基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法及管理系统
技术领域
1.本发明属于混凝土薄壳结构施工技术领域，特别涉及一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法及管理系统。
背景技术：
2.近年来，随着人们日益增长的物质文化需求，多样式建筑风格异军突起，许多过往因施工难度较大而放弃的设计如雨后春笋般复出，其中以混凝土薄壳结构较为显著。薄壳结构就是曲面的薄壁结构，其能充分利用材料强度，同时又能将承重与围护两种功能融合为一。造型奇特新颖，即能表达其恢宏的气势、广博的文化渊源，又能体现其传统风格。但与此同时，非规则截面结构的施工难度十分明显。其一是模板支撑体系架体复杂，传统木方等龙骨材料无法满足弧形支撑机制，弯曲易造成龙骨破损，导致支撑体系的失稳甚至倾覆倒塌，且材料无法周转，造成浪费；其二是平面深化设计难以复原穹顶的变曲率过程，不同高度下的不同曲率以及顶部模板汇于一点等情况将导致模板需制作成梯形或三角形（腰边为弧线），局部拼模过程中易出现时缺时补的现象，造成混凝土表现不光滑，曲线不流畅，成型效果极差，后期修补困难。其三是球体混凝土厚度难以把控，易造成钢筋保护层减小，结构失效等情况。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于提供一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法及管理系统，以解决现有模板支撑体系的变曲率球体施工精准度难以把控，易出现混凝土成型质量差，厚度不易控制，后期修补工程量大，易产生漏水、渗水等隐患，材料浪费大的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法，包括：建立穹顶bim三维模型；采用3d打印技术打印穹顶bim三维模型的实体样板模型；基于实体样板模型确定模架体系的作用点分布位置；基于穹顶bim三维模型和模架体系的作用点分布位置搭建穹顶龙骨架体；基于穹顶bim三维模型对穹顶模板进行深化处理，并将深化后的穹顶模板铺设在穹顶龙骨架体上；对搭建好的穹顶模架体系进行分段浇筑，形成穹顶混凝土构件；基于bim技术对穹顶bim三维模型进行工程量统计，包括穹顶bim三维模型的模板、穹顶龙骨架体及混凝土的工程量统计。
5.根据本发明的一个具体实施例，建立穹顶bim三维模型包括：建立穹顶三维空间坐标系；基于穹顶三维空间坐标系计算穹顶的各施工平面的控制点和控制线；根据控制点和控制线确定穹顶的主龙骨位置，并结合穹顶的施工计划和工艺流程
对穹顶进行施工模拟，生成穹顶bim三维模型。
6.根据本发明的一个具体实施例，建立穹顶三维空间坐标系包括：以穹顶纬向同心圆圆心连线为z轴线，以二层结构平面为横向坐标轴为x轴线，以二层结构平面为纵向坐标轴为y轴线建立穹顶三维空间坐标系。
7.根据本发明的一个具体实施例，实体样板模型包括制作比例为1:1000的穹顶模型和模板模型。
8.根据本发明的一个具体实施例，基于穹顶bim三维模型和模架体系的作用点分布位置搭建穹顶龙骨架体包括：根据模架体系的作用点分布位置，以穹顶bim三维模型的空间坐标系z轴为中心搭建穹顶模板支架；在穹顶模板支架的最外两跨立杆之间绑扎多个加密横杆，并且在模板支架的顶部绑扎多个加密立杆；采用φ20钢筋焊接绑扎成穹顶龙骨架体，并将龙骨架体分别与穹顶模板支架，以及穹顶模板支架上的加密横杆和加密立杆固定连接。
9.根据本发明的一个具体实施例，穹顶模板支架采用扣件式满堂脚手架，穹顶模板支架的立杆间距为900mm
×
900mm，架体步距为600mm。
10.根据本发明的一个具体实施例，采用φ20钢筋焊接绑扎成穹顶龙骨架体，并将龙骨架体分别与穹顶模板支架，以及穹顶模板支架上的加密横杆和加密立杆固定连接包括：根据穹顶bim三维模型测量出不同高度的加密横杆所对应的纬向弧形钢筋的直径，并将对应直径的纬向弧形钢筋满焊到穹顶模板支架上,将经向弧形钢筋按48等分随纬向弧形钢筋曲率变化趋势焊接至纬向弧形钢筋上，形成穹顶主龙骨架体；采用气钉枪错头连接的三层板条作为次龙骨，并将次龙骨随钢筋骨架的纬向弧形钢筋的曲率变化绑扎至穹顶主龙骨架体上。
11.根据本发明的一个具体实施例，基于穹顶bim三维模型对穹顶模板进行深化处理，并将深化后的穹顶模板铺设在穹顶龙骨架体上包括：将穹顶模板沿穹顶龙骨架体的径向分割为24组，并且将穹顶模板沿穹顶龙骨架体的纬向分割为15组，形成360个模板拼接件，再将模板拼接件铺设在穹顶龙骨架体上，其中模板拼接件为等腰梯形。
12.根据本发明的一个具体实施例，对搭建好的穹顶模架体系进行分段浇筑，形成穹顶混凝土构件包括：对穹顶模架体系分三段浇筑，每施工三分之一高度浇筑一次，其中第一浇筑段和第二浇筑段均采用自密实混凝土双侧封闭模板进行浇筑，第三浇筑段采用斜屋面浇筑方式进行浇筑，第一浇筑段，第二浇筑段均设置有三段式止水螺栓，用于控制穹顶球体厚度和制作穹顶防水，最终形成穹顶混凝土构件。
13.一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工管理系统，包括：bim建模单元，用于建立穹顶bim三维模型；3d打印单元，用于打印穹顶bim深化模型的实体样板模型，包括穹顶模型和模板模型；模型深化单元，用于根据打印的实体样板模型对穹顶bim三维模型进行深化处理，
得到穹顶bim深化模型；工程量统计单元，用于自动统计穹顶bim三维模型的模板、穹顶龙骨架体及混凝土工程量；工期深化单元，用于深化各施工工序，通过识别现场施工情况，对现场材料、人员、机械的工作进行自适应分配与调度。
14.与现有技术相比，本发明提供的一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法及管理系统，通过建立穹顶bim三维模型，3d打印实体样板，模拟穹顶施工过程，然后通过模型精确放样穹顶内外模板尺寸、脚手架排布，统计工程量，进行施工过程管理，最终达到下料精确、成本降低、双曲面施工精度定位准确，穹顶成型质量高的效果的成果。该方法有效保证了施工质量，技术与经济效益成果显著，深化工作缩短了施工工期，节省了人工及减少了周转材料的浪费，且较好的成型质量，减少后期打磨维修，同时也减少后期防水的渗漏维修问题，有效降低了工程成本。
附图说明
15.图1是根据本发明一实施例提供的基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法流程图。
16.图2是根据本发明一实施例提供的穹顶bim三维模型建立方法流程图。
17.图3是根据本发明一实施例提供的穹顶龙骨架体搭建方法流程图。
18.图4是根据本发明一实施例提供的基于bim技术的薄壳结构模架体系施工管理系统结构示意图。
具体实施方式
19.为了使本领域技术人员更加清楚地理解本发明的概念和思想，以下结合具体实施例详细描述本发明。应理解，本文给出的实施例都只是本发明可能具有的所有实施例的一部分。本领域技术人员在阅读本技术的说明书以后，有能力对下述实施例的部分或整体作出改进、改造、或替换，这些改进、改造、或替换也都包含在本发明要求保护的范围内。
20.在本文中，术语“第一”、“第二”和其它类似词语并不意在暗示任何顺序、数量和重要性，而是仅仅用于对不同的元件进行区分。在本文中，术语“一”、“一个”和其它类似词语并不意在表示只存在一个事物，而是表示有关描述仅仅针对事物中的一个，事物可能具有一个或多个。在本文中，术语“包含”、“包括”和其它类似词语意在表示逻辑上的相互关系，而不能视作表示空间结构上的关系。例如，“a包括b”意在表示在逻辑上b属于a，而不表示在空间上b位于a的内部。另外，术语“包含”、“包括”和其它类似词语的含义应视为开放性的，而非封闭性的。例如，“a包括b”意在表示b属于a，但是b不一定构成a的全部，a还可能包括c、d、e等其它元素。
21.在本文中，术语“实施例”、“本实施例”、“一实施例”、“一个实施例”并不表示有关描述仅仅适用于一个特定的实施例，而是表示这些描述还可能适用于另外一个或多个实施例中。本领域技术人员应理解，在本文中，任何针对某一个实施例所做的描述都可以与另外一个或多个实施例中的有关描述进行替代、组合、或者以其它方式结合，替代、组合、或者以其它方式结合所产生的新实施例是本领域技术人员能够容易想到的，属于本发明的保护范
围。
22.实施例1本发明的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施方式的实践了解到。
23.结合图1-图3，本发明实施例提供的基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法，包括：s1：建立穹顶bim三维模型。
24.s2：采用3d打印技术打印穹顶bim三维模型的实体样板模型，包括制作比例为1:1000的穹顶模型和模板模型。
25.s3：基于实体样板模型确定模架体系的作用点分布位置。
26.s4：基于穹顶bim三维模型和模架体系的作用点分布位置搭建穹顶龙骨架体。
27.s5：基于穹顶bim三维模型对穹顶模板进行深化处理，并将深化后的穹顶模板铺设在穹顶龙骨架体上。
28.s6：对搭建好的穹顶模架体系进行分段浇筑，形成穹顶混凝土构件。
29.s7：基于bim技术对穹顶bim三维模型进行工程量统计，包括穹顶bim三维模型的模板、穹顶龙骨架体及混凝土的工程量统计。
30.具体的，步骤s1建立穹顶bim三维模型还包括：s11：建立穹顶三维空间坐标系，具体包括：基于bim技术，使用revit建立穹顶三维空间坐标系。以穹顶纬向同心圆圆心连线为空间坐标系z轴线，以二层结构平面为横向坐标轴为x轴线，以二层结构平面为纵向坐标轴为y轴线建立穹顶三维空间坐标系。s12：基于穹顶三维空间坐标系计算穹顶的各施工平面的控制点和控制线。
31.步骤s11建立的穹顶三维空间坐标系用于定位钢筋龙骨位置，为满足支撑要求及达到内表面弧线流畅，通过revit软件计算，在纵向坐标轴间距300mm（局部350mm）设置钢筋龙骨，并在模型中放样出各施工平面的控制点，施工过程中每一阶段放出各阶段控制线，并用红油漆作醒目的标识。同时根据穹顶bim三维模型复核现场每一阶段构件尺寸，进而控制球体内壁主龙骨位置。
32.s13：根据控制点和控制线确定穹顶的主龙骨位置，并结合穹顶的施工计划和工艺流程对穹顶进行施工模拟，生成穹顶bim三维模型。
33.在工程施工建造之前，将施工计划、工艺流程等结合到bim软件进行施工模拟，根据控制点和控制线确定穹顶的主龙骨位置，生成穹顶bim三维模型。通过对穹顶项目进行施工模拟，再配合渲染与漫游，向管理人员及工人展示出贴近真实的现场感，反映施工的各项工序，方便协调各专业的施工顺序、提前组织班组进场施工、准备设备、场地和周转材料等。通过对施工现场进行现场视频检测，预警施工过程中的安全、质量隐患问题，减少返工和整改。另外，结合bim实时查询工程量，合理安排人工、材料和机械消耗计划。
34.具体的，步骤s2利用3d技术打印穹顶及其模板模型，3d打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。绘制穹顶的模型，并通过3d打印技术，制作1：1000实体样板。通过穹顶及模板3d打印模型，可用于了解穹顶空间关系，直观分析支撑体系作用点分布位置，有效提高工作效率。与此同
时，3d打印模型也用于施工交底过程中对穹顶各部分结构特点的讲解，直观易懂。
35.具体的，步骤s4基于穹顶bim三维模型和模架体系的作用点分布位置搭建穹顶龙骨架体还包括：s41：根据模架体系的作用点分布位置，以穹顶bim三维模型的空间坐标系z轴为中心搭建穹顶模板支架。穹顶模板支架采用扣件式满堂脚手架，穹顶模板支架的立杆间距为900mm
×
900mm，架体步距为600mm。
36.s42：在穹顶模板支架的最外两跨立杆之间绑扎多个加密横杆，并且在模板支架的顶部绑扎多个加密立杆。
37.为使穹顶龙骨架体与穹顶模板支架之间存在有效连接，根据球体不同高度，不同半径的特性，在支架最外两跨立杆四周增加长度不一的加密横杆，将步距调整为300mm，以加固圆弧形钢筋，顶部增加加密立杆与加密横杆围成井字形，方便顶部内模铺设。
38.s43：采用φ20钢筋焊接绑扎成穹顶龙骨架体，并将龙骨架体分别与穹顶模板支架，以及穹顶模板支架上的加密横杆和加密立杆固定连接,为同时满足支撑作用和控制不同高度穹顶平面半径的精确度，保证穹顶内表面成型后曲线流畅，本发明实施例采用刚度大，易弯曲的φ20钢筋焊接绑扎成穹顶龙骨架体代替传统模架体系中的钢管。具体包括：s431：根据穹顶bim三维模型测量出不同高度的加密横杆所对应的纬向弧形钢筋的直径，并将对应直径的纬向弧形钢筋满焊到穹顶模板支架上,将经向弧形钢筋按48等分随纬向弧形钢筋曲率变化趋势焊接至纬向弧形钢筋上，形成穹顶主龙骨架体。保证了穹顶主龙骨架体整体性、支撑体系强度。同时通过bim模型提取工程量，制作钢筋骨架下料单。
39.s432：采用气钉枪错头连接的三层板条作为次龙骨，并将次龙骨随钢筋骨架的纬向弧形钢筋的曲率变化绑扎至穹顶主龙骨架体上。
40.为保证弧线流畅度及模板支撑体系的有效性，次龙骨采用气钉枪错头连接的三层板条旧模板板条代替传统木方，模板条规格采用宽80mm、长1500mm。利用穹顶bim三维模型，可有效识别出模板条位置及长度，使用8号线将次龙骨随钢筋骨架纬向钢筋变化绑扎至主龙骨上。
41.具体的，步骤s5基于穹顶bim三维模型对穹顶模板进行深化处理，并将深化后的穹顶模板铺设在穹顶龙骨架体上包括：将穹顶模板沿穹顶龙骨架体的径向分割为24组，并且将穹顶模板沿穹顶龙骨架体的纬向分割为15组，形成360个模板拼接件，再将模板拼接件铺设在穹顶龙骨架体上，其中模板拼接件为等腰梯形。
42.本发明实施例的穹顶模板采用15mm厚模板，由于穹顶内外表面均为双曲面，通过bim技术，可有效考虑模板随穹顶曲率变化的过程，1：1放样出的模板尺寸更加合理，施工中将模板等分成24份通长铺设，模板径向分段分割成15块，加工成两腰边略带弧度的梯形，模板拼接空隙加海绵胶，保证混凝土表面成型质量，外模待钢筋绑扎完毕后，同内模相同方式进行组拼。
43.具体的，步骤s6对搭建好的穹顶模架体系进行分段浇筑，形成穹顶混凝土构件包括：对穹顶模架体系分三段浇筑，每施工三分之一高度浇筑一次，其中第一浇筑段和第二浇筑段均采用自密实混凝土双侧封闭模板进行浇筑，第三浇筑段采用斜屋面浇筑方式
进行浇筑，第一浇筑段，第二浇筑段均设置有三段式止水螺栓，用于控制穹顶球体厚度和制作穹顶防水，最终形成穹顶混凝土构件。
44.在建立施工模型的过程中可快捷计算各施工阶段的混凝土使用量，有效控制现场混凝土的使用。通过穹顶bim三维模型深化不同高度下穹顶厚度，采用三段式止水螺杆中间杆长度控制球体的厚度，制作相对应长度的止水螺杆中间杆，在不增加其他工序的情况下，即可保证穹顶的混凝土自防水，又可有效控制壁厚。
45.实施例2结合图4，本发明实施例提供的一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工管理系统，包括：bim建模单元1，用于建立穹顶bim三维模型。本发明实施例基于bim技术，使用revit建立穹顶三维施工模型，通过bim放样出施工平面控制点，通过创建穹顶bim三维模型，对现场进行预模拟。
46.3d打印单元2，用于打印穹顶bim深化模型的实体样板模型，包括穹顶模型和模板模型。通过3d打印技术，制作1：1000实体样板，在方案研讨过程中，利用穹顶及内模板3d打印模型，了解穹顶空间关系，直观分析支撑体系作用点分布位置，有效提高工作效率。
47.模型深化单元3，用于根据打印的实体样板模型对穹顶bim三维模型进行深化处理，得到穹顶bim深化模型。基于bim技术的穹顶施工方案采用木模板拼接的方式进行模板支设，深化后模板下料准确，较传统的定型塑料模板价格便宜，操作简单，拼装方便，取材方便，且模板可回收二次使用。
48.工程量统计单元4，用于自动统计穹顶bim三维模型的模板、穹顶龙骨架体及混凝土工程量。由于穹顶外表面为变曲率曲面，致使工程计量的计算复杂、费时，并且计算结果的精确度也不高。本发明实施例通过bim技术绘制实体模型，将几何数据输入到模型中，便可自动统计工程量。通过软件自身的几何数据处理计算出穹顶bim三维模型的模板、穹顶龙骨架体及混凝土工程量。打破传统建筑工程算量存在的局限，将工程量计算变得更加透明，更加有序、合理和准确。
49.工期深化单元5，用于深化各施工工序，通过识别现场施工情况，对现场材料、人员、机械的工作进行自适应分配与调度。通过bim技术深化各施工工序，快速识别现场施工情况，及时作出下一步现场材料、人员、机械的工作安排，有效提高工作效率，节省工期。
50.综上所述，本发明提供的一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法及管理系统，通过建立穹顶bim三维模型，3d打印实体样板，模拟穹顶施工过程，然后通过模型精确放样穹顶内外模板尺寸、脚手架排布，统计工程量，进行施工过程管理，最终达到下料精确、成本降低、双曲面施工精度定位准确，穹顶成型质量高的效果的成果。该方法有效保证了施工质量，技术与经济效益成果显著，深化工作缩短了施工工期，节省了人工及减少了周转材料的浪费，且较好的成型质量，减少后期打磨维修，同时也减少后期防水的渗漏维修问题，有效降低了工程成本。
51.以上结合具体实施方式（包括实施例和实例）详细描述了本发明的概念、原理和思想。本领域技术人员应理解，本发明的实施方式不止上文给出的这几种形式，本领域技术人员在阅读本技术文件以后，可以对上述实施方式中的步骤、方法、装置、部件做出任何可能的改进、替换和等同形式，这些改进、替换和等同形式应视为落入在本发明的范围内。本发
明的保护范围仅以权利要求书为准。
技术领域
1.本发明属于混凝土薄壳结构施工技术领域，特别涉及一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法及管理系统。
背景技术：
2.近年来，随着人们日益增长的物质文化需求，多样式建筑风格异军突起，许多过往因施工难度较大而放弃的设计如雨后春笋般复出，其中以混凝土薄壳结构较为显著。薄壳结构就是曲面的薄壁结构，其能充分利用材料强度，同时又能将承重与围护两种功能融合为一。造型奇特新颖，即能表达其恢宏的气势、广博的文化渊源，又能体现其传统风格。但与此同时，非规则截面结构的施工难度十分明显。其一是模板支撑体系架体复杂，传统木方等龙骨材料无法满足弧形支撑机制，弯曲易造成龙骨破损，导致支撑体系的失稳甚至倾覆倒塌，且材料无法周转，造成浪费；其二是平面深化设计难以复原穹顶的变曲率过程，不同高度下的不同曲率以及顶部模板汇于一点等情况将导致模板需制作成梯形或三角形（腰边为弧线），局部拼模过程中易出现时缺时补的现象，造成混凝土表现不光滑，曲线不流畅，成型效果极差，后期修补困难。其三是球体混凝土厚度难以把控，易造成钢筋保护层减小，结构失效等情况。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于提供一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法及管理系统，以解决现有模板支撑体系的变曲率球体施工精准度难以把控，易出现混凝土成型质量差，厚度不易控制，后期修补工程量大，易产生漏水、渗水等隐患，材料浪费大的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法，包括：建立穹顶bim三维模型；采用3d打印技术打印穹顶bim三维模型的实体样板模型；基于实体样板模型确定模架体系的作用点分布位置；基于穹顶bim三维模型和模架体系的作用点分布位置搭建穹顶龙骨架体；基于穹顶bim三维模型对穹顶模板进行深化处理，并将深化后的穹顶模板铺设在穹顶龙骨架体上；对搭建好的穹顶模架体系进行分段浇筑，形成穹顶混凝土构件；基于bim技术对穹顶bim三维模型进行工程量统计，包括穹顶bim三维模型的模板、穹顶龙骨架体及混凝土的工程量统计。
5.根据本发明的一个具体实施例，建立穹顶bim三维模型包括：建立穹顶三维空间坐标系；基于穹顶三维空间坐标系计算穹顶的各施工平面的控制点和控制线；根据控制点和控制线确定穹顶的主龙骨位置，并结合穹顶的施工计划和工艺流程
对穹顶进行施工模拟，生成穹顶bim三维模型。
6.根据本发明的一个具体实施例，建立穹顶三维空间坐标系包括：以穹顶纬向同心圆圆心连线为z轴线，以二层结构平面为横向坐标轴为x轴线，以二层结构平面为纵向坐标轴为y轴线建立穹顶三维空间坐标系。
7.根据本发明的一个具体实施例，实体样板模型包括制作比例为1:1000的穹顶模型和模板模型。
8.根据本发明的一个具体实施例，基于穹顶bim三维模型和模架体系的作用点分布位置搭建穹顶龙骨架体包括：根据模架体系的作用点分布位置，以穹顶bim三维模型的空间坐标系z轴为中心搭建穹顶模板支架；在穹顶模板支架的最外两跨立杆之间绑扎多个加密横杆，并且在模板支架的顶部绑扎多个加密立杆；采用φ20钢筋焊接绑扎成穹顶龙骨架体，并将龙骨架体分别与穹顶模板支架，以及穹顶模板支架上的加密横杆和加密立杆固定连接。
9.根据本发明的一个具体实施例，穹顶模板支架采用扣件式满堂脚手架，穹顶模板支架的立杆间距为900mm
×
900mm，架体步距为600mm。
10.根据本发明的一个具体实施例，采用φ20钢筋焊接绑扎成穹顶龙骨架体，并将龙骨架体分别与穹顶模板支架，以及穹顶模板支架上的加密横杆和加密立杆固定连接包括：根据穹顶bim三维模型测量出不同高度的加密横杆所对应的纬向弧形钢筋的直径，并将对应直径的纬向弧形钢筋满焊到穹顶模板支架上,将经向弧形钢筋按48等分随纬向弧形钢筋曲率变化趋势焊接至纬向弧形钢筋上，形成穹顶主龙骨架体；采用气钉枪错头连接的三层板条作为次龙骨，并将次龙骨随钢筋骨架的纬向弧形钢筋的曲率变化绑扎至穹顶主龙骨架体上。
11.根据本发明的一个具体实施例，基于穹顶bim三维模型对穹顶模板进行深化处理，并将深化后的穹顶模板铺设在穹顶龙骨架体上包括：将穹顶模板沿穹顶龙骨架体的径向分割为24组，并且将穹顶模板沿穹顶龙骨架体的纬向分割为15组，形成360个模板拼接件，再将模板拼接件铺设在穹顶龙骨架体上，其中模板拼接件为等腰梯形。
12.根据本发明的一个具体实施例，对搭建好的穹顶模架体系进行分段浇筑，形成穹顶混凝土构件包括：对穹顶模架体系分三段浇筑，每施工三分之一高度浇筑一次，其中第一浇筑段和第二浇筑段均采用自密实混凝土双侧封闭模板进行浇筑，第三浇筑段采用斜屋面浇筑方式进行浇筑，第一浇筑段，第二浇筑段均设置有三段式止水螺栓，用于控制穹顶球体厚度和制作穹顶防水，最终形成穹顶混凝土构件。
13.一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工管理系统，包括：bim建模单元，用于建立穹顶bim三维模型；3d打印单元，用于打印穹顶bim深化模型的实体样板模型，包括穹顶模型和模板模型；模型深化单元，用于根据打印的实体样板模型对穹顶bim三维模型进行深化处理，
得到穹顶bim深化模型；工程量统计单元，用于自动统计穹顶bim三维模型的模板、穹顶龙骨架体及混凝土工程量；工期深化单元，用于深化各施工工序，通过识别现场施工情况，对现场材料、人员、机械的工作进行自适应分配与调度。
14.与现有技术相比，本发明提供的一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法及管理系统，通过建立穹顶bim三维模型，3d打印实体样板，模拟穹顶施工过程，然后通过模型精确放样穹顶内外模板尺寸、脚手架排布，统计工程量，进行施工过程管理，最终达到下料精确、成本降低、双曲面施工精度定位准确，穹顶成型质量高的效果的成果。该方法有效保证了施工质量，技术与经济效益成果显著，深化工作缩短了施工工期，节省了人工及减少了周转材料的浪费，且较好的成型质量，减少后期打磨维修，同时也减少后期防水的渗漏维修问题，有效降低了工程成本。
附图说明
15.图1是根据本发明一实施例提供的基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法流程图。
16.图2是根据本发明一实施例提供的穹顶bim三维模型建立方法流程图。
17.图3是根据本发明一实施例提供的穹顶龙骨架体搭建方法流程图。
18.图4是根据本发明一实施例提供的基于bim技术的薄壳结构模架体系施工管理系统结构示意图。
具体实施方式
19.为了使本领域技术人员更加清楚地理解本发明的概念和思想，以下结合具体实施例详细描述本发明。应理解，本文给出的实施例都只是本发明可能具有的所有实施例的一部分。本领域技术人员在阅读本技术的说明书以后，有能力对下述实施例的部分或整体作出改进、改造、或替换，这些改进、改造、或替换也都包含在本发明要求保护的范围内。
20.在本文中，术语“第一”、“第二”和其它类似词语并不意在暗示任何顺序、数量和重要性，而是仅仅用于对不同的元件进行区分。在本文中，术语“一”、“一个”和其它类似词语并不意在表示只存在一个事物，而是表示有关描述仅仅针对事物中的一个，事物可能具有一个或多个。在本文中，术语“包含”、“包括”和其它类似词语意在表示逻辑上的相互关系，而不能视作表示空间结构上的关系。例如，“a包括b”意在表示在逻辑上b属于a，而不表示在空间上b位于a的内部。另外，术语“包含”、“包括”和其它类似词语的含义应视为开放性的，而非封闭性的。例如，“a包括b”意在表示b属于a，但是b不一定构成a的全部，a还可能包括c、d、e等其它元素。
21.在本文中，术语“实施例”、“本实施例”、“一实施例”、“一个实施例”并不表示有关描述仅仅适用于一个特定的实施例，而是表示这些描述还可能适用于另外一个或多个实施例中。本领域技术人员应理解，在本文中，任何针对某一个实施例所做的描述都可以与另外一个或多个实施例中的有关描述进行替代、组合、或者以其它方式结合，替代、组合、或者以其它方式结合所产生的新实施例是本领域技术人员能够容易想到的，属于本发明的保护范
围。
22.实施例1本发明的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施方式的实践了解到。
23.结合图1-图3，本发明实施例提供的基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法，包括：s1：建立穹顶bim三维模型。
24.s2：采用3d打印技术打印穹顶bim三维模型的实体样板模型，包括制作比例为1:1000的穹顶模型和模板模型。
25.s3：基于实体样板模型确定模架体系的作用点分布位置。
26.s4：基于穹顶bim三维模型和模架体系的作用点分布位置搭建穹顶龙骨架体。
27.s5：基于穹顶bim三维模型对穹顶模板进行深化处理，并将深化后的穹顶模板铺设在穹顶龙骨架体上。
28.s6：对搭建好的穹顶模架体系进行分段浇筑，形成穹顶混凝土构件。
29.s7：基于bim技术对穹顶bim三维模型进行工程量统计，包括穹顶bim三维模型的模板、穹顶龙骨架体及混凝土的工程量统计。
30.具体的，步骤s1建立穹顶bim三维模型还包括：s11：建立穹顶三维空间坐标系，具体包括：基于bim技术，使用revit建立穹顶三维空间坐标系。以穹顶纬向同心圆圆心连线为空间坐标系z轴线，以二层结构平面为横向坐标轴为x轴线，以二层结构平面为纵向坐标轴为y轴线建立穹顶三维空间坐标系。s12：基于穹顶三维空间坐标系计算穹顶的各施工平面的控制点和控制线。
31.步骤s11建立的穹顶三维空间坐标系用于定位钢筋龙骨位置，为满足支撑要求及达到内表面弧线流畅，通过revit软件计算，在纵向坐标轴间距300mm（局部350mm）设置钢筋龙骨，并在模型中放样出各施工平面的控制点，施工过程中每一阶段放出各阶段控制线，并用红油漆作醒目的标识。同时根据穹顶bim三维模型复核现场每一阶段构件尺寸，进而控制球体内壁主龙骨位置。
32.s13：根据控制点和控制线确定穹顶的主龙骨位置，并结合穹顶的施工计划和工艺流程对穹顶进行施工模拟，生成穹顶bim三维模型。
33.在工程施工建造之前，将施工计划、工艺流程等结合到bim软件进行施工模拟，根据控制点和控制线确定穹顶的主龙骨位置，生成穹顶bim三维模型。通过对穹顶项目进行施工模拟，再配合渲染与漫游，向管理人员及工人展示出贴近真实的现场感，反映施工的各项工序，方便协调各专业的施工顺序、提前组织班组进场施工、准备设备、场地和周转材料等。通过对施工现场进行现场视频检测，预警施工过程中的安全、质量隐患问题，减少返工和整改。另外，结合bim实时查询工程量，合理安排人工、材料和机械消耗计划。
34.具体的，步骤s2利用3d技术打印穹顶及其模板模型，3d打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。绘制穹顶的模型，并通过3d打印技术，制作1：1000实体样板。通过穹顶及模板3d打印模型，可用于了解穹顶空间关系，直观分析支撑体系作用点分布位置，有效提高工作效率。与此同
时，3d打印模型也用于施工交底过程中对穹顶各部分结构特点的讲解，直观易懂。
35.具体的，步骤s4基于穹顶bim三维模型和模架体系的作用点分布位置搭建穹顶龙骨架体还包括：s41：根据模架体系的作用点分布位置，以穹顶bim三维模型的空间坐标系z轴为中心搭建穹顶模板支架。穹顶模板支架采用扣件式满堂脚手架，穹顶模板支架的立杆间距为900mm
×
900mm，架体步距为600mm。
36.s42：在穹顶模板支架的最外两跨立杆之间绑扎多个加密横杆，并且在模板支架的顶部绑扎多个加密立杆。
37.为使穹顶龙骨架体与穹顶模板支架之间存在有效连接，根据球体不同高度，不同半径的特性，在支架最外两跨立杆四周增加长度不一的加密横杆，将步距调整为300mm，以加固圆弧形钢筋，顶部增加加密立杆与加密横杆围成井字形，方便顶部内模铺设。
38.s43：采用φ20钢筋焊接绑扎成穹顶龙骨架体，并将龙骨架体分别与穹顶模板支架，以及穹顶模板支架上的加密横杆和加密立杆固定连接,为同时满足支撑作用和控制不同高度穹顶平面半径的精确度，保证穹顶内表面成型后曲线流畅，本发明实施例采用刚度大，易弯曲的φ20钢筋焊接绑扎成穹顶龙骨架体代替传统模架体系中的钢管。具体包括：s431：根据穹顶bim三维模型测量出不同高度的加密横杆所对应的纬向弧形钢筋的直径，并将对应直径的纬向弧形钢筋满焊到穹顶模板支架上,将经向弧形钢筋按48等分随纬向弧形钢筋曲率变化趋势焊接至纬向弧形钢筋上，形成穹顶主龙骨架体。保证了穹顶主龙骨架体整体性、支撑体系强度。同时通过bim模型提取工程量，制作钢筋骨架下料单。
39.s432：采用气钉枪错头连接的三层板条作为次龙骨，并将次龙骨随钢筋骨架的纬向弧形钢筋的曲率变化绑扎至穹顶主龙骨架体上。
40.为保证弧线流畅度及模板支撑体系的有效性，次龙骨采用气钉枪错头连接的三层板条旧模板板条代替传统木方，模板条规格采用宽80mm、长1500mm。利用穹顶bim三维模型，可有效识别出模板条位置及长度，使用8号线将次龙骨随钢筋骨架纬向钢筋变化绑扎至主龙骨上。
41.具体的，步骤s5基于穹顶bim三维模型对穹顶模板进行深化处理，并将深化后的穹顶模板铺设在穹顶龙骨架体上包括：将穹顶模板沿穹顶龙骨架体的径向分割为24组，并且将穹顶模板沿穹顶龙骨架体的纬向分割为15组，形成360个模板拼接件，再将模板拼接件铺设在穹顶龙骨架体上，其中模板拼接件为等腰梯形。
42.本发明实施例的穹顶模板采用15mm厚模板，由于穹顶内外表面均为双曲面，通过bim技术，可有效考虑模板随穹顶曲率变化的过程，1：1放样出的模板尺寸更加合理，施工中将模板等分成24份通长铺设，模板径向分段分割成15块，加工成两腰边略带弧度的梯形，模板拼接空隙加海绵胶，保证混凝土表面成型质量，外模待钢筋绑扎完毕后，同内模相同方式进行组拼。
43.具体的，步骤s6对搭建好的穹顶模架体系进行分段浇筑，形成穹顶混凝土构件包括：对穹顶模架体系分三段浇筑，每施工三分之一高度浇筑一次，其中第一浇筑段和第二浇筑段均采用自密实混凝土双侧封闭模板进行浇筑，第三浇筑段采用斜屋面浇筑方式
进行浇筑，第一浇筑段，第二浇筑段均设置有三段式止水螺栓，用于控制穹顶球体厚度和制作穹顶防水，最终形成穹顶混凝土构件。
44.在建立施工模型的过程中可快捷计算各施工阶段的混凝土使用量，有效控制现场混凝土的使用。通过穹顶bim三维模型深化不同高度下穹顶厚度，采用三段式止水螺杆中间杆长度控制球体的厚度，制作相对应长度的止水螺杆中间杆，在不增加其他工序的情况下，即可保证穹顶的混凝土自防水，又可有效控制壁厚。
45.实施例2结合图4，本发明实施例提供的一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工管理系统，包括：bim建模单元1，用于建立穹顶bim三维模型。本发明实施例基于bim技术，使用revit建立穹顶三维施工模型，通过bim放样出施工平面控制点，通过创建穹顶bim三维模型，对现场进行预模拟。
46.3d打印单元2，用于打印穹顶bim深化模型的实体样板模型，包括穹顶模型和模板模型。通过3d打印技术，制作1：1000实体样板，在方案研讨过程中，利用穹顶及内模板3d打印模型，了解穹顶空间关系，直观分析支撑体系作用点分布位置，有效提高工作效率。
47.模型深化单元3，用于根据打印的实体样板模型对穹顶bim三维模型进行深化处理，得到穹顶bim深化模型。基于bim技术的穹顶施工方案采用木模板拼接的方式进行模板支设，深化后模板下料准确，较传统的定型塑料模板价格便宜，操作简单，拼装方便，取材方便，且模板可回收二次使用。
48.工程量统计单元4，用于自动统计穹顶bim三维模型的模板、穹顶龙骨架体及混凝土工程量。由于穹顶外表面为变曲率曲面，致使工程计量的计算复杂、费时，并且计算结果的精确度也不高。本发明实施例通过bim技术绘制实体模型，将几何数据输入到模型中，便可自动统计工程量。通过软件自身的几何数据处理计算出穹顶bim三维模型的模板、穹顶龙骨架体及混凝土工程量。打破传统建筑工程算量存在的局限，将工程量计算变得更加透明，更加有序、合理和准确。
49.工期深化单元5，用于深化各施工工序，通过识别现场施工情况，对现场材料、人员、机械的工作进行自适应分配与调度。通过bim技术深化各施工工序，快速识别现场施工情况，及时作出下一步现场材料、人员、机械的工作安排，有效提高工作效率，节省工期。
50.综上所述，本发明提供的一种基于bim技术的薄壳结构模架体系施工方法及管理系统，通过建立穹顶bim三维模型，3d打印实体样板，模拟穹顶施工过程，然后通过模型精确放样穹顶内外模板尺寸、脚手架排布，统计工程量，进行施工过程管理，最终达到下料精确、成本降低、双曲面施工精度定位准确，穹顶成型质量高的效果的成果。该方法有效保证了施工质量，技术与经济效益成果显著，深化工作缩短了施工工期，节省了人工及减少了周转材料的浪费，且较好的成型质量，减少后期打磨维修，同时也减少后期防水的渗漏维修问题，有效降低了工程成本。
51.以上结合具体实施方式（包括实施例和实例）详细描述了本发明的概念、原理和思想。本领域技术人员应理解，本发明的实施方式不止上文给出的这几种形式，本领域技术人员在阅读本技术文件以后，可以对上述实施方式中的步骤、方法、装置、部件做出任何可能的改进、替换和等同形式，这些改进、替换和等同形式应视为落入在本发明的范围内。本发
明的保护范围仅以权利要求书为准。
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
