一种大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法技术

本发明专利技术涉及一种大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法，该异形石材饰面为固定在基层钢架上的倒喇叭形结构，由多块曲面石材面板拼接实现，该数字化施工方法包括建模、优化、计算解决碰撞、力学计算、排版分块、石材加工、钢架安装和石材安装步骤。本发明专利技术的数字化施工方法充分利用BIM技术，针对于特定的异形石材饰面项目，将数字化技术应用到项目中，针对性地优化实现步骤，具有基材钢架安装精准无误、石材加工精准无误，石材板块吊装安装精准无误和整个施工过程可控精确的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法
本专利技术涉及建筑数字化，特别涉及到一种大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法。
技术介绍
现在工程建造中，特别是设计到大型的公共工程，往往大量地使用BIM建造技术。通过BIM技术在公共工程中的应用，可以实现施工步骤的可控，施工参数的精确预知和施工质量的保证，减少了材料的浪费和时间的浪费，可以说建筑数字化正成为未来建筑行业发展的必备条件。针对于一些大型场馆，特别是重要应用场合会涉及到石材饰面，石材饰面给人以恢弘大气、质感硬朗和庄严稳重的视觉效果。目前常见的建筑石材饰面往往都是平板石材，将平板石材挂到基层架子上拼接成为平面造型，或者是在平板石材基础上加工出花纹以及造型后再以干挂石材的方式进行施工。在一些特殊场合中，现在出现了曲面石材造型或双曲面石材造型的异形结构，通过异形结构设计可以提高建筑的活泼性，更有造型美。再对大型曲面造型利用石材来实现，这就需要对石材加工和安装提出了更高的要求。第一石材加工要尺寸精确，确保安装后拼接无缝隙，实现石材的一体感，第二石材安装要精确，确保安装时不会出现高低起伏和大的缝隙，确保施工质量和施工效果，第三要考虑成本因素，包括加工成本和运输成本等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中异形石材饰面的施工难点，提供一种石材饰面的数字化制造及施工方法。本专利技术的施工方法要能够对大型石材饰面进行精准分件和精准安装，确保大型双曲面石材饰面的安装、生产和安装施工精准可控，确保安装质量和安装效果。为了达到上述专利技术目的，本专利技术专利提供的技术方案如下：一种大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法，其特征在于，该异形石材饰面为固定在基层钢架上的倒喇叭形结构，由多块曲面石材面板拼接实现，其特征在于，该数字化施工方法包括如下步骤：第一步，利用BIM软件对该大型场馆进行项目建模，先用土建图纸，再结合现场扫描的点云模型，结合装饰设计图纸，建立该项目的装饰模型，其中包括有钢架模型和面板模型；第二步，对装饰模型进行优化，将大型场馆内的机电管线模型与装饰模型叠加，找出模型碰撞点，优化调整钢架模型和面板模型以实现空间避让；第三步，利用钢架模型对基层钢架进行力学计算，找出不利点以优化钢架的强度和刚度，不利点是力学性能欠缺的结构区域或结构点，优化钢架主要是调整钢管的粗细规格来实现；第四步，确定基层钢架与石材面板的连接方式，对石材面板和基层钢架的连接施工进行过程模拟，选择合适的连接方案，明确最优方案，该最优方案的因素包括安全性、可调节性和经济性；第五步，对组成面板的石材进行排版和分块，面板模型中对双曲面石材进行专门排版，排版完成进行分块，分块时考虑面板整体的稳定性、可安装性、运输性和美观度，分块时利用rhino软件和分块插件的结合实现分块，所述的分块插件为grasshopper，主要用来编写脚本进行参数化分块，指明每块石材面板的定位点，即三维空间安装定位点，双曲面面板的尺寸规格，实现批量输出所有版块的参数，其中尺寸规格用来加工板块，定位点用于每个板块的安装；第六步，按照图纸板块的参数进行板块加工，确保每块板块都符合参数要求；第七步，基层钢架安装前放线，将装饰模型中的定位信息批量导入到全站仪中，对现场进行精确三维测量，为现场安装提供基准，将装饰模型中安装点位数据实体化，对现场进行精确的定位、划线和定点；第八步，钢架安装，利用确定的位置点进行安装，安装完成后进行准确性校验，利用前面的钢架模型导入至AR设备中，在AR软件中明确定位点，每个点都能产生一个对应的二维码，每个大的区域至少需要一个二维码，现场对定位点贴上二维码，完成AR模型空间与实际空间定位一致，利用AR显示出钢架模型，并利用摄像头采集实际钢架构造，通过钢架模型和实体钢架影像自动匹配，从而判断实际钢架与设计钢架的对应程度，从而判断钢架的安装准确性，若出现不对应则反馈问题，导出整改单，直到实体钢架与模型设计钢架保持一致；第九步，现场挂装板块至钢架上，每块都有对应的编号，利用全站仪定点安装，逐步从下到上安装直至全部安装完成。在本专利技术大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法中，所述的异形石材饰面由多块曲面石材和单曲面石材以及平面石材拼接而成，整体呈现带有四棱角的倒喇叭形状，转角位置使用双曲面石材，弧面位置采用单曲面石材，平面位置采用平面石材。在本专利技术大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法中，所述第二步中模型碰撞主要情形包括吊挂龙骨与机电管道的碰撞、暖通出风口过低与石材主龙骨碰撞以及机电管道的实际安装位置与理论位置不符。在本专利技术大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法中，在第三步中，所述的基层钢架由主龙骨、横龙骨和吊杆连接组成，所述的主龙骨由镀锌方管定型拉弯加工而成，横龙骨作为副龙骨用铝合金圆管现场制作而成，利用弯圆机根据BIM模型中弧长和参数加工，横龙骨作为副龙骨，所述的吊杆上端与建筑上后置埋板或钢梁焊接固定，吊杆的下端与主龙骨通过连接杆固定，所述的主龙骨由定型的镀锌方管制成，主龙骨采用桁架结构，该桁架结构兼作为转换层，所述的主龙骨与副龙骨通过转接件连接在一起，转接件与主龙骨利用不锈钢螺栓连接，副龙骨与转接件利用抱箍连接件连接固定。在本专利技术大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法中，在所述第六步中，所述薄片石材复合蜂窝铝板的表层为异形的薄片石材，在薄片石材后面设有玻璃纤维补强布，背部为雕刻为同样接触面的蜂窝铝板，在薄片石材与蜂窝铝板之间设有胶粘层，并利用不锈钢螺栓作为加固背栓来进一步固定薄片石材和蜂窝铝板在本专利技术大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法中，所述薄片石材复合蜂窝铝板的生产工艺如下：所述薄片石材复合蜂窝铝板的生产工艺如下：先根据石材板块的参数模型数据生成加工模胎，再将其转化为数控机床的程序由数控加工中心进行精雕，薄片石材采用双轴雕刻机加工完成，生产出带固定柱脚的坯板，并在薄片石材背部粘接玻璃纤维补强布，再利用数控加工中心对实心铝块加工成型的铝材模胎，将加工成型的石材薄片和铝材模胎利用液压设备挤压成型，挤压成型前涂覆胶粘剂，加工完成为成型的双曲面复合板。在本专利技术大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法中，还包括第十步，石材饰面的检查验收，石材饰面全部安装完毕后，利用AR设备进行验证验收，AR设备中输入有生成的理论面板模型，出现偏差时出现报警信号，并标识出现偏差的位置。基于上述技术方案，本专利技术的数字化制造及施工方法应用在大型场馆内双曲面石材饰面生产和施工中取得了如下技术效果：1.本专利技术的数字化施工方法通过BIM技术的应用，先将装饰模型做出来，在优化设计装饰模型以后，利用力学模拟计算的方式对基层钢架进行模拟计算，从而确定基层钢架稳定性和可靠性更为贴近或高于实际需要，确保项目施工以及后续使用过程中的安全性，从基层上提供石材饰面的稳定性。2.本专利技术的数字化施工方法中专门针对于面板模型的石材饰面进行排版和分件，利用专门软件和具体查件的应用，确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法，其特征在于，该异形石材饰面为固定在基层钢架上的倒喇叭形结构，由多块曲面石材面板拼接实现，曲面石材包括有单曲面石材和双曲面石材，其特征在于，该数字化施工方法包括如下步骤：/n第一步，利用BIM软件对该大型场馆进行项目建模，先用土建图纸，再结合现场扫描的点云模型，结合装饰设计图纸，建立该项目的装饰模型，其中包括有钢架模型和面板模型；/n第二步，对装饰模型进行优化，将大型场馆内的机电管线模型与装饰模型叠加，找出模型碰撞点，优化调整钢架模型和面板模型以实现空间避让；/n第三步，利用钢架模型对基层钢架进行力学计算，找出不利点以优化钢架的强度和刚度，不利点是力学性能欠缺的结构区域或结构点，优化钢架主要是调整钢管的粗细规格来实现；/n第四步，确定基层钢架与石材面板的连接方式，对石材面板和基层钢架的连接施工进行过程模拟，选择合适的连接方案，明确最优方案，该最优方案的因素包括安全性、可调节性和经济性；/n第五步，对组成面板的石材进行排版和分块，面板模型中对双曲面石材进行专门排版，排版完成进行分块，分块时考虑面板整体的稳定性、可安装性、运输性和美观度，分块时利用rhino软件和分块插件的结合实现分块，所述的分块插件为grasshopper，分块插件用来编写脚本进行参数化分块，指明每块石材面板的定位点，即三维空间安装定位点，双曲面面板的尺寸规格，实现批量输出所有板块的参数，其中尺寸规格用来加工板块，定位点用于每个板块的安装；/n第六步，按照图纸板块的参数进行板块加工，确保每块板块都符合参数要求，加工完成的石材装饰板块为薄片石材复合蜂窝铝板；/n第七步，基层钢架安装前放线，将装饰模型中的定位信息批量导入到全站仪中，对现场进行精确三维测量，为现场安装提供基准，将装饰模型中安装点位数据实体化，对现场进行精确的定位、划线和定点；/n第八步，钢架安装，利用确定的位置点进行安装，安装完成后进行准确性校验，利用前面的钢架模型导入至AR设备中，在AR软件中明确定位点，每个点都能产生一个对应的二维码，每个大的区域至少需要一个二维码，现场对定位点贴上二维码，完成AR模型空间与实际空间定位一致，利用AR显示出钢架模型，并利用摄像头采集实际钢架构造，通过钢架模型和实体钢架影像自动匹配，从而判断实际钢架与设计钢架的对应程度，从而判断钢架的安装准确性，若出现不对应则反馈问题，导出整改单，直到实体钢架与模型设计钢架保持一致；/n第九步，现场挂装板块至钢架上，每块都有对应的编号，利用全站仪定点安装，逐步从下到上安装直至全部安装完成。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大型场馆内异形石材饰面的数字化制造及施工方法，其特征在于，该异形石材饰面为固定在基层钢架上的倒喇叭形结构，由多块曲面石材面板拼接实现，曲面石材包括有单曲面石材和双曲面石材，其特征在于，该数字化施工方法包括如下步骤：
第一步，利用BIM软件对该大型场馆进行项目建模，先用土建图纸，再结合现场扫描的点云模型，结合装饰设计图纸，建立该项目的装饰模型，其中包括有钢架模型和面板模型；
第二步，对装饰模型进行优化，将大型场馆内的机电管线模型与装饰模型叠加，找出模型碰撞点，优化调整钢架模型和面板模型以实现空间避让；
第三步，利用钢架模型对基层钢架进行力学计算，找出不利点以优化钢架的强度和刚度，不利点是力学性能欠缺的结构区域或结构点，优化钢架主要是调整钢管的粗细规格来实现；
第四步，确定基层钢架与石材面板的连接方式，对石材面板和基层钢架的连接施工进行过程模拟，选择合适的连接方案，明确最优方案，该最优方案的因素包括安全性、可调节性和经济性；
第五步，对组成面板的石材进行排版和分块，面板模型中对双曲面石材进行专门排版，排版完成进行分块，分块时考虑面板整体的稳定性、可安装性、运输性和美观度，分块时利用rhino软件和分块插件的结合实现分块，所述的分块插件为grasshopper，分块插件用来编写脚本进行参数化分块，指明每块石材面板的定位点，即三维空间安装定位点，双曲面面板的尺寸规格，实现批量输出所有板块的参数，其中尺寸规格用来加工板块，定位点用于每个板块的安装；
第六步，按照图纸板块的参数进行板块加工，确保每块板块都符合参数要求，加工完成的石材装饰板块为薄片石材复合蜂窝铝板；
第七步，基层钢架安装前放线，将装饰模型中的定位信息批量导入到全站仪中，对现场进行精确三维测量，为现场安装提供基准，将装饰模型中安装点位数据实体化，对现场进行精确的定位、划线和定点；
第八步，钢架安装，利用确定的位置点进行安装，安装完成后进行准确性校验，利用前面的钢架模型导入至AR设备中，在AR软件中明确定位点，每个点都能产生一个对应的二维码，每个大的区域至少需要一个二维码，现场对定位点贴上二维码，完成AR模型空间与实际空间定位一致，利用AR显示出钢架模型，并利用摄像头采集实际钢架构造，通过钢架模型和实体钢架影像自动匹配，从而判断实际钢架与设计钢架的对应程度，从而判断钢架的安装准确性，若出现不对应则反馈问题，导出整改单，直到实体钢架与模型设计钢架保持一致；
第九步，现场挂装板块至钢架上，每块都有对应的编号，利用全站仪定点安装，逐步从下到上安装直至全部安装完成。


2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：连珍，管文超，顾文静，李骋，刘天泽，鲁新华，江旖旎，周漪芳，
申请(专利权)人：上海市建筑装饰工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31