示。
f)打印模板至模板设计高度，形成3D打印外模板1，如图6所示。
f)浇筑内部混凝土4。
g)形成3D打印混凝土预制叠合楼板，如图3所示。
在获取建模代码后，需要对预制构件模板进行切片分层，并规划路径，之后再进行打印。
3D打印叠合楼板成型后，需对其进行养护，并进行成品检验，以达到出厂要求。
图7为本发明所提供的3D打印预制叠合楼板建造系统结构图，如图7所示，一种3D打印预制叠合楼板建造系统，包括：
预制叠合楼板BIM模型建立模块701，用于建立预制叠合楼板BIM模型。
验算结果确定模块702，用于对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果；所述验算结果包括抗弯强度验算结果以及挠度验算结果。
所述验算结果确定模块702，具体包括：抗弯强度验算结果确定单元，用于利用
验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度，确定抗弯强度验算结果；其中，
为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度；M max为最不利弯矩值；W m 为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的净截面抵抗矩；f 3d-pc为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的强度设计值。
所述验算结果确定模块702，具体包括：挠度验算结果确定单元，用于利用
或
验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的挠度，确定挠度验算结果；其中，v为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的挠度；q g为恒荷载均布线荷载标准值；L为楼板计算跨度；E为3D打印预制混凝土楼板弹性模量；I x为截面惯性矩；P为集中荷载标准值；[v]为容许挠度。
图纸、清单以及计算书确定模块703，用于在所述预制叠合楼板BIM模型的基础上，对3D打印预制叠合楼板进行深化设计，根据所述验算结果确定3D打印预制叠合楼板的图纸、清单以及计算书。
预制叠合楼板打印建造模块704，用于将经过验算的预制叠合楼板BIM模型导入3D打印机，并根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，打印建造预制叠合楼板。
钢筋混凝土叠合楼板通过两阶段成型，由工厂生产的预制混凝土楼板和现场后浇的混凝土组成，具有良好的整体性和力学性能，在装配式混凝土建筑结构中，叠合楼板应用广泛。不同于普通的预制混凝土叠合楼板，本发明所提出的3D打印模板预制混凝土叠合楼板通过三阶段成型，即先建造3D打印混凝土永久模板；浇筑内部混凝土形成3D打印模板预制混凝土楼板；之后将预制混凝土楼板运输到现场进行装配，后浇叠合层混凝土，形成整体。
采用本发明所公开的3D打印预制叠合楼板建造方法或系统，通过BIM建立预制叠合楼板模型，并进行3D打印预制构件的深化设计，可以保证模型的精确化、合理化和一体化。
采用本发明所公开的3D打印预制叠合楼板建造方法或系统，在生产建造之前先对预制叠合楼板进行力学分析、截面优化并预设预埋件，从而使3D打印预制叠合楼板满足安全和功能的要求。
采用本发明所公开的3D打印预制叠合楼板建造方法或系统，通过3D打印建造预制构件，从而实现无人化、少人化的建造方式，提高建造效率和建造质量，是一种智能化和工业化的建造手段。
本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，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种3D打印预制叠合楼板建造方法，其特征在于，包括：
建立预制叠合楼板BIM模型；
对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果；所述验算结果包括抗弯强度验算结果以及挠度验算结果；
在所述预制叠合楼板BIM模型的基础上，对3D打印预制叠合楼板进行深化设计，根据所述验算结果确定3D打印预制叠合楼板的图纸、清单以及计算书；
将经过验算的预制叠合楼板BIM模型导入3D打印机，并根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，打印建造预制叠合楼板。
2.根据权利要求1所述的3D打印预制叠合楼板建造方法，其特征在于，所述对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果，具体包括：
利用
验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度，确定抗弯强度验算结果；其中，
为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度；M max为最不利弯矩值；W m 为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的净截面抵抗矩；f 3d-pc为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的强度设计值。
3.根据权利要求2所述的3D打印预制叠合楼板建造方法，其特征在于，所述对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果，具体包括：
利用
或
验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的挠度，确定挠度验算结果；其中，v为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的挠度；q g为恒荷载均布线荷载标准值；L为楼板计算跨度；E为3D打印预制混凝土楼板弹性模量；I x为截面惯性矩；P为集中荷载标准值；[v]为容许挠度。
4.根据权利要求3所述的3D打印预制叠合楼板建造方法，其特征在于，所述在所述预制叠合楼板BIM模型的基础上，对3D打印预制叠合楼板进行深化设计，根据所述验算结果确定3D打印预制叠合楼板的图纸、清单以及计算书，具体包括：
判断所述强度验算结果以及所述挠度验算结果是否符合要求，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示为所述强度验算结果以及所述挠度验算结果符合要求，输出3D打印预制叠合楼板的图纸、清单以及计算书；
若所述第一判断结果表示为所述强度验算结果以及所述挠度验算结果不符合要求，重新设定打印条宽度以及打印层厚度，新建预制叠合楼板BIM模型，将新建的预制叠合楼板BIM模型作为预制叠合楼板BIM模型，返回步骤“对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果”。
5.根据权利要求4所述的3D打印预制叠合楼板建造方法，其特征在于，所述将经过验算的预制叠合楼板BIM模型导入3D打印机，并根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，打印建造预制叠合楼板，具体包括：
将经过验算的预制叠合楼板BIM模型存储为STL格式文件，导入3D打印机中；所述STL格式文件为建模代码；
基于所述建模代码，根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，利用所述3D打印机打印外模板至钢筋网片布置高度；
利用钢筋材料进行钢筋绑扎，确定钢筋网片以及桁架筋；所述桁架筋通过绑扎方式或焊接方式连接所述钢筋网片；
将所述钢筋网片以及所述桁架筋布置于所述外模板，并在所述外模板的内部浇筑混凝土，形成预制叠合楼板。
6.根据权利要求5所述的3D打印预制叠合楼板建造方法，其特征在于，所述将经过验算的预制叠合楼板BIM模型存储为STL格式文件，导入3D打印机中，之后还包括：
对预制叠合楼板的模板切片分层，并规划路径，根据所述规划路径进行打印。
7.据权利要求6所述的3D打印预制叠合楼板建造方法，其特征在于，所述将经过验算的预制叠合楼板BIM模型导入3D打印机，并根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，打印建造预制叠合楼板，之后还包括：
对所述预制叠合楼板进行养护，并检测养护后的预制叠合楼板的成品质量。
8.一种3D打印预制叠合楼板建造系统，其特征在于，包括：
预制叠合楼板BIM模型建立模块，用于建立预制叠合楼板BIM模型；
验算结果确定模块，用于对所述预制叠合楼板BIM模型进行力学性能分析，验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度和挠度，确定验算结果；所述验算结果包括抗弯强度验算结果以及挠度验算结果；
图纸、清单以及计算书确定模块，用于在所述预制叠合楼板BIM模型的基础上，对3D打印预制叠合楼板进行深化设计，根据所述验算结果确定3D打印预制叠合楼板的图纸、清单以及计算书；
预制叠合楼板打印建造模块，用于将经过验算的预制叠合楼板BIM模型导入3D打印机，并根据所述图纸、所述清单以及所述计算书，打印建造预制叠合楼板。
9.根据权利要求8所述的3D打印预制叠合楼板建造系统，其特征在于，所述验算结果确定模块，具体包括：
抗弯强度验算结果确定单元，用于利用
验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度，确定抗弯强度验算结果；其中，
为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的抗弯强度；M max为最不利弯矩值；W m 为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的净截面抵抗矩；f 3d-pc为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的强度设计值。
10.根据权利要求9所述的3D打印预制叠合楼板建造系统，其特征在于，所述验算结果确定模块，具体包括：
挠度验算结果确定单元，用于利用
或
验算所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的挠度，确定挠度验算结果；其中，v为所述预制叠合楼板BIM模型建造的预制叠合楼板的挠度；q g为恒荷载均布线荷载标准值；L为楼板计算跨度；E为3D打印预制混凝土楼板弹性模量；I x为截面惯性矩；P为集中荷载标准值；[v]为容许挠度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211075416.0A CN115146369A (zh) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 一种3d打印预制叠合楼板建造方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211075416.0A CN115146369A (zh) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 一种3d打印预制叠合楼板建造方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115146369A true CN115146369A (zh) | 2022-10-04 |
Family
ID=83416595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211075416.0A Pending CN115146369A (zh) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 一种3d打印预制叠合楼板建造方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115146369A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115977292A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-04-18 | 清华大学 | 3d打印模板复合材料增强无筋带肋楼板单元 |
| CN116604699A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-08-18 | 成都建工雅安建设有限责任公司 | 一种智能化叠合板预制系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110434977A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-11-12 | 四川建筑职业技术学院 | 一种基于bim的3d打印装配式建筑的生产方法 |
| CN111737803A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-10-02 | 中国建筑一局(集团)有限公司 | 基于bim技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统 |
-
2022
- 2022-09-05 CN CN202211075416.0A patent/CN115146369A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110434977A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-11-12 | 四川建筑职业技术学院 | 一种基于bim的3d打印装配式建筑的生产方法 |
| CN111737803A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-10-02 | 中国建筑一局(集团)有限公司 | 基于bim技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 本书编委会编: "《建筑施工快速计算一本全》", 31 May 2007 * |
| 薛建英等: "BIM-3D打印技术在异形混凝土构件施工中的应用研究", 《混凝土》 * |
| 谭萍: ""BIM-3D打印技术在异形混凝土构件施工中的应用研究"", 《CNKI硕士电子期刊》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115977292A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-04-18 | 清华大学 | 3d打印模板复合材料增强无筋带肋楼板单元 |
| CN116604699A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-08-18 | 成都建工雅安建设有限责任公司 | 一种智能化叠合板预制系统 |
| CN116604699B (zh) * | 2023-07-19 | 2023-10-13 | 成都建工雅安建设有限责任公司 | 一种智能化叠合板预制系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115146369A (zh) | 一种3d打印预制叠合楼板建造方法及系统 | |
| CN110119516B (zh) | 一种基于bim技术的钢筋翻样方法 | |
| CN102747780B (zh) | 一种先张法预应力叠合梁房屋结构体系及其施工工艺 | |
| CN107975160B (zh) | 带侧向连接键槽的剪力墙结构、制作及装配方法 | |
| CN108222347B (zh) | 一种带平面桁架临时支撑的装配式大模块焊接叠合梁板 | |
| CN104594500A (zh) | 一体化梁板柱模板结构体系及施工方法 | |
| CN212358846U (zh) | 一种装配式混凝土叠合梁 | |
| CN111335464B (zh) | 一种装配式混凝土结构梁柱连接节点及其施工方法 | |
| Safa et al. | A decision-making method for choosing concrete forming systems | |
| CN113266147A (zh) | 基于bim的异形柱工具式木模快速施工工艺 | |
| Liu et al. | Comparative analysis of off-site precast concrete and cast-in-place concrete in low-carbon built environment | |
| CN111411693A (zh) | 装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系 | |
| CN108301546B (zh) | 一种带平面桁架临时支撑的装配式大模块叠合梁板结构 | |
| CN104895221A (zh) | 装配式型钢约束混凝土剪力墙结构 | |
| CN113047625A (zh) | 一种适用于承载金属梁模板的成品钢筋笼分级装配方法 | |
| Taskin et al. | Design factors and the economical application of spherical type voids in RC slabs | |
| CN210086579U (zh) | 一种装配式uhpc叠合剪力墙的预制结构 | |
| CN102733544B (zh) | 一种带有缺口及牛腿的先张法预应力叠合梁预制构件 | |
| CN111364642A (zh) | 一种装配式耗能剪力墙体系及其施工方法 | |
| CN108894334B (zh) | 装配式混凝土梁板节点及其建造方法 | |
| CN212453063U (zh) | 装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系 | |
| CN212689323U (zh) | 带横肋叠合墙板 | |
| CN113818712A (zh) | 构件堆放区其对应区域地下空间的加固方法 | |
| CN112031233A (zh) | 一种装配式楼板及其制造方法 | |
| CN112663870A (zh) | 一种部分预制装配的带暗柱型钢混凝土t形柱 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221004 |