复杂非线性多曲面高空观景台装饰建造方法

技术领域

本发明涉及建筑观景台施工技术领域，尤其涉及复杂非线性多曲面高空观景台装饰建造方法。

背景技术

高空餐厅的设计面临众多技术挑战和设计矛盾，这些主要包括复杂的结构形态、有限的建筑空间、超长超宽檐下空间施工的高难度，以及各种异形构件如单曲、双曲超高倾斜玻璃幕墙、多曲面GRC外挂板、空间行架等的精度要求和加工难度。

建筑的结构形态复杂，特别是其屋面为双曲接地屋面，且建筑边线为自由曲线，这就需要对成型效果进行严格控制，一方面，这种复杂的非线性多曲面设计给结构的稳定性和安全性带来挑战；另一方面，由于现场施工水平和现有可借鉴的设计经验难以满足这种高标准，因此，对于这种柔性地表建筑的造型需求，需要进行深入的研究和实验。

高精度的施工工艺和特殊的材料需求也是一大难题，特别是如何处理异形构件，如单曲、双曲超高倾斜玻璃幕墙、多曲面GRC外挂板等，这些都需要非常精准的加工和定位，另外，由于建筑空间有限，超长超宽檐下空间对结构施工的挑战性也相当大，在设计上，高空餐厅还需要解决如何在限制条件下最大化视野和美观性，同时也要考虑环境可持续性和生态兼容性。

发明内容

基于上述目的，本发明提供了复杂非线性多曲面高空观景台装饰建造方法。

复杂非线性多曲面高空观景台装饰建造方法，包括以下步骤：

S1：景观片石铺装微种植双曲上人屋面施工；

S2：异形超长悬挑复杂曲面檐下清水混凝土GRC板安装；

S3：檐下受限空间超高倾斜异形玻璃幕墙施工；

S4：单曲叠拼翼展形干挂石材大楼梯施工；

其中，该方法利用BIM技术与全站仪和雕刻机技术，进行各部分的精细测量、设计深化和施工控制，通过BIM模型，与现场三维扫描结果和GPS测量仪结合，确保建造元素准确地对应其理论模型，并实现与自然环境的融合。

进一步的，所述S1具体包括：

S11：使用GPS测量仪在预定区域内进行精确的现场打点，每一点间距不超过1米；

S12：在每个GPS标定点处，制作一个10cm x 10cm x 10cm的水泥砂浆块，以标定该点的具体标高；

S13：使用激光水平仪连接各水泥砂浆标高点，形成一个准确的三维网络，屋面的高度差不超过1cm；

S14：根据三维网络，采用“不规则景观片石铺贴”技术，使用不小于30cm x 30cm尺寸的自然石片进行铺装，所有石片的厚度统一为3cm，边缘处理为微弧；

S15：在石片之间预留1cm-2cm的缝隙，缝隙内填充优质土壤，土壤的pH值控制在6-7之间；

S16：在土壤填充完毕后，进行微种植，选用耐寒、耐旱、耐踩的植物，以不超过10cmx 10cm的种植间距进行种植；

S17：种植后采用滴灌系统进行灌溉，每个滴灌点的间距不超过50cm，以确保整个微种植区域得到均匀的水分；

S18：对整个景观片石铺装微种植双曲上人屋面进行30天的观察和维护，以确保植物生长良好，并进行必要的修剪和施肥。

进一步的，所述S1的在景观片石铺装微种植双曲上人屋面施工中，采用犀牛软件进行深化设计，并利用该软件导出材料表。

进一步的，所述采用犀牛软件进行深化设计具体包括：

基于犀牛软件对预定的双曲上人屋面设计进行第一三维建模，使各曲面、角度和接缝符合设计要求，第一三维建模包括对景观片石和填土微种植区域的划分，在犀牛软件中应用建模算法，模拟景观片石和微种植植物的物理特性，包括负荷分布、水分透过性和热传导性；

在犀牛软件内部，进行模拟分析，以确定最佳的石材切割方案和植物种植密度，利用犀牛软件的材料和成本估算功能，导出材料表。

进一步的，所述犀牛软件生成的三维模型和材料表，导出为与施工现场兼容的文件格式，以便进行全站仪定位和材料采购，所述材料表不仅列出了所需材料的数量，还根据地域和季节性需求对植物种子进行分类和推荐。

进一步的，所述S2具体包括：

S21：预制设计与优化，在BIM软件环境中，对预定的异形超长悬挑复杂曲面檐下进行第二三维建模，该第二三维建模包括GRC板的具体尺寸、形状、和预定的安装位置；

S22：模拟与分析，利用BIM软件内置的结构和物理模拟工具，对GRC板在悬挑状态下的结构稳定性、风压和热传导进行模拟分析，模型确认无误后，从BIM软件中导出所需的GRC板生产数据，包括板的尺寸、形状、切割角度以及安装孔位置；

S23：全站仪测量，在施工现场，运用全站仪对预定的GRC板安装位置进行精确测量，并与BIM模型数据进行对比，确保数据一致性，根据从BIM软件导出的生产数据，进行GRC板的预制生产，GRC板生产时，利用雕刻机对每块板块进行开模工作，以提高产品的加工精度；

S24：现场定位与安装，GRC板运抵施工现场后，使用全站仪进行定位测量，通过与BIM模型进行数据匹配，确保每块GRC板都能准确地安装在预定位置。

进一步的，所述S3具体包括：

S31：预建模与分析，利用BIM软件，对预期的超高倾斜异形玻璃幕墙进行第三三维建模，使用BIM内置的分析工具进行结构稳定性、风压模拟；

S32：施工计划与物料清单，从BIM模型中导出完整的材料清单，包括玻璃板的大小、形状、厚度，依据BIM模型，规划出施工的步骤和顺序；

S33：现场准备，在施工现场，使用全站仪进行三维扫描，以获取现场的测量数据，将全站仪获取的数据与BIM模型进行对比，检查是否需要进行调整；

S34：空间定位与安装，在檐下的受限空间内，设置辅助葫芦系统，提升和定位玻璃板，在辅助葫芦将玻璃板提升到预定位置之前，使用全站仪进行再次测量，以确保精确安装，依据全站仪和BIM模型的数据，利用辅助葫芦将玻璃板安装到预定的位置；

S35：利用犀牛软件对幕墙玻璃、龙骨及连接件进行深化设计，建立幕墙施工模型，用于导出材料表、提取坐标值、指导现场幕墙采购、加工及安装施工。

进一步的，所述S4具体包括：

S41：设计与模拟，使用专业的BIM软件进行单曲叠拼翼展形干挂石材大楼梯的第四三维建模，在BIM环境内，对石材的几何形状进行详细的分析和验证，确保其与整体设计和结构需求相符合；

S42：现场数据收集，使用徕卡三维扫描仪设备，在施工现场进行实时数据收集，将三维扫描数据导入到BIM模型中，进行数据校正和验证；

S43：石材几何尺寸导出，从经过验证的BIM模型中，导出石材的准确几何尺寸，根据几何尺寸，编制石材加工的工艺规范，包括切割角度、面积；

S44：工厂化生产，按照导出的工艺规范和几何尺寸，在工厂内采用数控机床进行石材的切割和加工，加工完成后，使用激光扫描仪进行尺寸和形状的检测；

S44：现场安装与验证，使用全站仪或类似设备在现场进行布点，以确定石材应被安装的准确位置，依据布点和BIM模型数据，进行石材的干挂安装，安装完成后，进行现场三维扫描，结果与BIM模型进行对比，以确保安装的准确性。

进一步的，所述单曲叠拼翼展形干挂石材大楼梯施工中，利用Rhino软件进行深化设计，并用于导出材料表。

本发明的有益效果：

本发明，不规则景观片石铺贴+缝隙填土微种植施工技术显著改善了上人屋面的施工质量和景观效果，通过精细控制水泥砂浆结合层的成型，不仅降低了石材铺贴的难度和提高了效率，还解决了平整度的问题，石材间缝隙的填土微种植技术进一步强化了屋面与自然环境的融合，实现了设计目标的高度一致性和景观的地景化，为高空餐厅与自然环境的和谐共生提供了有力支持。

本发明，异形超长悬挑复杂曲面檐下清水混凝土GRC外挂板施工技术，通过集成的BIM+全站仪+雕刻机技术，显著提高了生产和施工效率，同时降低了整体施工难度和成本，这种集成技术确保了外挂板幕墙系统的高精度和高质量，满足了设计上对于视野和景观画面的精细控制需求。

本发明，运用BIM+全站仪（三维扫描）定位技术和空间定位的安装方式，成功解决了异形玻璃幕墙在受限空间中的安装难题，提高了安装精度和降低了施工难度，对于楼梯的施工，采用单曲叠拼翼展形干挂石材大楼梯施工技术，降低了造价和提高了施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的建造方法流程示意图。

实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1所示，复杂非线性多曲面高空观景台装饰建造方法，包括以下步骤：

S1：景观片石铺装微种植双曲上人屋面施工；

S2：异形超长悬挑复杂曲面檐下清水混凝土GRC板安装；

S3：檐下受限空间超高倾斜异形玻璃幕墙施工；

S4：单曲叠拼翼展形干挂石材大楼梯施工；

其中，该方法利用BIM技术与全站仪和雕刻机技术，进行各部分的精细测量、设计深化和施工控制，通过BIM模型，与现场三维扫描结果和GPS测量仪结合，确保建造元素准确地对应其理论模型，并实现与自然环境的融合；

该方法特别适用于具有复杂非线性多曲面的高空观景台，解决了传统方法无法解决的多个技术难题，并使建筑装饰和自然环境达到高度的融合和视觉效果。

S1具体包括：

S11：使用GPS测量仪在预定区域内进行精确的现场打点，每一点间距不超过1米；

S12：在每个GPS标定点处，制作一个10cm x 10cm x 10cm的水泥砂浆块，以标定该点的具体标高，水泥砂浆的配比为水：水泥：砂 = 0.5：1：2；

S13：使用激光水平仪连接各水泥砂浆标高点，形成一个准确的三维网络，屋面的高度差不超过1cm；

S14：根据三维网络，采用“不规则景观片石铺贴”技术，使用不小于30cm x 30cm尺寸的自然石片进行铺装，所有石片的厚度统一为3cm，边缘处理为微弧；

S15：在石片之间预留1cm-2cm的缝隙，缝隙内填充优质土壤，土壤的pH值控制在6-7之间；

S16：在土壤填充完毕后，进行微种植，选用耐寒、耐旱、耐踩的植物，以不超过10cmx 10cm的种植间距进行种植；

S17：种植后采用滴灌系统进行灌溉，每个滴灌点的间距不超过50cm，以确保整个微种植区域得到均匀的水分；

S18：对整个景观片石铺装微种植双曲上人屋面进行30天的观察和维护，以确保植物生长良好，并进行必要的修剪和施肥；

通过以上具体的技术方案，不仅解决了上人“铺种屋面”的平整度问题，而且确保了屋面与自然环境的高度融合，该方案使用了精确的测量和控制技术，确保了所有工程活动的准确性和可行性。

S1的在景观片石铺装微种植双曲上人屋面施工中，采用犀牛软件进行深化设计，并利用该软件导出材料表。

采用犀牛软件进行深化设计具体包括：

基于犀牛软件对预定的双曲上人屋面设计进行第一三维建模，使各曲面、角度和接缝符合设计要求，第一三维建模包括对景观片石和填土微种植区域的划分，在犀牛软件中应用建模算法，模拟景观片石和微种植植物的物理特性，包括负荷分布、水分透过性和热传导性；

在犀牛软件内部，进行模拟分析，以确定最佳的石材切割方案和植物种植密度，利用犀牛软件的材料和成本估算功能，导出材料表，该材料表将包括所需的各种类型和尺寸的景观片石、土壤、微种植植物种子、灌溉系统元件和其他必要的施工材料。

犀牛软件生成的三维模型和材料表，导出为与施工现场兼容的文件格式，以便进行全站仪定位和材料采购，材料表不仅列出了所需材料的数量，还根据地域和季节性需求对植物种子进行分类和推荐。

在施工完成后，再次使用犀牛软件对完成的双曲上人屋面进行扫描和模型比对，以确保施工结果与设计方案在误差范围内。

S2具体包括：

S21：预制设计与优化，在BIM软件环境中，对预定的异形超长悬挑复杂曲面檐下进行第二三维建模，该第二三维建模包括GRC板的具体尺寸、形状、和预定的安装位置；

S22：模拟与分析，利用BIM软件内置的结构和物理模拟工具，对GRC板在悬挑状态下的结构稳定性、风压和热传导进行模拟分析，模型确认无误后，从BIM软件中导出所需的GRC板生产数据，包括板的尺寸、形状、切割角度以及安装孔位置；

S23：全站仪测量，在施工现场，运用全站仪对预定的GRC板安装位置进行精确测量，并与BIM模型数据进行对比，确保数据一致性，根据从BIM软件导出的生产数据，进行GRC板的预制生产，GRC板生产时，利用雕刻机对每块板块进行开模工作，以提高产品的加工精度；

S24：现场定位与安装，GRC板运抵施工现场后，使用全站仪进行定位测量，通过与BIM模型进行数据匹配，确保每块GRC板都能准确地安装在预定位置；

在GRC板安装过程中，持续运用BIM技术进行实时监控，如有误差立即进行调整，确保与设计模型的最大一致性，验收与文档，在所有GRC板安装完成后，进行最后的全站仪测量和与BIM模型的对比，以确保施工结果与设计方案在允许的误差范围内。同时，生成包括所有施工细节和材料用量的完整施工文档；

通过上述步骤，能够确保异形超长悬挑复杂曲面檐下的清水混凝土GRC板准确、高效地安装在预定位置，同时实现了高精度、高效率和高可持续性。这一权利要求的实施方案，相对于传统的安装方法，具有明显的技术优势和实用价值。

S3具体包括：

S31：预建模与分析，利用BIM软件，对预期的超高倾斜异形玻璃幕墙进行第三三维建模，使用BIM内置的分析工具进行结构稳定性、风压模拟；

S32：施工计划与物料清单，从BIM模型中导出完整的材料清单，包括玻璃板的大小、形状、厚度，依据BIM模型，规划出施工的步骤和顺序；

S33：现场准备，在施工现场，使用全站仪进行三维扫描，以获取现场的测量数据，将全站仪获取的数据与BIM模型进行对比，检查是否需要进行调整；

S34：空间定位与安装，在檐下的受限空间内，设置辅助葫芦系统，提升和定位玻璃板，在辅助葫芦将玻璃板提升到预定位置之前，使用全站仪进行再次测量，以确保精确安装，依据全站仪和BIM模型的数据，利用辅助葫芦将玻璃板安装到预定的位置；

S35：利用犀牛软件对幕墙玻璃、龙骨及连接件进行深化设计，建立幕墙施工模型，用于导出材料表、提取坐标值、指导现场幕墙采购、加工及安装施工。

在安装过程中，持续使用全站仪进行定位测量，以及BIM模型进行实时监控，确保与设计方案的一致性，所有玻璃板安装完成后，进行最后的全站仪测量和与BIM模型的对比，确保一切都在预定的误差范围内，生成包括所有施工细节和材料用量的完整施工文档。

通过上述过程，不仅能够确保玻璃幕墙准确地安装在预定位置，而且还能应对檐下受限空间带来的挑战。这样做可以大大提高施工的精度、效率和安全性。

S4具体包括：

S41：设计与模拟，使用专业的BIM软件进行单曲叠拼翼展形干挂石材大楼梯的第四三维建模，在BIM环境内，对石材的几何形状进行详细的分析和验证，确保其与整体设计和结构需求相符合；

S42：现场数据收集，使用徕卡三维扫描仪设备，在施工现场进行实时数据收集，将三维扫描数据导入到BIM模型中，进行数据校正和验证；

S43：石材几何尺寸导出，从经过验证的BIM模型中，导出石材的准确几何尺寸，根据几何尺寸，编制石材加工的工艺规范，包括切割角度、面积；

S44：工厂化生产，按照导出的工艺规范和几何尺寸，在工厂内采用数控机床进行石材的切割和加工，加工完成后，使用激光扫描仪进行尺寸和形状的检测；

S44：现场安装与验证，使用全站仪或类似设备在现场进行布点，以确定石材应被安装的准确位置，依据布点和BIM模型数据，进行石材的干挂安装，安装完成后，进行现场三维扫描，结果与BIM模型进行对比，以确保安装的准确性；

整合所有设计、生产和安装步骤的详细信息，生成完整的施工文档，通过专家评审或第三方验证，确保所有步骤和结果满足预定标准和质量要求。

单曲叠拼翼展形干挂石材大楼梯施工中，利用Rhino软件进行深化设计，并用于导出材料表。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明旨在涵盖落入权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。