多變曲線造型面層高精度對稱施工關(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

隨著我國裝配式建筑進程的發(fā)展，裝配式裝修在我國也將成為趨勢，裝配式裝修產(chǎn)業(yè)化將會有廣闊的應(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。天花與地面相輝映裝飾藝術(shù)這個概念，更多是在室內(nèi)裝飾設(shè)計中表現(xiàn)出來，其中對重要元素進行運用，在既能滿足建設(shè)功能性理念的同時，又能豐富室內(nèi)裝飾藝術(shù)的視覺感受。裝配式對稱面層裝飾施工工藝的創(chuàng)新研發(fā)將向著節(jié)材、環(huán)保、簡便化方向發(fā)展。針對以上問題，如何通過創(chuàng)新工藝，探索多變曲線造型面層高精度對稱施工的新工藝、新技術(shù)，是造型面層對稱施工的難點[1-8]。

1 工程概況

以某醫(yī)院某樓改擴建工程為例，該樓總建筑面積約3.95萬 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 m2，耐火等級一級。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天花板與之對稱的不規(guī)則拼花工藝是本工程的重中之重，因涉及醫(yī)院的門面，所以對稱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沖擊效果及裝飾裝修外觀質(zhì)量。

2 工程重、難點

1）通過放樣機器人等設(shè)備進行高精度測量放線，從不規(guī)則花瓣狀地面磚定位點，地對天投射引線確定天花花瓣狀LED燈與之造型對稱的位置。

2）使用BIM等先進軟件對與天花花瓣狀LED燈相接的不規(guī)則天花板進行可變曲線放樣定板、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序的天花板安裝問題。

3）花瓣狀地面磚與背景地面磚通過45°互成余角完美鑲嵌，達到細膩無縫過渡的整磚效果。

3 施工工藝流程及操作要點

施工準備→對稱測量定位放線前建模→通過大堂天花吊桿定位布置圖引點確認與之對稱的地面勞倫黑金大理石塊鋪貼定位控制點→使用放樣機器人進行定位操作→造型天花計算機自動化放樣→GRG板測量、放線→鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層制作安裝→工廠加工制作→GRG板吊頂安裝→質(zhì)量驗收→石材放樣→拼花鑲嵌→整體磨研

3.1 多變曲線造型面層高精度對稱測量定位技術(shù)

在現(xiàn)場對稱測量定位前，建立對稱面層裝飾裝修完整的BIM模型。隨后對裝飾裝修模型與其相關(guān)交集專業(yè)模型進行碰撞檢查、多次綜合、優(yōu)化調(diào)整，最終確定對稱面層定位點并進行標識，導(dǎo)出圖紙指導(dǎo)對稱測量施工作業(yè)。

通過大堂天花吊桿定位布置圖（圖1）引點確認與之對稱的地面勞倫黑金大理石塊鋪貼定位控制點。平面圖上從左到右、從上到下依次排列對應(yīng)編號，天花吊桿定位控制點從1開始排列至31，與之對應(yīng)的地面勞倫黑金大理石塊鋪貼定位控制點從1'到31'。

圖1 對稱測量定位放線

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

1）根據(jù)現(xiàn)場建筑平面控制點，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，同時將配套的平板設(shè)備與手持棱鏡進行匹配綁定，技術(shù)施工人員手持棱鏡與配套的平板設(shè)備，通過放樣機器人進行自動識別及跟蹤棱鏡位置，并將定位信息實時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行移動，直至找到地面勞倫黑金大理石塊鋪貼定位控制點，工人使用油漆進行標識。

3）通過激光水準儀，從地面定位點，投射引線確定天花定位吊桿控制點位置。

4）放線后進行復(fù)核，對于室內(nèi)裝飾裝修工程中不規(guī)則形體施工放線測量作業(yè)必須符合一級精度等級。

5）從不規(guī)則花瓣狀地面鋪貼定位控制點對應(yīng)天花定位吊桿控制點，地對天投射引線確定與之對稱的位置。

3.2 造型天花計算機自動化放樣

計算機圖形放樣系統(tǒng)通過板材造型、板材吊桿位置關(guān)系等數(shù)據(jù)錄入信息來實現(xiàn)。圖形模塊通過板材中心、板材邊緣點、相鄰板材重置進行繪制編輯。在多變曲線板材安裝前，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，根據(jù)板材與吊桿的關(guān)系分布位置特點，板材以吊桿為中心向四周呈多變線形分布（圖2），采用嵌套搜索法決定平面輪廓。

圖2 多變曲線塊材放樣

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

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

3.3 多變曲線造型面層對稱性鋪裝施工技術(shù)

在鋪貼前，石材根據(jù)天花板放樣圖進行計算機自動化面層對稱放樣，確保工程立體空間內(nèi)上下面層平面多變曲線的點、線、面對應(yīng)重疊效果。對顏色、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，然后按編號放整齊。在平整的施工現(xiàn)場內(nèi)進行板塊試拼工作。

塊材拼花根據(jù)放樣機器人，對天花定位吊桿控制點與之對應(yīng)的已知地面勞倫黑金大理石塊鋪貼定位控制點進行區(qū)域發(fā)散鋪裝。瑪雅米黃大理石為下部花紋，邊緣底部控制線向上放樣45°；勞倫黑金大理石為上部花紋，邊緣底部控制線向下放樣45°。上部花紋與下部花紋通過45°互成余角進行多變曲線拼花鑲嵌（圖3），完成區(qū)域塊內(nèi)塊材拼花。鋪貼石材后，通過“粗磨—中磨—細磨—拋光”的整體磨研工序并檢驗合格后，全面進行晶硬處理。

圖3 互成余角鑲嵌原理展示

4 結(jié)語

在施工中，專門對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)計施工，特別是對醫(yī)院天花與地面相輝映裝飾施工工藝所作出的經(jīng)驗總結(jié)幾乎為零。多變曲線造型面層高精度對稱施工關(guān)鍵技術(shù)通過放樣機器人等設(shè)備進行高精度測量放線，從地面定位點對天花投射引線，確定吊桿定位控制點，以點帶面解決天花與地面空間對稱性造型的精確安裝難題；應(yīng)用計算機技術(shù)實現(xiàn)多線曲線板材的自動化放樣，安裝一次到位；通過計算機自動化塊材放樣，上、下部塊材45°互成余角完成多變曲線塊材拼花鑲嵌，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)有效解決了對稱面層高精度施工存在的施工進度與質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保、安全可靠等技術(shù)難題。確保了對稱面層的施工質(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)計單位的一致好評，為后續(xù)類似的多變曲線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。