一种基于BIM的弧形多曲面异形幕墙设计施工方法技术

本发明专利技术提供一种基于BIM的弧形多曲面异形幕墙设计施工方法，包括以下步骤：建立幕墙整体BIM模型；细化出各个标高次龙骨的模型；进行受力分析，得出铝板和玻璃板实际会产生的变形值；将幕墙整体BIM模型与机电专业施工模型和钢结构施工模型进行整合，对幕墙构件和面板进行深化处理；实现三维坐标定位；以纵轴为施工工序，横轴为时间，做出时空网络计划，结合幕墙整体BIM模型，在面板上进行四维定位的时间标注。本发明专利技术模拟出了施工状态下幕墙龙骨的变形量对龙骨的曲率、矢高作第三次设计，基于二次受力变形结果对面板分块尺寸作第三次设计，使安装变形后的幕墙成品效果达到符合设计立面的效果，并且能够直观、形象地将展示实际立体模型。模型。模型。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM的弧形多曲面异形幕墙设计施工方法


[0001]本专利技术涉及弧形多曲面幕墙施工
，具体而言，涉及一种基于BIM的弧形多曲面异形幕墙设计施工方法。

技术介绍

[0002]目前在大型公共建筑中，弧形多曲面幕墙安装的常规施工方法是：首先放线定位进行主次龙骨的安装，然后根据龙骨安装位置测量出尺寸后，进行铝板、玻璃面板的放样，然后进行铝板、玻璃面板的加工、安装。
[0003]由于主次龙骨结构自身荷载的存在，安装龙骨后的结构尺寸会因载荷而变化，根据安装龙骨后测量的尺寸来进行面板下料，在施工时安装可能会导致尺寸不合的情况出现，因此必须重新放样、下料，这样不仅对工期极为不利，同时这种施工方法也导致成本和质量精度都难以控制。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术的目的在结合BIM施工技术对新型框架结构花瓣玻璃幕墙造型，规避受力骨架形状各异，角度及标高具不相同，造型梁形态难控制的问题。
[0005]本专利技术施工方法结合现场实际情况利用BIM技术进行第一阶段的深化设计，即建立出整体BIM模型，然后对龙骨进行二阶段的深化设计即二次受力计算，最后对面板的尺寸进行第三阶段的深化设计，将传统的设计、加工、施工这条“线”，捏合成一个“整体”，整体深化设计，整体加工控制和整体定位放线，形成“多曲面幕墙结合BIM应用施工技术”，有效节约工期和成本，保证施工质量。
[0006]本专利技术提供一种基于BIM的弧形多曲面异形幕墙设计施工方法，包括以下步骤：
[0007]S1、针对弧形多曲面异形幕墙，采用三维建筑信息软件作为幕墙深化软件，基于面模型和主次龙骨CAD图纸，建立幕墙整体BIM模型；
[0008]优选地，三维建筑信息软件采用Revit软件；
[0009]S2、进行幕墙及面板的第一阶段深化设计，根据幕墙表皮和节点详图，利用所述幕墙深化软件建立出主龙骨的模型，细化出各个标高次龙骨的模型，建立面板的模型以及连接件、其他构件模型；
[0010]S3、进行幕墙及面板第二阶段的深化设计；根据所述第一阶段深化设计后的图纸，对幕墙立柱、幕墙横梁、铝板、铝板支座和玻璃板进行受力分析，根据幕墙立柱、幕墙横梁、铝板、铝板支座和玻璃板的二次受力计算挠度的结果，得出铝板和玻璃板在现场实际会产生的变形值；
[0011]所述变形值用于面板的三次设计；
[0012]考虑幕墙主次龙骨的受力因素，确保其在自身荷载和施工荷载的作用下的变形量不影响幕墙玻璃及铝板安装；
[0013]S4、进行幕墙及面板的第三阶段深化设计，将所述幕墙整体BIM模型与幕墙的机电
专业施工模型和钢结构施工模型进行整合，对幕墙构件和面板进行深化处理；
[0014]通过将所述幕墙整体BIM模型与相关专业模型的整合，发现施工图纸中存在的问题，
[0015]优选地，将Tekla中的钢结构模型转换成IFC格式导入到Revit中，在Revit里对幕墙的机电专业施工模型和钢结构施工模型进行整合，然后导入到Nevisworks中进行碰撞检查，最终形成碰撞报告；
[0016]结合所述受力分析的计算结果以及所述碰撞检查的结果对幕墙面板进行三次设计，保证设计意图的完整体现，对所述幕墙整体BIM模型的深化精度达到LOD400，输出数据移交加工厂进行构件加工；
[0017]S5、创建三维坐标，在幕墙整体BIM模型中对每一块面板的每个编号对应一个坐标点，实现三维坐标定位，方便现场施工测量定位；
[0018]S6、根据工程进度要求，结合现场施工部署，以纵轴为施工工序，横轴为时间，做出时空网络计划；利用所述时空网络计划结合幕墙整体BIM模型，在面板上进行四维定位的时间标注，以面板不同颜色来区分面板不同的安装时间，直观地表示出施工顺序；
[0019]比如，对四维坐标的BIM模型，现场将11块“花瓣板块”划分为三个区域进行施工，每块区域具体到每块面板的三维坐标都可以从模型中导出，且每块面板都有具体的安装时间，可以从外到内安排多个施工班组，按照四维定位，依次施工；
[0020]S7、现场测量放线，龙骨拼装，面板安装；
[0021]采用外控制点投射法进行幕墙的测量放线，并将底层的内控网主控线延伸至各个楼层楼板上，再进行平移、投射的方法测量放线，通过投射的方法找出模型中面板的X、Y坐标点，然后通过延伸至各楼层的主控线确定面板标高；
[0022]为了减小测量过程中可能产生的误差，根据前期BIM软件对每块幕墙和龙骨进行的三维坐标定位，使用高精度的全站仪的进行测量放线，保证测量的准确性。
[0023]进一步地，所述S3步骤的所述对幕墙立柱进行受力分析的方法包括：
[0024]计算幕墙立柱的二次受力，根据挠度限值计算幕墙立柱的惯性矩预选值。
[0025]进一步地，所述S3步骤的所述对幕墙横梁进行受力分析的方法包括：
[0026]计算幕墙横梁二次受力；
[0027]根据挠度限值计算幕墙横梁的惯性矩预选值。
[0028]进一步地，所述S3步骤的所述对铝板进行受力分析的方法包括：
[0029]计算铝板挠度二次受力，计算公式为：df＝ημwka4/D
ꢀꢀ
(1)
[0030]式(1)中：
[0031]df表示：铝单板挠度计算值(mm)；
[0032]η表示：铝单板挠度的折减系数，按θ＝wka4/Et4查表，η为0.98225；
[0033]μ表示：铝单板挠度系数，按边长比a/b查表，得μ＝0.00504；
[0034]wk表示：风荷载标准值(MPa)
[0035]a表示：短边尺寸(mm)；
[0036]D表示：弯曲刚度(N
·
mm)。
[0037]进一步地，所述S3步骤的所述对铝板支座进行受力分析的方法包括：
[0038]计算铝板支座挠度；，计算公式为：
[0039]df＝qkL4/240EI
×
(25/8
‑5×
(Lx/2/L)2+2
×
(Lx/2/L)4)(梯形荷载)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0040]式(2)中：
[0041]df表示：支座的挠度计算值(mm)；
[0042]qk表示：作用在肋上的水平线荷载集度标准值(N/mm)；
[0043]Ly表示：支座的跨度(mm)；
[0044]E表示：支座材料的弹性模量：206000MPa；
[0045]I表示：支座材料的惯性矩(mm4)。
[0046]进一步地，所述S3步骤的所述对玻璃板进行受力分析的方法包括：
[0047]计算玻璃板挠度，计算公式为：
[0048]df＝ημwka4/D
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(3)
[0049]式(3)中：
[0050]df表示：玻璃板挠度计算值(mm)；
[0051]η表示：玻璃挠度的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM的弧形多曲面异形幕墙设计施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、针对弧形多曲面异形幕墙，采用三维建筑信息软件作为幕墙深化软件，基于面模型和主次龙骨的CAD图纸，建立幕墙整体BIM模型；S2、进行幕墙及面板的第一阶段深化设计，根据幕墙表皮和节点详图，利用所述幕墙深化软件建立出主龙骨的模型，细化出各个标高次龙骨的模型，建立面板的模型以及连接件、其他构件模型；S3、进行幕墙及面板第二阶段的深化设计；根据所述第一阶段深化设计后的图纸，对幕墙立柱、幕墙横梁、铝板、铝板支座和玻璃板进行受力分析，根据幕墙立柱、幕墙横梁、铝板、铝板支座和玻璃板的二次受力计算挠度的结果，得出铝板和玻璃板在现场实际会产生的变形值；S4、进行幕墙及面板的第三阶段深化设计，将所述幕墙整体BIM模型与幕墙的机电专业施工模型和钢结构施工模型进行整合，对幕墙构件和面板进行深化处理；S5、创建三维坐标，在幕墙整体BIM模型中对每一块面板的每个编号对应一个坐标点，实现三维坐标定位，方便现场施工测量定位；S6、根据工程进度要求，结合现场施工部署，以纵轴为施工工序，横轴为时间，做出时空网络计划；利用所述时空网络计划结合幕墙整体BIM模型，在面板上进行四维定位的时间标注，以面板不同颜色来区分面板不同的安装时间，直观地表示出施工顺序；S7、现场测量放线，龙骨拼装，面板安装；采用外控制点投射法进行幕墙的测量放线，并将底层的内控网主控线延伸至各个楼层楼板上，再进行平移、投射的方法测量放线，通过投射的方法找出模型中面板的X、Y坐标点，然后通过延伸至各楼层的主控线确定面板标高。2.根据权利要求1所述的基于BIM的弧形多曲面异形幕墙设计施工方法，其特征在于，所述S3步骤的所述对幕墙立柱进行受力分析的方法包括：计算幕墙立柱的二次受力，根据挠度限值计算幕墙立柱的惯性矩预选值。3.根据权利要求1所述的基于BIM的弧形多曲面异形幕墙设计施工方法，其特征在于，所述S3步骤的所述对幕墙横梁进行受力分析的方法包括：计算幕墙横梁二次受力；根据挠度限值计算幕墙横梁的惯性矩预选值。4.根据权利要求1所述的基于BIM的弧形多曲面异形幕墙设计施工方法，其特征在于，所述S3步骤的所述对铝板进行受力分析的方法包括：计算铝板挠度二次受力，计算公式为：df＝ημwka4/D
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(1)式(1)中：df表示：铝单板挠度计算值(mm)；η表示：铝单板挠度的折减系数，按θ＝wka4/Et4查表，η为0.98225；μ表示：铝单板挠度系数，按边长比a/b查表，得μ＝0.00504；wk表示：风荷载标准值(MPa)a表示：短边尺寸(mm)；D表示：弯曲刚度(N
·
mm)。5.根据权利要求1所述的基于BIM的弧形多曲面异形幕墙设计施工方法，其特征在于，
所述S3步骤的所述对铝板支座进行受力分析的方法包括：计算铝板支座挠度；，计算公式为：df＝qkL4/240EI
×
(25/8
‑5×
(Lx/2/L)2+2
×
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，邹建伟，罗军伟，刘赫，杨平，汪兴文，张宗凯，豆文斌，孟矗，王进飞，黄磊磊，
申请(专利权)人：中国建筑第二工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：