基于grasshopper技术的不规则空间地面板材铺贴施工的研究与应用

  基于grasshopper技术的不规则空间地面板材铺贴施工的研究与应用

郑祥、宋振、吴喜元、徐兴冉、桂浩

 中建深圳装饰有限公司  天津  300308

摘要：随着我国现代化建筑崛起，建筑物的装修档次越来越高，大量的板材被应用到各类建筑物中，但由于建筑物的不规则设计越来越多，故异形结构在后期装修阶段使得具有模数的装修材料容易造成现场切割、拼接材料和人工安装等资源的浪费。本论文介绍了一种基于grasshopper技术的不规则空间地面板材铺贴施工方法，解决了上述的质量问题。

一、特点分析

1、利用BIM的可视化特点和grasshopper的编程计算能力，在瓷砖铺贴前进行预排砖，直观地将瓷砖铺贴后的效果在软件上展示出来，避免了施工现场排砖的效率低下的问题。

2、在前期实施精准测量放线，提高弧形放线数据精度，将现场测量尺寸反馈到图纸上，按建筑轴线划分成多个独立的小区域，确定定、变量关系。

3、以“一次成活”为基础前提下，统一排版，按照定、变量关系找出标准石材和弧形石材进行编号、下单，实现下单零损耗施工。

4、采用板材铺贴机，利用吸盘吸附瓷砖，利用弹簧省力装置进行板材的提升，可实现快速铺设。

二、工艺原理

通过Revit软件及施工图，对需要进行铺砖的房间进行建模，利用Revit中的幕墙嵌板生成瓷砖，幕墙竖挺生成灰缝，随后利用grasshopper软件进行编程，利用其方便、强大的算法完成板材的排列规划，在排砖过程中利用网格偏移量调整起铺点，同时利用排砖完成后创建的三维视图观看排砖整体效果。

现场实际铺贴时，结合通道长度和弧度大小，分析和确定石材铺贴单元板块的定、变量尺寸关系，依据现场返尺尺寸和定、变量关系，精准排版、编号、下单、加工、装箱、铺贴，实现石材下单“零损耗”和石材铺贴一次成活。同时，采用自主研发的板材铺贴机，利用吸盘吸附瓷砖，利用弹簧省力装置进行板材的提升，可实现快速铺设。

三、工艺流程及操作要点

1、工艺流程

CAD图纸写块→导入CAD图纸到Revit→建立房间模型→设置瓷砖厚度、灰缝宽度→内建体量→设置墙地砖规格→创建墙地砖→grasshopper编程→板材排版→观看整体效果→基层清理→弹线、找标高，分格定位弹出定、变量分格线→铺设石材结合层→铺贴定量标准石材→铺贴变量异形石材→地面结晶→检查验收

2、操作要点

（1）前期准备

提前熟悉图纸，将需要排砖的房间利用CAD写块成单个图纸。

（2）导入CAD图纸

用Revit插入CAD图纸，指定单位为mm。

（3）建立房间模型

根据导入的CAD图纸，建立墙、柱、楼板及洁具等参数化族，并根据设计意图进行调整。

（4）设置瓷砖厚度、灰缝宽度

1）利用幕墙嵌板制作瓷砖。选择幕墙嵌板族，新建一个幕墙嵌板，指定嵌板厚度为瓷砖厚度10mm，指定材质方便观看整体效果；

2）利用幕墙竖挺制作灰缝。选择幕墙竖挺族，新建一个幕墙竖挺，指定竖挺厚度为灰缝深度10mm，边1上的宽度+边2上的宽度=灰缝宽度1mm。

（5）内建体量

选择体量和场地，内建体量，设置工作平面，画出房间轮廓后创建形状，调整体量高度为墙砖高度。

（6）设置墙砖、地砖规格

（7）创建墙砖地砖

利用幕墙系统创建墙地砖，点击内建体量上需要创建墙砖或地砖的面，点击创建系统。

（8）调整起铺点

选择创建好的墙砖或地砖，利用幕墙网格的偏移量，将瓷砖起铺点调整到合适位置，保证美观。

（9）使用grasshopper软件进行编程，连接需要的组件列表、电池，使其具备自动排砖的能力。进行排砖、使邻部位板材颜色一致后编号。

（10）观观察排砖整体效果

创建相机，将镜头高度调整至合适位置进行渲染，查看整体效果。

（11）基层清理

（12）弹线、找标高，分格定位弹出定、变量分格线

根据墙上的+1000mm水平线，往下量测出地面石材板块面层标高，即：+0.000mm标高，并弹在墙、柱上。

弹出地面石材排版基准线和十字分隔定位线，找出定、变量石材铺贴区域，在已确定的区域内十字线交叉处最中间的一块为标准块位置，标准块做为整个施工区域的水平及经纬标准，确定标准块后，即可根据已拉好的十字基准线进行铺贴。

（13）铺设石材粘结剂结合层

根据水平线，定出地面找平层厚度，拉十字线，铺找平层水泥砂浆，找平层采用1:2 的干硬性水泥砂浆，干硬程度以手捏成团不松散为宜。

（14）铺设石材板块

按照试拼编号，依次铺贴。在铺好的干硬性水泥砂浆上先试铺合适后，翻开大理石板，在石材背面涂刮一层2mm 的素水泥浆结合层，然后正式镶铺。

（15）铺贴完成24小时后，经检查大理石板块表面无断裂、空鼓后，随即用干布擦净至无残灰、污迹为止，铺好大理石板两天内禁止行人和堆放物品。并做好成品保护。

（16）安装金属装饰线条

（17）石材结晶

3、关键质量控制点及措施

（1）大理石色差控制：石材表面应平整、洁净，色泽协调，无变色、泛碱、污痕和明显的光泽受损，划伤。

（2）石材防护：需将石材阴干，清除石材六面的浮灰及杂质，将有损坏的石材单独放置；阴干石材按照编号顺序，按防护油步骤进行防护处理。

四、质量通病控制措施

地面标高错误：由于施工误差地面标高不符合原设计标高，应严格控制每遍的施工厚度，防止超高。

地面不平，出现小高低：石材厚度不一致，没严格挑选，或石材不平劈棱窜角。铺贴时要砸实，铺好地面后，封闭入口，常温48小时锯末养护后方可上人操作。

面层空鼓：解决办法是加强清理及施工前基层的检查，注意控制上人施工的时间，加强养护。

五、安全及环保措施

1）坚持安全交底制度，实行班前安全交底，并履行交底人签字手续。

2）进入施工现场必须戴好胸卡，安全帽、佩戴好安全带，穿好防滑鞋，严禁赤膊上班。

3）施工现场临时用电线路，必须按用电规范布设，严禁乱接乱拉，远距离电缆必须架空固定，由具有电工上岗证的专业电工进行操作和维护。

4）现场临时水电设专人管理,不得有长流水、长明灯。

六、效益分析

采用基于grasshopper技术的不规则空间地面板材铺贴施工方法实现了瓷砖排布质量控制，表观质量良好，避免了后期维修与处理。经项目验证，该技术应用后，地面美观、整体性强，对缝统一，交叉石材间无错峰，观感质量好，铺贴效率高。

本施工方法精确地板材排布也尽可能的避免的板材切割、修整，符合国家关于节能与环保工程的有关要求，为实现项目节约能源、节约材料、环境保护”等绿色施工要求提供了技术支撑。

七、结束语

本论文所述的BIM现场地面板材分析技术和grasshopper板材快速分析下单技术，实现了不规则空间地面瓷砖的排布质量控制，表观质量良好，避免了后期维修与处理，满足绿色施工要求。同时该施工方法丰富了我国幕墙施工工艺，保障了施工质量和进度，为项目保质保量完成创造了有利条件，对今后幕墙施工类似工程起到了借鉴作用。

八、参考文献

[1]文泓森,胡箫箫,刘孪娈.Grasshopper在建筑可视化上的应用探讨[J].中外建筑,2022(03):39-43.DOI:10.19940/j.cnki.1008-0422.2022.03.007.

[2]吴健花.装饰石材地面施工的质量问题及处理[J].广东建材,2005(05):57-58.

[3]曹晓凯,凌国良,黄文轩等.大面积大板面石材铺贴技术[J].建筑技术,2014,45(05):425-427.DOI:10.13731/j.issn.1000-4726.2014.05.012.

[4]刘明娟,王洪光.地面装饰石材铺贴的质量通病及防治[J].山西建筑,2007(19):223.