CAD三維在園林建筑施工中的應(yīng)用

劉付東標(biāo)，夏春華，孫會強(qiáng)(.廣東海洋大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣東湛江54088;.廣東海洋大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)部，廣東湛江54088)

傳統(tǒng)的建筑工程圖包括總說明、總平面圖、建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖、設(shè)備施工圖等，其中建筑施工圖(簡稱“建施”)和結(jié)構(gòu)施工圖(簡稱“結(jié)施”)具有圖紙齊全，表達(dá)準(zhǔn)確，要求具體的特點(diǎn)，是指導(dǎo)建筑施工的重要二維圖紙，一套簡單的房屋施工圖有幾十張圖紙，一套大型復(fù)雜的建筑物甚至有幾百張圖紙［1－2］。園林建筑是建筑學(xué)的一個分支，所用的鋼筋、水泥、沙石和木料等材料與建筑項(xiàng)目基本相同［3］。園林建筑施工同樣需要具有較高專業(yè)水平的建施和結(jié)施圖紙，非專業(yè)人員難以看懂，對于決策者和業(yè)主而言，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是無法了解，投標(biāo)和施工過程的建筑結(jié)構(gòu)無法進(jìn)行展示、溝通和評價。為了解決這個問題，通過二維平面(建施和結(jié)施)施工圖及其三維設(shè)計的CAD專家操作模式［4］建立三維結(jié)構(gòu)施工圖，為設(shè)計者－決策者－施工人員－業(yè)主提供一個公用平臺和界面，給予設(shè)計者園林建筑設(shè)計藝術(shù)思想動力，令決策者了解其內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)，便于施工人員全方位進(jìn)行指導(dǎo)施工，幫助業(yè)主可以了解施工的材料規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量和空間分布狀況等，其內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)只要通過打開CAD的.dwg文件就可以讓專業(yè)和非專業(yè)人士觀看，各方共同協(xié)商以最大的滿意度建立共同參與管理及其分工合作的機(jī)制，以保證施工質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)工程。筆者以園林辦公樓(含有樓、樓梯和亭)的地基→基礎(chǔ)→柱→橫梁→頂部用CAD三維結(jié)構(gòu)圖指導(dǎo)施工為實(shí)例進(jìn)行探究，可以減少二維圖紙數(shù)量，具有易懂、準(zhǔn)確、高效、直觀和真實(shí)性強(qiáng)，以任意角度觀察局部或整體建筑等特點(diǎn)，為我國推廣CAD三維結(jié)構(gòu)圖指導(dǎo)園林建筑施工提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 園林辦公樓設(shè)計說明與施工主要技術(shù)參數(shù)(表1)

表1 施工主要技術(shù)參數(shù)

續(xù)表1

2 施工總過程

園林辦公樓的施工首先根據(jù)總平面圖和建筑平面圖(圖1，均以cm為單位，下同)，對施工現(xiàn)場地面進(jìn)行清理和找平，確定室外零標(biāo)高點(diǎn)±0.000，從施工現(xiàn)場地面的定點(diǎn)放線→定位軸線→挖基坑→基礎(chǔ)施工→到地上部分施工(一樓和樓梯)→亭子等的施工過程。現(xiàn)以傳統(tǒng)的二維施工圖紙［2］為基礎(chǔ)，創(chuàng)建三維結(jié)構(gòu)施工圖，重點(diǎn)是用三維結(jié)構(gòu)施工圖及其動態(tài)觀察顯示(.dwg文件)相結(jié)合對園林辦公樓進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)施工，具體施工過程如下:

2.1 基坑定點(diǎn)、放線與挖土方施工 在完成建筑平面圖現(xiàn)場基礎(chǔ)樁定點(diǎn)放線的同時，對定位軸線樁(離基礎(chǔ)樁點(diǎn)200 cm)確定并作標(biāo)記，縱向中軸線樁分別為:①②③④⑤⑥(圖1)，橫向中軸線樁分別為:?????，對需要挖掘的基坑進(jìn)行定點(diǎn)和放線，并用石灰粉作標(biāo)記線，向下垂直挖基坑的深度樓基礎(chǔ)為－110 cm，樓梯基礎(chǔ)為－62 cm，寬度見圖2所示或者參照表1，樓基礎(chǔ)為井格基礎(chǔ)［6］。

2.2 基礎(chǔ)橫梁(圍欄)和柱的施工 挖好基坑后，人工或機(jī)械夯實(shí)基坑底部，在樓基坑先將碎石和濕砂混合填充并夯實(shí)，人工地基厚度為15 cm;然后澆筑C20混凝土振搗密實(shí)并找平，墊層厚度為15 cm;樓梯基坑夯實(shí)底部后直接澆筑C20混凝土振搗密實(shí)并找平，墊層厚度為12 cm。當(dāng)混凝土硬化后，采用地面的中軸線樁進(jìn)行樁的定點(diǎn)放線，確定各樁中心點(diǎn)并彈線確定安裝基礎(chǔ)梁(圍欄)模板的位置，先安裝基礎(chǔ)梁模板，然后根據(jù)建筑(樓、樓梯和亭)的鋼筋結(jié)構(gòu)總圖(圖3)的基礎(chǔ)鋼筋安裝基礎(chǔ)梁鋼筋，澆筑C30混凝土振搗密實(shí)并找平，當(dāng)基礎(chǔ)梁的混凝土硬化后，定點(diǎn)放線并彈線確定基礎(chǔ)柱的中心和柱模板位置，先安裝基礎(chǔ)柱鋼筋，后安裝模板，然后澆筑C30混凝土振搗密實(shí)，用麻袋覆蓋和噴水相結(jié)合保養(yǎng)混凝土(下同)，28～30 d后，在地面填充土或砂并找平，完成基礎(chǔ)施工(圖4)。

2.3 樓柱和樓梯柱的施工 在樓和樓梯基礎(chǔ)柱上方平面，彈線定位樓柱和樓梯柱安裝模板的位置，按三維結(jié)構(gòu)施工圖(圖5)在樓和樓梯基礎(chǔ)柱的主筋繼續(xù)焊接螺紋鋼延伸向上作為樓柱和樓梯柱的主筋，并用鐵絲綁扎固定箍筋，接著安裝柱模板，將模板用柱箍(木條規(guī)格底3 cm，高6 cm)固定，在柱模板四周上方1/4處用4根木條(直徑為6 cm)支撐固定柱模板，并準(zhǔn)確定位柱中心點(diǎn)與圖紙一致。檢查正確后，澆筑C40混凝土振搗密實(shí)并進(jìn)行保養(yǎng)，完成樓柱和樓梯柱的施工(圖5)。

2.4 樓梯模板和鋼筋的施工 樓梯柱澆筑混凝土10～15 d后，將樓梯地面壓實(shí)并找平，安裝樓梯腳手架，腳手架頂部用規(guī)格為8 cm×8 cm×150 cm木條(下同)支撐模板，先安裝樓梯平臺橫梁的模板，然后安裝樓梯及樓梯平臺的模板，接著安裝鋼筋并用鐵絲固定后，最后才安裝樓梯的踢面［6］模板，完成樓梯模板和鋼筋的施工(圖6)。

2.5 樓橫梁、樓板、樓梯的施工 樓地面施工參照樓梯地面施工2.4，根據(jù)表1施工技術(shù)參數(shù)、三維結(jié)構(gòu)圖的圖3、圖7和圖8進(jìn)行指導(dǎo)施工，先安裝腳手架，然后安裝樓橫梁和樓板的模板，按圖7結(jié)構(gòu)施工圖安裝鋼筋和用鐵絲將它們固定，完成樓腳手架、橫梁、樓板的模板和鋼筋施工(圖8);檢查安裝符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)無誤后，然后將從樓梯下方(或從樓左側(cè))開始澆筑C30混凝土振搗密實(shí)并找平，對混凝土進(jìn)行覆蓋噴水保養(yǎng)，完成樓橫梁、樓板和樓梯的施工。

2.6 亭柱的施工 為了使樓柱和亭柱的主筋焊接相連，具有抗風(fēng)和抗震的堅固結(jié)構(gòu)，同時因樓柱(40 cm×40 cm)和亭柱(25 cm×25 cm)規(guī)格不同，因此將樓柱鋼筋向內(nèi)折彎角度中間主筋為17°，4個角為24°，分別與亭柱對應(yīng)主筋焊接，并將亭主筋底部與樓板表面接觸(圖3、圖9)，樓板澆筑混凝土完成施工后28～30 d，在樓面彈線定位亭柱中心點(diǎn)和模板位置，安裝亭柱主筋和箍筋并用鐵絲固定后，安裝亭柱模板，將亭柱模板用柱箍固定，然后在柱模板四周上方1/4處用4根木條支撐固定亭柱模板(方法參照樓柱模板固定)，檢查鋼筋和模板安裝正確后，澆筑C40混凝土振搗密實(shí)并保養(yǎng)，完成亭柱的施工(圖10)。

2.7 亭橫梁和亭頂?shù)氖┕?亭腳手架安裝請參照樓腳手架的安裝，先安裝亭橫梁及亭頂斜梁的模板，然后安裝亭頂板的模板，鋼筋安裝順序與模板安裝順序相同，檢查模板和鋼筋安裝正確后(圖11)，澆筑C30混凝土振搗密實(shí)(澆筑順序與模板安裝順序相同)并保養(yǎng)，完成亭橫梁和亭頂?shù)氖┕ぁ?/p>

2.8 模板拆除，墻體、亭下設(shè)施、樓頂和樓梯欄桿的施工 澆筑亭頂?shù)幕炷两?jīng)過60～80 d，其混凝土強(qiáng)度達(dá)到拆模強(qiáng)度后，方可拆模板，樓模板拆除順序?yàn)橹鷺前濉簜?cè)板→梁底板，亭拆模順序?yàn)橹敯濉绷簜?cè)板→斜梁底板→橫梁側(cè)板→橫梁底板，樓梯拆模順序是梯級板(踢面板)→梯級側(cè)板→梯板底板［5］，拆除和清理模板后，根據(jù)三維施工圖(圖12)標(biāo)注的尺寸(外墻為18墻、亭底面與樓面高差+15 cm，亭凳子高為42 cm，寬為40 cm，樓頂欄桿和樓梯欄桿高均為83 cm)和材料分別對一樓墻體、亭下設(shè)施、樓頂欄桿和樓梯欄桿逐一進(jìn)行施工，完成園林辦公樓的主體施工。

3 CAD三維在園林建筑施工中的應(yīng)用前景

CAD目前主要用于平面方案的設(shè)計和在二維的平面中設(shè)計的空間實(shí)體［7］，園林建筑結(jié)構(gòu)施工圖也是將設(shè)計結(jié)果按正投影繪制成二維圖樣以指導(dǎo)施工［2］，花費(fèi)大量的設(shè)計人員從事施工圖的繪制工作。為了提高設(shè)計和施工效率，實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計和二維或者三維出圖，可以將大批的設(shè)計人員從繁重的二維施工圖制圖工作解放出來［8］，同時采用CAD動態(tài)觀察(用3do命令)模擬現(xiàn)場施工，以任何角度去觀察局部或全局園林辦公樓的施工對象，對建筑的模板、主筋、箍筋和混凝土等，它們的數(shù)量、排列和空間位置等一覽無余，特別是它們之間的相互連接或者交叉部分的空間排列是二維施工圖難以表達(dá)的，而CAD三維結(jié)構(gòu)施工圖不但可以準(zhǔn)確顯示結(jié)構(gòu)物的體型變化規(guī)律，多方位地觀察結(jié)構(gòu)物的各部位形態(tài)，很直觀地看出各構(gòu)件的相互關(guān)系和干擾狀況［9］，更有利于準(zhǔn)確指導(dǎo)施工。

采用CAD建筑平面圖和CAD三維結(jié)構(gòu)施工圖及其以動態(tài)觀察建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行指導(dǎo)園林建筑施工，可以減少二維圖紙數(shù)量，具有易懂、準(zhǔn)確、高效、直觀和真實(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，施工時與設(shè)計者和業(yè)主共同溝通，使人有一種身臨其境的真實(shí)感，在與用戶單位交流時亦有一個良好的界面［10］，在投標(biāo)中能展示園林建筑的鋼筋結(jié)構(gòu)，全方位對建筑構(gòu)件和材料進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)注和工程量的計算，同時對提高園林建筑工程施工質(zhì)量的監(jiān)控作用，顯示出極大的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。

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