变曲率偏心椭圆伞状采光顶幕墙施工技术研究

变曲率偏心椭圆伞状采光顶幕墙施工技术研究

齐超  焦雪松  商荣飞  张舒  宋波

中建八局第二建设有限公司　　济南　  250000

摘要：随着建筑行业的发展，独特造型的建筑设计不断涌现。本文针对变曲率偏心椭圆伞状采光顶幕墙施工技术进行研究，详细阐述了研究目的、过程及结论，旨在为类似工程提供参考。

关键词:变曲率；偏心椭圆；采光顶幕墙；三维扫描

0  引言

在当今中国经济快速发展的背景下，建筑领域的创新与突破不断涌现。人们对建筑的需求已不再局限于基本的使用功能，更注重其独特的外观设计和美学价值。变曲率偏心椭圆伞状采光顶幕墙作为一种新颖且复杂的建筑结构形式，因其独特的造型和复杂的工艺，给施工带来了巨大的挑战。因此，深入研究其施工技术具有重要的现实意义和应用价值。

1  研究的目的

本研究旨在解决变曲率偏心椭圆伞状采光顶幕墙施工中面临的一系列技术难题，确保施工的精准度、高效性和质量，同时提高施工的安全性和环保性，降低成本。具体目标包括：

1.实现对变曲率偏心椭圆伞状采光顶幕墙的精确建模和分析，为施工提供准确的理论依据。

2.研发有效的测量和定位技术，解决施工中倾斜龙骨定位布置和施工放线定位困难的问题。

3.探索高效的施工方法和流程，提高现场施工效率和质量，确保幕墙的安装精度和稳定性。

4.总结形成一套完整的施工工法，为类似工程提供参考和借鉴，推动建筑行业施工技术的进步。

2  研究的方法

2.1 文献综述

通过查阅大量国内外相关文献，了解建筑幕墙施工技术的发展现状和趋势，以及变曲率偏心椭圆伞状采光顶幕墙施工的相关研究成果。

2.2 实地调研

深入施工现场，观察和记录实际施工情况，收集第一手数据，了解施工过程中的问题和需求。

2.3 案例分析

对已完成的类似项目进行案例分析，总结成功经验和失败教训，为本次研究提供参考。

2.4 技术模拟与实验

利用计算机软件进行技术模拟，预测施工过程中可能出现的问题，并通过实验验证解决方案的可行性。

2.5 专家咨询

请教建筑领域的专家学者，获取他们的专业意见和建议，完善研究思路和方法。

3  研究的过程

3.1 技术调研与分析

在研究初期，对国内外相关的建筑幕墙施工技术进行了广泛的调研和分析。了解了传统幕墙施工技术的优缺点，以及在面对变曲率偏心椭圆伞状采光顶幕墙这种特殊结构时可能存在的局限性。同时，对已有的类似工程案例进行了深入研究，分析其成功经验和失败教训，为后续的研究工作提供了参考。

3.2 现场勘查与数据采集

为了获取真实、准确的施工数据，对施工现场进行了详细的勘查。利用三维激光扫描仪对主体钢结构进行全面扫描，获取了大量的点云数据。这些数据反映了钢结构的实际位置、尺寸和形状，为后续的建模和分析提供了基础。同时，收集了主体结构施工过程中的相关技术资料，包括施工图纸、施工记录等，以便对主体结构的施工偏差进行分析和评估。

3.3 BIM 建模与分析

将采集到的点云数据导入 BIM 软件中，进行逆向建模。通过与理论装饰面模型进行复合比对，对碰撞点进行分析，提前发现并解决了可能存在的结构与装饰面冲突问题。利用 BIM 技术对幕墙结构进行建模和分析，确定了每块玻璃的尺寸和形状，优化了龙骨的布置和连接方式。同时，通过 BIM 模型进行施工模拟，提前发现并解决了施工过程中可能出现的问题，如施工顺序不合理、施工空间不足等。

3.4 施工技术研发与试验

针对变曲率偏心椭圆伞状采光顶幕墙施工中的关键技术问题，开展了专项技术研发和试验。研发了一种特殊的转接件，用于解决钢结构偏差较大部位的幕墙龙骨调整问题。同时，对玻璃幕墙的安装方法进行了改进，采用了 U 型铝合金垫框，提高了玻璃幕墙的安装精度和稳定性。在施工现场进行了小规模的试验，对研发的技术和方法进行了验证和优化。

3.5 异形材料参数化出图

1.BIM建模，通过犀牛参数进行可视化下料。材料提前下单，对加工厂家进行加工交底，确保加工精度。

2.顶面三角异形玻璃每一块玻璃尺寸均不相同，传统的提料方式会耗费大量的人力及时间成本，根据三维模型采用GH参数化标注排版模型，将玻璃编号标注在模型上，安装时可方便查看玻璃对应的位置，在对材料信息进行批量提取，自动化方式生成加工图。

3.6 施工过程控制与监测

在施工过程中，采用了先进的测量和监测技术，对施工质量和进度进行实时控制。利用三维激光扫描仪和 BIM 放样机器人进行精准测量定位，确保了龙骨和玻璃幕墙的安装精度。同时，通过对施工过程中的数据进行采集和分析，及时发现并解决了施工中出现的问题，保证了施工的顺利进行。

3.7 总结与完善

在施工完成后，对整个施工过程进行了总结和反思。对施工中采用的技术和方法进行了梳理和优化，形成了一套完整的变曲率偏心椭圆伞状采光顶幕墙施工技术。

4  结论

通过对变曲率偏心椭圆伞状采光顶幕墙施工技术的研究和实践，取得了以下主要结论：

1.运用三维扫描+BIM 技术+逆向建模的方法，能够有效地解决现场实际钢结构与理论模型之间的偏差问题，提前调整连接件，消除误差，保证了幕墙的精准安装。

2.利用 BIM 技术和三维激光扫描仪+BIM 放线机器人相结合的方式，成功解决了变曲率偏心椭圆伞状采光顶结构引起的倾斜龙骨定位布置和施工放线定位困难的难题，提高了施工效率和精度。

3.通过 BIM 模型进行龙骨点位放样模拟，确定固定模块，进行模块化放线，有效地控制了特定造型、特定角度幕墙施工的造型角度和异型造型龙骨质量，提高了现场施工效率。

4.本技术在保证幕墙安装效率、施工质量的同时，提高了现场施工的安全性与环保性，并能有效降低成本。

本施工技术在历城区市民中心项目和山东大学第二医院起步区新院（一期）项目幕墙工程施工中得到了成功应用，解决了异形幕墙施工中的诸多难题，取得了良好的经济效益和社会效益。该技术具有较高的推广应用价值，可为今后类似工程的施工提供有益的参考和借鉴。

然而，本研究仍存在一定的局限性，如在复杂环境下的施工适应性还需进一步提高，对于新材料和新技术的应用研究还有待加强。未来的研究工作将继续关注这些方面，不断完善和优化变曲率偏心椭圆伞状采光顶幕墙施工技术，为建筑行业的发展做出更大的贡献。

作者简介：（齐超 1990-），男，本科，工程师，通信地址：山东省济南市文化东路中建文化广场B座19层（250014）。邮箱地址：827918482@qq.com

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