一种3D打印预制叠合楼板建造方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种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。本发明专利技术能够降低人工成本，提高建造效率及建造质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印预制叠合楼板建造方法及系统


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对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。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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”。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]可选的，所述验算结果确定模块，具体包括：挠度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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

【专利技术属性】
技术研发人员：马国伟，张丹，王里，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：