CN214272405U - 一种树状双曲镜面支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种树状双曲镜面支撑结构，包含呈树状分布的树柱架体、连接于树柱架体间的双曲镜面板、连接于树柱架体顶部的天花板、连接于天花板和树柱架体起弯处的顶面板、连接于树柱架体内部中心处的核心柱、连接于核心柱分别与双曲镜面板和树柱架体之间的固连件。施工时，本实用新型通过BIM等软件的模拟施工，构建出所有单元体，并对板与骨架系统进行设计优化，骨架系统与设计艺术柱造型保持平衡；通过核心柱、固连件、顶连件、顶撑件及相应固定件，充分保证了整体的稳固性；通过双曲镜面板的水平向和垂向的双向弯曲，可极大的满足设计美感，且通过加工时的精确控制，保证了设计效果，优化的设计也保证了施工效率。

Description

一种树状双曲镜面支撑结构

技术领域

本实用新型属于建筑施工技术领域，特别涉及一种树状双曲镜面支撑结构。

背景技术

随着社会的进步，人们对室内空间的装饰装修越来越重视。在建筑施工中室内常设置有室内柱，室内柱的形式多种多样，通常设置有支撑柱。在大空间中对柱体进行改造时，装修常通过树状风格的设计理念进行设计。但现有的树状结构大多通过实腹式制造，稍显笨重；此外，还有通过树状支撑柱进行主要支撑的，不利于受力。对于室内进行装饰时，如何进行空间树状结构装饰的均匀受力、安装、固定和曲线型板状材料的设计制作均是应用的难点。

实用新型内容

本实用新型提供了一种树状双曲镜面支撑结构，用以解决树状柱的连接固定，双曲镜面板的连接、加工和复核，以及树状柱与核心柱之间的连接固定等技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种树状双曲镜面支撑结构，包含呈树状分布的树柱架体、连接于树柱架体间的双曲镜面板、连接于树柱架体顶部的天花板、连接于天花板和树柱架体起弯处的顶面板、连接于树柱架体内部中心处的核心柱、连接于核心柱分别与双曲镜面板和树柱架体之间的固连件、连接于天花板与树柱架体顶内部间的顶撑件、连接于树柱架体底部与底板间的底埋件、以及连接于天花板与顶板间的顶连件。

进一步的，所述树柱架体通过柱骨组成，每组柱骨通过两向上呈放射状骨架组成，两骨架为一组且留有凹槽；柱骨顶部高低错落且通过波浪状骨架连接，柱骨在波浪状骨架的波峰和波谷处伸长放射与天花板连接。

进一步的，天花板水平设置且通过多组多边形组成，天花板的骨架延伸至波浪状骨架的波峰和/或波谷处；天花板在核心柱环向及树柱架体外边缘内侧环向设置有顶连件，在顶连件间设置有可拆卸连接顶撑件；顶撑件为刚性直线杆件。

进一步的，所述双曲镜面板与树柱架体可拆卸连接，每块双曲镜面板形状适应两柱骨间空隙的形状；双曲镜面板在水平向和竖向的弯曲度均对应树柱架体的弯曲度；所述双曲镜面板与柱骨连接处翻折，翻折边通过边连件可拆卸连接；所述边连件为凵形件且底边伸出侧边，边连件的侧边对应连接于翻折边和柱骨侧边内侧，边连件底边伸出段与固连件可拆卸连接。

进一步的，所述柱骨为两平行的倒U形件且开口朝向核心柱，两倒U形件间为凹槽；所述凹槽内连接有扣板，扣板为倒U形开口朝向核心柱；

进一步的，所述扣板与两侧的柱骨的侧板通过扣连件连接；所述扣连件为凵形件且底边伸出侧边，扣连件的侧边对应连接于两平行的倒U形件相邻的侧边内侧，扣连件底边与固连件可拆卸连接。

进一步的，所述固连件包含水平连接于核心柱分别与柱骨或双曲镜面板之间的固撑杆、连接于固撑杆分别与柱骨和双曲镜面板间的环固件、连接于固撑杆与核心柱之间的转接件、连接于转接件与固撑杆之间的的连接螺栓、以及连接于转接件与核心柱之间的垫板和锚固件。

进一步的，所述固撑杆还与核心柱间连接有可拆卸的斜撑，斜撑通过锚固件与核心柱连接；所述固连件在柱骨的垂向和环向均间隔设置。

进一步的，所述环固件为环状件，在柱骨垂向上间隔设置；环固件为匚形件且开口向核心柱，环固件竖部分别对应与扣连件和边连件可拆卸连接；环固件开口处卡接如固撑杆外端且环固件的横部通过撑连件与固撑杆连接。

本实用新型的有益效果体现在：

1）本实用新型通过BIM等软件的模拟施工，构建出所有单元体，并对板与骨架系统进行设计优化，骨架系统与设计艺术柱造型保持平衡；

2）本实用新型通过核心柱、固连件、顶连件、顶撑件及相应固定件，将树柱架体、双曲镜面板和顶面板，自垂向、水平向进行多部分固定，充分保证了整体的稳固性；

3）本实用新型通过双曲镜面板的水平向和垂向的双向弯曲，可极大的满足设计美感，且通过加工时的精确控制，保证了设计效果，优化的设计也保证了施工效率；

本支撑体系施工时，通过前期现场的测量数据与3D扫描数据进行数字化模拟逆向建模形成三维原始信息模型、通过设计图纸、实际尺寸和BIM模型辅助材料下单加工、根据3D放样的结果，结合现场确定的基准点坐标对各零部件进行定位安装、通过BIM模型对双曲镜面板进行施工前的模拟安装、依据上一步得来的数据进行调整，向现场施工提供辅助数据、安装完毕后通过3D扫描复核进行校准精调。本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解；本实用新型的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。

附图说明

图1是树状双曲镜面支撑结构立体示意图一；

图2是树状双曲镜面支撑结构立体示意图二；

图3是树状双曲镜面支撑结构正视图；

图4是树状双曲镜面支撑结构剖视图；

图5是树状双曲镜面支撑结构俯视图；

图6是树状双曲镜面支撑结构局部俯视图；

图7是树柱架体与核心柱及其连接结构示意图；

图8是双曲镜面板与固连件及其连接结构示意图；

图9是树柱架体与双曲镜面板连接局部示意图；

图10是树柱架体、天花板和顶板及其连接结构示意图。

附图标记：1-树柱架体、2-双曲镜面板、3-顶面板、4-天花板、5-凹槽、6-底板、7-顶板、8-底埋件、9-核心柱、10-顶连件、11-固连件、111-固撑杆、112-环固件、113-转接件、114-连接螺栓、115-垫板、116-锚固件、117-撑连件、12-扣板、13-扣连件、14-边连件、15-顶撑件。

具体实施方式

以某火车站为例，工程线路长约40km，均为地下站，平均站间距为4.156km，车站设计为艺术形式站，重点艺术站附近有音乐厅、展览馆和大型商业中心等建筑群。站内艺术柱面层为异形双曲镜面不锈钢板；在人流较大的展厅内设置异形双曲镜面不锈钢艺术柱可体现设计的科技感效果。

如图1至图6所示，一种树状双曲镜面支撑结构，包含呈树状分布的树柱架体1、连接于树柱架体1间的双曲镜面板2、连接于树柱架体1顶部的天花板4、连接于天花板4和树柱架体1起弯处的顶面板3、连接于树柱架体1内部中心处的核心柱9、连接于核心柱9分别与双曲镜面板2和树柱架体1之间的固连件11、连接于天花板4与树柱架体1顶内部间的顶撑件15、连接于树柱架体1底部与底板6间的底埋件8、以及连接于天花板4与顶板7间的顶连件10。本实施例中核心柱9为混凝土柱，核心柱9为框架柱，是主要受力构件。

本实施例中，树柱架体1通过柱骨组成，本工程主骨架采用60×40×3mm镀锌管制作，每组柱骨通过两向上呈放射状骨架组成，两骨架为一组且留有凹槽5；柱骨顶部高低错落且通过波浪状骨架连接，柱骨在波浪状骨架的波峰和波谷处伸长放射与天花板4连接。

本实施例中，柱骨为两平行的倒U形件且开口朝向核心柱9，两倒U形件间为凹槽5；凹槽5内连接有扣板12，扣板12为倒U形开口朝向核心柱9。扣板12与两侧的柱骨的侧板通过扣连件13连接。扣连件13为凵形件且底边伸出侧边，扣连件13的侧边对应连接于两平行的倒U形件相邻的侧边内侧，扣连件13底边与固连件11螺栓连接。其中扣板12和扣连件13均为钢制件。

本实施例中，天花板4水平设置且通过多组多边形组成，天花板4的骨架延伸至波浪状骨架的波峰和/或波谷处；其中波峰处有三条骨架与天花板4连接，波谷处有一条骨架连接。天花板4在核心柱9环向及树柱架体1外边缘内侧环向设置有顶连件10，在顶连件10间设置有可拆卸连接顶撑件15；顶撑件15为刚性直线杆件。

如图5和图6所示，在施工时，部分天花板4预先与树柱架体1连接，在树柱架体1顶部呈椭圆形单元体，而后在施工两个树柱架体1间空白部分的天花板4。

如图7至图9所示，双曲镜面板2与树柱架体1可拆卸连接，每块双曲镜面板2形状适应两柱骨间空隙的形状；双曲镜面板2在水平向和竖向的弯曲度均对应树柱架体1的弯曲度。双曲镜面板2与柱骨连接处翻折，翻折边通过边连件14可拆卸连接。边连件14为凵形件且底边伸出侧边，边连件14的侧边对应连接于翻折边和柱骨侧边内侧，边连件14底边伸出段与固连件11可拆卸连接。

本实施例中，固连件11通过钢件制作而成，固连件11包含水平连接于核心柱9分别与柱骨或双曲镜面板2之间的固撑杆111、连接于固撑杆111分别与柱骨和双曲镜面板2间的环固件112、连接于固撑杆111与核心柱9之间的转接件113、连接于转接件113与固撑杆111之间的的连接螺栓114、以及连接于转接件113与核心柱9之间的垫板115和锚固件116。固撑杆111还与核心柱9间螺栓连接有的斜撑，斜撑通过锚固件116与核心柱9连接；固连件11在柱骨的垂向和环向均间隔设置。

本实施例中，环固件112为环状件，在柱骨垂向上间隔设置；环固件112为匚形件且开口向核心柱9，环固件112竖部分别对应与扣连件13和边连件14螺栓连接；环固件112开口处卡接如固撑杆111外端且环固件112的横部通过撑连件117与固撑杆111连接。

如图10所示，顶连件10包含顶板7底部连接的竖杆，竖杆可调节高度，竖杆下部螺栓连接有水平连板且竖杆在水平连板中心部，水平连板两侧各有两个连接螺栓114分别与两侧的天花板4通过角形件可调节来连接。此外，树柱架体1的柱骨顶部与天花板4连接处翻折并通过螺栓进行可拆卸连接。

结合图1至图10，进一步说明树状双曲镜面支撑结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、根据支撑体系的设计图纸，测量放线；进行现场核查，利用3D扫描仪对现场进行扫描得出现场测点云数据，把处理好的点云数据导入BIM相关软件进行逆向建模得到与现场一致的土建模型，与原设计的BIM模型进行碰撞检测，确认主体结构施工质量是否满足施工的要求；对不符合要求的管线提出整改要求。

步骤二、依据效果图与设计图纸，针对双曲镜面板2、顶面板3和树柱架体1进行三维局部细化建模，尺寸要综合考虑，融合现场测量尺寸，该局部细化建模作为加工和后期安装的原始依据；优化并确定最适合的双曲镜面板2、顶面板3和树柱架体1的单元板加工尺寸。

步骤三、细化模型构建工作完成后，进入生产加工环节；细化模型成果反馈给厂家，由参与建模过程的厂家技术人员负责对生产加工过程中的工作人员进行交底；并结合以往生产加工经验对模型进行分解，并对分解后的每一个单元进行编号；

步骤四、对三维细化模型进行深化，其深化过程就是通过专用计算机，本工程采用软件为Rhino，设计软件对每一块板、每一根柱骨及安装结构节点进行分析及模拟，确定加工制作方法；模拟时对模拟单元进行归类和分区，板的模拟方式为采用单曲板的加工方式形成扭曲的效果；具体是通过每块板在单曲模具上摆放不同的位置，形成四个角点的位置差，再用实际的三维模型进行对照，误差符合设计要求则进行加工，导出开料加工图；

对于步骤四中的偏差范围不能满足设计要求，则根据偏差值进行调整以达到设计要求；如果板的四个角点的位置与模拟的四个角点及中间两点的位置差值在±3mm之内，就采用单曲板的加工方式来加工；如果大于±3mm就需采用双曲板的加工形式来加工；另外由于板块是扭曲的，放样展开时就会产生四边是弧线边，该弧线边对于不同安装位置的板块是各个相同的，需要通过专用的Rhino设计软件进行放样展开，形成平面的开料加工图。

步骤五、在数控机床中导入深化模型最终分解创建的艺术异形单曲、双曲板模型，冲压出模具，对于欠缺部位，由人工进行打磨、钣金纠正；最后进行模具的焊接组装打磨；其中板块的加工尺寸精度在±2mm之内；

由于在加工过程中，板材原材料在造型加工过程中会产生不同方向的应力，导致最终生产出来的艺术异形饰面板存在些许偏差，对于大部分板材来讲，这部分偏差的存在是在安装过程中可消化的。但是还有一部分艺术异形饰面板由于施工中要求密拼等原因，这部分偏差需尽量减少到最小，所以需要打磨修边。对于双曲镜面板2和顶面板3在加工时需打磨、修边；过程中，打磨修补的材料选定为原子灰，原子灰为不饱和聚酯树脂腻子；原子灰主体灰的成分多是不饱和聚酯树脂和填料，固化剂的成分一般是引发剂和增塑剂，起到引发聚合，增强性能的作用。不饱和聚酯树脂是主体，在引发以后发生聚合，快速成型固化，粘附在物体表面，填料里往往还加入苯乙烯等稀释剂和其他改性材料，提高整体的性能。

原子灰施工方法：被涂刮的板表面必须清除油污、锈蚀、旧漆膜、水分，需确认其干透并经过打磨；将主灰和固化剂的按100：1.5～3（重量计）调配均匀（色泽一致），并在凝胶时间内用完（一般原子灰的凝胶时间从5分钟到15分钟不等），气温愈低固化剂用量愈多，但一般不应大于100：3，根据季节气温的不同使用不同类型的原子灰；

用刮刀将调好的原子灰涂刮在打磨后处理好的板材表面上，如需厚层涂刮，最好分多次薄刮至所需厚度；涂刮时若有气泡渗入，必须用刮刀彻底刮平，以确保有良好的附着力；一般刮灰后0.5～1小时为最佳湿磨时间（水磨抛光，需待水汽干透后方可喷漆），2～3小时为最佳干磨时间；打磨好后除掉表面灰尘，即可喷涂中涂漆、面漆、罩光清漆等后继操作；

若对成品的呈现效果要求较高，在原子灰打磨后，还需刮涂细刮原子灰（红灰、填眼灰）以填平细小缺陷，再喷涂显示层并打磨来检查细小缺陷，然后再作后继喷涂、晾晒。

对于板材裁切完成后，如果是双曲方式的板块还需进行辊弯加工，消除板材的内应力，防止在后序的复合成型板材的反弹变形，开料完成后进行翻折的折边加工；在现有数控折弯机平、直的折边模具基础上形成带拱高的弧线折边模具，而且该模具是可调拱高的,由此制作板的弧线边。

步骤六、根据3D放样的结果，结合现场确定的基准点坐标，定位标记出每个底埋件8和树柱架体1中的柱骨的位置；检查定位无误后，准确的在底板6上确定底埋件8的安装位置并做好标记，然后按点打孔；检查孔洞与结构表面的垂直度和钻孔深度，成孔后把孔内的灰粉用小勾勺掏出，并用空气压力吹管再次清孔，确保孔内清洁。

对应柱骨安装扣板12、扣连件13、边连件14和固连件11，安装树柱架体1时要拉水平线控制其水平及进深的位置以保证柱骨的安装的平整度，以及保证其安装精度。

对于步骤六中，组合成型双曲镜面板2，双曲模具的制作先要加工一套靠模，该靠模是采用了把双曲变成线条及点坐标的原理制作的，其主要作用是用来检验双曲模具的精度，靠模点坐标的精度需控制在±1mm之内；然后把靠模放置在双曲模具之上调制双曲模具，双曲模具与靠模之间的误差控制在3mm之内，调制完成后再根据靠模划出双曲镜面板2的复合摆放位置，由此组合双曲镜面板2。

步骤七、通过BIM模型结合原始数据，对双曲镜面板2、顶面板3进行模拟安装；用墨斗线在龙骨上弹出每个板块的分割线；使用激光水准仪控制板材的安装点位，并做好记号；板材调整使用激光水准仪进行垂直线控制，板投影线确认无误后使固定连接；调整弧度时以靠模为准，保持弧顺，板材安装以中心线为中轴，往两侧辐射，由此完成板材安装。

步骤八、通过3D扫描仪对整体装饰面进行三维扫描并生成点云模型；利用点云模型建模完成后与原设计模型（原始数据）进行重合对比分析，得出偏差值范围；如偏差范围不能满足设计要求，则根据偏差值对板材进行调整以达到设计效果要求；

步骤九、当树柱架体1、双曲镜面板2、顶面板3以及树柱架体1内部的与核心柱9连接的结构安装并复核完成后，将树柱架体1内部与天花板4通过撑连件117连接，并将树柱架体1内柱骨与天花板4上骨架延伸呈放射树冠状进行连接，由此形成树状双曲镜面支撑结构。

本实用新型，通过专门设计的树柱架体1安装异形的双曲镜面板2，可在公共基础设施的独特外观下，满足复杂造型的高难度施工要求，降低施工过程中的安装时间和成本投入，同时简化安装步骤及过程中的大型机具使用，精简现场加工过程，减少镜面不锈钢易划伤、易变形的风险。结合工程实践中所遇到的施工技术问题与重难点，使施工过程操作方便、安装快捷、施工效率提升、节约成本、效果美观，具有极大的推广应用价值。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种树状双曲镜面支撑结构，其特征在于，包含呈树状分布的树柱架体（1）、连接于树柱架体（1）间的双曲镜面板（2）、连接于树柱架体（1）顶部的天花板（4）、连接于天花板（4）和树柱架体（1）起弯处的顶面板（3）、连接于树柱架体（1）内部中心处的核心柱（9）、连接于核心柱（9）分别与双曲镜面板（2）和树柱架体（1）之间的固连件（11）、连接于天花板（4）与树柱架体（1）顶内部间的顶撑件（15）、连接于树柱架体（1）底部与底板（6）间的底埋件（8）、以及连接于天花板（4）与顶板（7）间的顶连件（10）；所述树柱架体（1）通过柱骨组成，每组柱骨通过两向上呈放射状骨架组成，两骨架为一组且留有凹槽（5）；天花板（4）水平设置且通过多组多边形组成，天花板（4）的骨架延伸至波浪状骨架的波峰和/或波谷处。

2.如权利要求1所述的一种树状双曲镜面支撑结构，其特征在于，所述树柱架体（1）的柱骨顶部高低错落且通过波浪状骨架连接，柱骨在波浪状骨架的波峰和波谷处伸长放射与天花板（4）连接。

3.如权利要求2所述的一种树状双曲镜面支撑结构，其特征在于，所述天花板（4）在核心柱（9）环向及树柱架体（1）外边缘内侧环向设置有顶连件（10），在顶连件（10）间设置有可拆卸连接顶撑件（15）；顶撑件（15）为刚性直线杆件。

4.如权利要求3所述的一种树状双曲镜面支撑结构，其特征在于，所述双曲镜面板（2）与树柱架体（1）可拆卸连接，每块双曲镜面板（2）形状适应两柱骨间空隙的形状；双曲镜面板（2）在水平向和竖向的弯曲度均对应树柱架体（1）的弯曲度。

5.如权利要求4所述的一种树状双曲镜面支撑结构，其特征在于，所述双曲镜面板（2）与柱骨连接处翻折，翻折边通过边连件（14）可拆卸连接；所述边连件（14）为凵形件且底边伸出侧边，边连件（14）的侧边对应连接于翻折边和柱骨侧边内侧，边连件（14）底边伸出段与固连件（11）可拆卸连接。

6.如权利要求2所述的一种树状双曲镜面支撑结构，其特征在于，所述柱骨为两平行的倒U形件且开口朝向核心柱（9），两倒U形件间为凹槽（5）；所述凹槽（5）内连接有扣板（12），扣板（12）为倒U形开口朝向核心柱（9）。

7.如权利要求6所述的一种树状双曲镜面支撑结构，其特征在于，所述扣板（12）与两侧的柱骨的侧板通过扣连件（13）连接；所述扣连件（13）为凵形件且底边伸出侧边，扣连件（13）的侧边对应连接于两平行的倒U形件相邻的侧边内侧，扣连件（13）底边与固连件（11）可拆卸连接。

8.如权利要求2所述的一种树状双曲镜面支撑结构，其特征在于，所述固连件（11）包含水平连接于核心柱（9）分别与柱骨或双曲镜面板（2）之间的固撑杆（111）、连接于固撑杆（111）分别与柱骨和双曲镜面板（2）间的环固件（112）、连接于固撑杆（111）与核心柱（9）之间的转接件（113）、连接于转接件（113）与固撑杆（111）之间的连接螺栓（114）、以及连接于转接件（113）与核心柱（9）之间的垫板（115）和锚固件（116）。

9.如权利要求8所述的一种树状双曲镜面支撑结构，其特征在于，所述固撑杆（111）还与核心柱（9）间连接有可拆卸的斜撑，斜撑通过锚固件（116）与核心柱（9）连接；所述固连件（11）在柱骨的垂向和环向均间隔设置。

10.如权利要求8所述的一种树状双曲镜面支撑结构，其特征在于，所述环固件（112）为环状件，在柱骨垂向上间隔设置；环固件（112）为匚形件且开口向核心柱（9），环固件（112）竖部分别对应与扣连件（13）和边连件（14）可拆卸连接；环固件（112）开口处卡接如固撑杆（111）外端且环固件（112）的横部通过撑连件（117）与固撑杆（111）连接。

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