多變曲線(xiàn)造型面層高精度對(duì)稱(chēng)施工關(guān)鍵技術(shù)

梁瑞娟 陳家成

廣州市第三建筑工程有限公司 廣東 廣州 510050

隨著我國(guó)裝配式建筑進(jìn)程的發(fā)展，裝配式裝修在我國(guó)也將成為趨勢(shì)，裝配式裝修產(chǎn)業(yè)化將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。模塊化天花安裝、地面磚鋪裝的智能化等施工技術(shù)被視為裝配式裝修產(chǎn)業(yè)化的標(biāo)桿，因此該技術(shù)將作為裝配式裝修關(guān)鍵工序中研發(fā)的始發(fā)點(diǎn)。天花與地面相輝映裝飾藝術(shù)這個(gè)概念，更多是在室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出來(lái)，其中對(duì)重要元素進(jìn)行運(yùn)用，在既能滿(mǎn)足建設(shè)功能性理念的同時(shí)，又能豐富室內(nèi)裝飾藝術(shù)的視覺(jué)感受。裝配式對(duì)稱(chēng)面層裝飾施工工藝的創(chuàng)新研發(fā)將向著節(jié)材、環(huán)保、簡(jiǎn)便化方向發(fā)展。針對(duì)以上問(wèn)題，如何通過(guò)創(chuàng)新工藝，探索多變曲線(xiàn)造型面層高精度對(duì)稱(chēng)施工的新工藝、新技術(shù)，是造型面層對(duì)稱(chēng)施工的難點(diǎn)[1-8]。

1 工程概況

以某醫(yī)院某樓改擴(kuò)建工程為例，該樓總建筑面積約3.95萬(wàn) m2，建筑高度約59 m，地上15層，地下2層。室內(nèi)精裝修面積約2.6萬(wàn) m2，耐火等級(jí)一級(jí)。地面工程包括水泥砂漿樓地面、涂抹防水地面、石材地面和橡塑地板膠等。天花工程包括25 mm厚GRG（玻璃纖維加強(qiáng)石膏板）、紙面石膏板天花、軟膜天花和金箔等。其中大堂石材地面不規(guī)則拼花、GRG天花板與之對(duì)稱(chēng)的不規(guī)則拼花工藝是本工程的重中之重，因涉及醫(yī)院的門(mén)面，所以對(duì)稱(chēng)面層高精度智能化施工工藝直接影響到本工程的整體視覺(jué)沖擊效果及裝飾裝修外觀(guān)質(zhì)量。

2 工程重、難點(diǎn)

1）通過(guò)放樣機(jī)器人等設(shè)備進(jìn)行高精度測(cè)量放線(xiàn)，從不規(guī)則花瓣?duì)畹孛娲u定位點(diǎn)，地對(duì)天投射引線(xiàn)確定天花花瓣?duì)頛ED燈與之造型對(duì)稱(chēng)的位置。

2）使用BIM等先進(jìn)軟件對(duì)與天花花瓣?duì)頛ED燈相接的不規(guī)則天花板進(jìn)行可變曲線(xiàn)放樣定板、網(wǎng)格化模擬鋪裝定位，由不規(guī)則向有規(guī)則模式轉(zhuǎn)化，以有序的方式解決無(wú)序的天花板安裝問(wèn)題。

3）花瓣?duì)畹孛娲u與背景地面磚通過(guò)45°互成余角完美鑲嵌，達(dá)到細(xì)膩無(wú)縫過(guò)渡的整磚效果。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

施工準(zhǔn)備→對(duì)稱(chēng)測(cè)量定位放線(xiàn)前建?！ㄟ^(guò)大堂天花吊桿定位布置圖引點(diǎn)確認(rèn)與之對(duì)稱(chēng)的地面勞倫黑金大理石塊鋪貼定位控制點(diǎn)→使用放樣機(jī)器人進(jìn)行定位操作→造型天花計(jì)算機(jī)自動(dòng)化放樣→GRG板測(cè)量、放線(xiàn)→鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層制作安裝→工廠(chǎng)加工制作→GRG板吊頂安裝→質(zhì)量驗(yàn)收→石材放樣→拼花鑲嵌→整體磨研

3.1 多變曲線(xiàn)造型面層高精度對(duì)稱(chēng)測(cè)量定位技術(shù)

在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)稱(chēng)測(cè)量定位前，建立對(duì)稱(chēng)面層裝飾裝修完整的BIM模型。隨后對(duì)裝飾裝修模型與其相關(guān)交集專(zhuān)業(yè)模型進(jìn)行碰撞檢查、多次綜合、優(yōu)化調(diào)整，最終確定對(duì)稱(chēng)面層定位點(diǎn)并進(jìn)行標(biāo)識(shí)，導(dǎo)出圖紙指導(dǎo)對(duì)稱(chēng)測(cè)量施工作業(yè)。

通過(guò)大堂天花吊桿定位布置圖（圖1）引點(diǎn)確認(rèn)與之對(duì)稱(chēng)的地面勞倫黑金大理石塊鋪貼定位控制點(diǎn)。平面圖上從左到右、從上到下依次排列對(duì)應(yīng)編號(hào)，天花吊桿定位控制點(diǎn)從1開(kāi)始排列至31，與之對(duì)應(yīng)的地面勞倫黑金大理石塊鋪貼定位控制點(diǎn)從1'到31'。

圖1 對(duì)稱(chēng)測(cè)量定位放線(xiàn)

根據(jù)裝飾模型及現(xiàn)場(chǎng)建筑平面控制點(diǎn)，安排2名技術(shù)施工人員使用放樣機(jī)器人進(jìn)行平面定位放線(xiàn)工作，步驟如下：

1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)建筑平面控制點(diǎn)，架設(shè)并調(diào)試儀器設(shè)備。

2）在配套的平板設(shè)備中，選擇裝飾吊桿模型的已定控制點(diǎn)，同時(shí)將配套的平板設(shè)備與手持棱鏡進(jìn)行匹配綁定，技術(shù)施工人員手持棱鏡與配套的平板設(shè)備，通過(guò)放樣機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別及跟蹤棱鏡位置，并將定位信息實(shí)時(shí)反饋到配套的平板設(shè)備中，技術(shù)施工人員便可根據(jù)配套的平板設(shè)備的指示定位信息進(jìn)行移動(dòng)，直至找到地面勞倫黑金大理石塊鋪貼定位控制點(diǎn)，工人使用油漆進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

3）通過(guò)激光水準(zhǔn)儀，從地面定位點(diǎn)，投射引線(xiàn)確定天花定位吊桿控制點(diǎn)位置。

4）放線(xiàn)后進(jìn)行復(fù)核，對(duì)于室內(nèi)裝飾裝修工程中不規(guī)則形體施工放線(xiàn)測(cè)量作業(yè)必須符合一級(jí)精度等級(jí)。

5）從不規(guī)則花瓣?duì)畹孛驿佡N定位控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)天花定位吊桿控制點(diǎn)，地對(duì)天投射引線(xiàn)確定與之對(duì)稱(chēng)的位置。

3.2 造型天花計(jì)算機(jī)自動(dòng)化放樣

計(jì)算機(jī)圖形放樣系統(tǒng)通過(guò)板材造型、板材吊桿位置關(guān)系等數(shù)據(jù)錄入信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖形模塊通過(guò)板材中心、板材邊緣點(diǎn)、相鄰板材重置進(jìn)行繪制編輯。在多變曲線(xiàn)板材安裝前，把已編輯成形的圖形模塊按1∶1尺寸輸出打印備用。天花板的外形輪廓為多變曲線(xiàn)，根據(jù)板材與吊桿的關(guān)系分布位置特點(diǎn)，板材以吊桿為中心向四周呈多變線(xiàn)形分布（圖2），采用嵌套搜索法決定平面輪廓。

圖2 多變曲線(xiàn)塊材放樣

吊桿的設(shè)計(jì)位置和相應(yīng)板材平面多變曲線(xiàn)的造型特點(diǎn)決定平面外形關(guān)鍵點(diǎn)。通過(guò)極坐標(biāo)法，找出每塊板材最北、最南、最東、最西的X與Y極值點(diǎn)。采用嵌套搜索法分別決定外形的其他關(guān)鍵點(diǎn)。由決定外形輪廓的外形關(guān)鍵點(diǎn)繪制輪廓，這樣外形輪廓也就自動(dòng)生成了。采用“面域拉伸法”使平面圖形向立面圖形轉(zhuǎn)換，再通過(guò)拉伸此面域創(chuàng)建擠壓實(shí)體，多變曲線(xiàn)模塊出樣。

通過(guò)采用嵌套搜索法決定平面輪廓，面域拉伸法實(shí)現(xiàn)三維轉(zhuǎn)換等計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算、圖形建模，完成多變曲線(xiàn)造型板材放樣。解決平面多變曲線(xiàn)造型天花板圖形拼接安裝的點(diǎn)、線(xiàn)、面流暢性連接。

3.3 多變曲線(xiàn)造型面層對(duì)稱(chēng)性鋪裝施工技術(shù)

在鋪貼前，石材根據(jù)天花板放樣圖進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)化面層對(duì)稱(chēng)放樣，確保工程立體空間內(nèi)上下面層平面多變曲線(xiàn)的點(diǎn)、線(xiàn)、面對(duì)應(yīng)重疊效果。對(duì)顏色、紋理、圖案有拼接要求的石材，在鋪設(shè)前先試拼。板塊間縫隙按規(guī)范要求不應(yīng)大于1 mm，試拼后按其位置編號(hào)，然后按編號(hào)放整齊。在平整的施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行板塊試拼工作。

塊材拼花根據(jù)放樣機(jī)器人，對(duì)天花定位吊桿控制點(diǎn)與之對(duì)應(yīng)的已知地面勞倫黑金大理石塊鋪貼定位控制點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域發(fā)散鋪裝?，斞琶S大理石為下部花紋，邊緣底部控制線(xiàn)向上放樣45°；勞倫黑金大理石為上部花紋，邊緣底部控制線(xiàn)向下放樣45°。上部花紋與下部花紋通過(guò)45°互成余角進(jìn)行多變曲線(xiàn)拼花鑲嵌（圖3），完成區(qū)域塊內(nèi)塊材拼花。鋪貼石材后，通過(guò)“粗磨—中磨—細(xì)磨—拋光”的整體磨研工序并檢驗(yàn)合格后，全面進(jìn)行晶硬處理。

圖3 互成余角鑲嵌原理展示

4 結(jié)語(yǔ)

在施工中，專(zhuān)門(mén)對(duì)天花與地面相輝映裝飾藝術(shù)的工藝研究較少，其中大部分的施工工藝都是普通的室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)施工，特別是對(duì)醫(yī)院天花與地面相輝映裝飾施工工藝所作出的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)幾乎為零。多變曲線(xiàn)造型面層高精度對(duì)稱(chēng)施工關(guān)鍵技術(shù)通過(guò)放樣機(jī)器人等設(shè)備進(jìn)行高精度測(cè)量放線(xiàn)，從地面定位點(diǎn)對(duì)天花投射引線(xiàn)，確定吊桿定位控制點(diǎn)，以點(diǎn)帶面解決天花與地面空間對(duì)稱(chēng)性造型的精確安裝難題；應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多線(xiàn)曲線(xiàn)板材的自動(dòng)化放樣，安裝一次到位；通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化塊材放樣，上、下部塊材45°互成余角完成多變曲線(xiàn)塊材拼花鑲嵌，整磚效果好，減少耗材，符合節(jié)材、環(huán)保、綠色施工要求。該施工關(guān)鍵技術(shù)有效解決了對(duì)稱(chēng)面層高精度施工存在的施工進(jìn)度與質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保、安全可靠等技術(shù)難題。確保了對(duì)稱(chēng)面層的施工質(zhì)量，提高了施工效率，節(jié)約了施工成本，得到了業(yè)主、監(jiān)理和設(shè)計(jì)單位的一致好評(píng)，為后續(xù)類(lèi)似的多變曲線(xiàn)造型面層高精度施工提供了良好的借鑒，具有一定的推廣意義。