一种异形双曲面建筑不锈钢光筒及施工方法

技术领域

本发明属于曲面建筑辅助照明技术领域，具体而言，涉及一种异形双曲面不锈钢光筒及施工方法。

背景技术

在过去的各类清水混凝土工程中，建筑构件一般都是平直的墙、板、柱或局部弧形的单体箱式构件，大体量圆弧构件少之又少，人们越来越不满足于原有以矩形或圆形为主要单元，竖向变化单一的建筑形式，开始在建筑形体上追求丰富化、多元化，异形曲面建筑和相应构件成为丰富建筑形式的必要元素。

通常异形曲面建筑的顶面为了满足其艺术造型需要，无法保证其自身的对外界自然光的采光强度，且容易导致室内光线条件不足，或者需要通过全天在室内进行开灯照明以增强室内的光线强度，来弥补室内光线的不足，如此长久以来容易造成大量不必要的资源浪费，同时，外界光源随着时间的变化，自然光线的光源角度也在发生着变化，因此更难以满足对异形曲面建筑对室内光线的需要。

现有技术中，通常采用光筒的结构形式以达到外界自然光线向室内引进从而改善室内光照强度的效果，而现有技术中的光筒结构普遍存在无法与曲面建筑结构相适配的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种异形双曲面不锈钢光筒及施工方法，能够与异形曲面建筑相适配，增强光筒内部的光源传导性，满足异形曲面建筑室内对光照的要求。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种异形双曲面不锈钢光筒，包括采光端、传输端和输出端，所述采光端包括采光罩、挡雨围板和光源进入通道，所述传输端包括多个钢结构单元拼接的光源收集通道，所述光源收集通道的内壁设置有导光层，所述传输端的顶端与所述采光端固定连接，所述输出端包括光源输出通道和内部壳体固定端，所述输出端的一端通过所述内部壳体固定端与建筑内层曲面壳体固定连接，所述光源收集通道的内部顶面设置有凹槽，所述凹槽内部设置有应急上照灯，所述光源收集通道内部还设置有筒灯。

本发明提供的一种异形双曲面不锈钢光筒的技术效果如下：通过设置采光端用于通过光源进入通道对外部自然光线进行采集和导入，通过设置传输端用于将导入的光线通过光源收集通道进行反射传导，通过设置输出端，用于通过光源输出通道将传导的光线射入至建筑内，为建筑内提供照明；通过设置采光罩用于方便对不同时段不同角度的阳光进行采集导入；通过设置挡雨围板用于防止雨水进入光筒内部，通过设置钢结构单元，用于模块化拼装构建光源收集通道，方便安装和施工；通过设置导光层，用于加强光照的反射传导；通过设置应急上照灯用于方便对光筒内部进行维护，通过设置筒灯用于在夜间对光筒提供光源为建筑内提供照明。

在上述技术方案的基础上，本发明的一种异形双曲面不锈钢光筒还可以做如下改进:

其中，所述输出端底端与所述挡雨围板的顶端通过螺栓固定连接，所述输出端与所述挡雨围板之间设置有密封垫，所述挡雨围板的底板上开设有锚孔，所述锚孔用于与建筑外层曲面壳体外壁进行固定，所述光源进入通道通过外部壳体固定端与建筑外层曲面壳体内壁固定连接，所述外部壳体固定端包括第一内固法兰盘、第一内固法兰和第一橡胶垫片。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置外部壳体固定端，用于连接光源收集通道的末端与光源输出通道。

进一步的，所述第一内固法兰盘一端与所述建筑外层曲面壳体的内壁焊接固定，所述第一内固法兰盘的另一端与所述第一内固法兰之间通过螺栓固定连接，所述第一内固法兰盘与所述第一内固法兰之间设置有橡胶垫片和横纵筋板，所述横纵筋板用于加强所述第一内固法兰盘与所述第一内固法兰之间的牢固度，所述第一橡胶垫片用于密封和缓冲连接应力。

进一步的，所述钢结构单元包括两端的连接法兰以及中部的支撑筋板，所述支撑筋板包括支撑筋，内壁和外壁，所述钢结构单元之间通过所述连接法兰螺栓固定拼接构成所述光源收集通道，所述光源收集通道的末端通过所述内部壳体固定端与建筑内层曲面壳体的外壁固定连接构成所述光源输出通道，所述内部壳体固定端包括第二内固法兰盘、第二内固法兰和第二橡胶垫片。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置内部壳体固定端用于固定连接光源进入通道与光源收集通道；通过设置支撑筋板用于加固不锈钢光筒，构建光源收集通道。

进一步的，所述第二内固法兰盘的一端与所述建筑内层曲面壳体的外壁焊接固定，所述第二内固法兰盘与所述第二内固法兰之间通过螺栓固定连接，所述第二内固法兰盘与所述第二内固法兰之间同样设置有横纵筋板，所述第二内固法兰的另一端用于与所述钢结构单元上的所述连接法兰进行螺栓固定连接。

进一步的，所述导光层与所述光源收集通道的内壁固定连接，所述导光层包括基质层、增强反射层和保护层，所述增强反射层上环绕设置有多组光纤导条，所述光纤导条用于加强所述光源收集通道的导光性。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置导光层用于加强光源收集通道内部光源的传导性，进一步降低光源传导的损耗。

本发明提供一种异形双曲面建筑不锈钢光筒施工方法，包括以下步骤：

S10：在异形双曲面建筑顶部的外壳体和内壳体上打通预留通道，并埋设连接焊柱；

S20：根据预留通道尺寸对通道内光筒进行分段式拼装设计，将不锈钢光筒分化为各个结构单元并建立对应的结构模型；

S30：利用BIM技术虚拟模拟光筒各结构单元的拼装过程，确定各结构单元符合安装标准后进行定制生产；

S40：确保各结构单元的准确性后，对通道内的不锈钢光筒进行实装。

在上述技术方案的基础上，本发明的一种异形双曲面建筑不锈钢光筒施工方法还可以做如下改进:

进一步的，所述在异形双曲面建筑顶部的外壳体和内壳体上打通预留通道，并埋设连接焊柱的具体步骤包括：

第一步：根据建筑设计图确定好需要预留的光筒通道尺寸；

第二步：根据确定好的尺寸对建筑外层曲面壳体和建筑内层曲面壳体进行测量打孔；

第三步：在建筑曲面壳体内外端的开孔周围开设槽体并预埋固定焊柱。

进一步的，所述根据预留通道尺寸对通道内光筒进行分段式拼装设计，将不锈钢光筒分化为各个结构单元并建立对应的结构模型的具体步骤包括：

第一步：根据通道尺寸将光筒分为采光单元、送光单元、散光单元以及钢结构单元；

第二步：对应各单元作用进行结构单元设计，并通过三维建模软件建立对应的结构模型。

进一步的，所述确保各结构单元的准确性后，对通道内的不锈钢光筒进行实装的具体步骤包括：

第一步：在建筑外层曲面壳体外壁上对应焊柱位置铺设密封垫并焊接固定法兰，焊接完成后在密封垫周边打上防水胶；

第二步：通过螺栓将不锈钢光筒的挡雨围板对应建筑外层曲面壳体外壁的固定法兰进行固定连接，并在挡雨围板顶端安装采光罩；

第三步：在建筑外层曲面壳体的内壁上对应焊柱位置焊接固定第一内固法兰盘，将第一内固法兰盘另一端固定连接第一内固法兰；完成采光端的安装；

第四步：将第一内固法兰的另一端与钢结构单元一端的连接法兰通过螺栓固定连接，并将全部的钢结构单元进行固定拼接；

第五步：在钢结构单元拼接构成的通道内部铺设导光层，构成光源收集通道，在光源收集通道内顶端开设凹槽，在凹槽内部安装应急上照灯；

第六步：在光源收集通道内壁上安装筒灯，完成传输端的安装；

第七步：在建筑内层曲面壳体的外壁上通过对应焊柱焊接固定第二内固法兰盘，将第二内固法兰与第二内固法兰盘固定安装，再将第二内固法兰另一端与光源收集通道末端的钢结构单元连接安装，完成输出端的安装；

第八步：在输出端外部，通过对应建筑内层曲面壳体内壁上的焊柱位置焊接固定漫射器，完成对不锈钢光筒的安装。

与现有技术相比较，本发明提供的一种异形双曲面不锈钢光筒及施工方法的有益效果是：通过设置采光端用于通过光源进入通道对外部自然光线进行采集和导入，通过设置传输端用于将导入的光线通过光源收集通道进行反射传导，通过设置输出端，用于通过光源输出通道将传导的光线射入至建筑内，为建筑内提供照明；通过设置采光罩用于方便对不同时段不同角度的阳光进行采集导入；通过设置挡雨围板用于防止雨水进入光筒内部，通过设置钢结构单元，用于模块化拼装构建光源收集通道，方便安装和施工；通过设置导光层，用于加强光照的反射传导；通过设置应急上照灯用于方便对光筒内部进行维护，通过设置筒灯用于在夜间对光筒提供光源为建筑内提供照明；通过设置外部壳体固定端，用于连接光源收集通道的末端与光源输出通道；通过设置内部壳体固定端用于固定连接光源进入通道与光源收集通道；通过设置支撑筋板用于加固不锈钢光筒，构建光源收集通道；通过设置导光层用于加强光源收集通道内部光源的传导性，进一步降低光源传导的损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种异形双曲面建筑不锈钢光筒的结构示意图；

图2为一种异形双曲面建筑不锈钢光筒的安装示意图；

图3为一种异形双曲面建筑不锈钢光筒的内部壳体固定端结构示意图；

图4为一种异形双曲面建筑不锈钢光筒的导光层示意图；

图5为一种异形双曲面建筑不锈钢光筒施工方法的流程图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、采光端；11、传输端；12、输出端；13、采光罩；14、挡雨围板；15、光源进入通道；16、钢结构单元；17、光源收集通道；18、导光层；19、光源输出通道；20、内部壳体固定端；21、筒灯；22、外部壳体固定端；23、第二内固法兰盘；24、第二内固法兰；25、第二橡胶垫片；26、横纵筋板；27、连接法兰；28、支撑筋板；29、基质层；30、增强反射层；31、保护层。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-4所示，是本发明提供的一种异形双曲面不锈钢光筒的实施例，在本实施例中，包括采光端10、传输端11和输出端12，采光端10包括采光罩13、挡雨围板14和光源进入通道15，传输端11包括多个钢结构单元16拼接的光源收集通道17，光源收集通道17的内壁设置有导光层18，传输端11的顶端与采光端10固定连接，输出端12包括光源输出通道19和内部壳体固定端20，输出端12的一端通过内部壳体固定端20与建筑内层曲面壳体固定连接，光源收集通道17的内部顶面设置有凹槽，凹槽内部设置有应急上照灯，光源收集通道17内部还设置有筒灯21。

其中，在上述技术方案中，输出端12底端与挡雨围板14的顶端通过螺栓固定连接，输出端12与挡雨围板14之间设置有密封垫，挡雨围板14的底板上开设有锚孔，锚孔用于与建筑外层曲面壳体外壁进行固定，光源进入通道15通过外部壳体固定端22与建筑外层曲面壳体内壁固定连接，外部壳体固定端22包括第一内固法兰盘、第一内固法兰和第一橡胶垫片。

进一步的，在上述技术方案中，第一内固法兰盘一端与建筑外层曲面壳体的内壁焊接固定，第一内固法兰盘的另一端与第一内固法兰之间通过螺栓固定连接，第一内固法兰盘与第一内固法兰之间设置有橡胶垫片和横纵筋板26，横纵筋板26用于加强第一内固法兰盘与第一内固法兰之间的牢固度，第一橡胶垫片用于密封和缓冲连接应力。

进一步的，在上述技术方案中，钢结构单元16包括两端的连接法兰27以及中部的支撑筋板28，支撑筋板28包括支撑筋，内壁和外壁，钢结构单元16之间通过连接法兰27螺栓固定拼接构成光源收集通道17，光源收集通道17的末端通过内部壳体固定端20与建筑内层曲面壳体的外壁固定连接构成光源输出通道19，内部壳体固定端20包括第二内固法兰盘23、第二内固法兰24和第二橡胶垫片25。

进一步的，在上述技术方案中，第二内固法兰盘23的一端与建筑内层曲面壳体的外壁焊接固定，第二内固法兰盘23与第二内固法兰24之间通过螺栓固定连接，第二内固法兰盘23与第二内固法兰24之间同样设置有横纵筋板26，第二内固法兰24的另一端用于与钢结构单元16上的连接法兰27进行螺栓固定连接。

进一步的，在上述技术方案中，导光层18与光源收集通道17的内壁固定连接，导光层18包括基质层29、增强反射层30和保护层31，增强反射层30上环绕设置有多组光纤导条，光纤导条用于加强光源收集通道17的导光性。

其中，基质层29为铝基金属层，增强反射层30为氟化镁涂层；保护层31为二氧化钛涂层；铝基金属层用于对光进行反射传导，而氟化镁涂层用于提高导光层18的透射性，增加铝基金属层的反射率，而二氧化钛涂层起到耐磨防刮花的效果，用于对导光层18表面进行保护，防止刮花导致降低反射传导效率。

如图5所示，是本发明提供的一种异形双曲面建筑不锈钢光筒施工方法的流程图，包括以下步骤：

S10：在异形双曲面建筑顶部的外壳体和内壳体上打通预留通道，并埋设连接焊柱；

S20：根据预留通道尺寸对通道内光筒进行分段式拼装设计，将不锈钢光筒分化为各个结构单元并建立对应的结构模型；

S30：利用BIM技术虚拟模拟光筒各结构单元的拼装过程，确定各结构单元符合安装标准后进行定制生产；

S40：确保各结构单元的准确性后，对通道内的不锈钢光筒进行实装。

其中，利用BIM技术虚拟模拟光筒各结构单元的拼装过程，确定各结构单元符合安装标准后进行定制生产的具体步骤包括：

第一步：将建立的结构模型导入进BIM软件中；

第二步：在BIM软件中，模拟光筒各结构的拼装过程，通过逐步组装各结构单元，并考虑其连接定位要求、安装顺序，确保模拟的拼装过程符合实际施工要求；

第三步：完成模拟拼装后，对结构模型进行检查，确保所有结构单元都与设计规格一致，并符合安装标准。

第四步：确定每个结构的尺寸、材料，通过工厂进行定制生产。

进一步的，在上述技术方案中，在异形双曲面建筑顶部的外壳体和内壳体上打通预留通道，并埋设连接焊柱的具体步骤包括：

第一步：根据建筑设计图确定好需要预留的光筒通道尺寸；

第二步：根据确定好的尺寸对建筑外层曲面壳体和建筑内层曲面壳体进行测量打孔；

第三步：在建筑曲面壳体内外端的开孔周围开设槽体并预埋固定焊柱。

进一步的，在上述技术方案中，根据预留通道尺寸对通道内光筒进行分段式拼装设计，将不锈钢光筒分化为各个结构单元并建立对应的结构模型的具体步骤包括：

第一步：根据通道尺寸将光筒分为采光单元、送光单元、散光单元以及钢结构单元；

第二步：对应各单元作用进行结构单元设计，并通过三维建模软件建立对应的结构模型。

进一步的，在上述技术方案中，确保各结构单元的准确性后，对通道内的不锈钢光筒进行实装的具体步骤包括：

第一步：在建筑外层曲面壳体外壁上对应焊柱位置铺设密封垫并焊接固定法兰，焊接完成后在密封垫周边打上防水胶；

第二步：通过螺栓将不锈钢光筒的挡雨围板对应建筑外层曲面壳体外壁的固定法兰进行固定连接，并在挡雨围板顶端安装采光罩；

第三步：在建筑外层曲面壳体的内壁上对应焊柱位置焊接固定第一内固法兰盘，将第一内固法兰盘另一端固定连接第一内固法兰；完成采光端的安装；

第四步：将第一内固法兰的另一端与钢结构单元一端的连接法兰通过螺栓固定连接，并将全部的钢结构单元进行固定拼接；

第五步：在钢结构单元拼接构成的通道内部铺设导光层，构成光源收集通道，在光源收集通道内顶端开设凹槽，在凹槽内部安装应急上照灯；

第六步：在光源收集通道内壁上安装筒灯，完成传输端的安装；

第七步：在建筑内层曲面壳体的外壁上通过对应焊柱焊接固定第二内固法兰盘，将第二内固法兰与第二内固法兰盘固定安装，再将第二内固法兰另一端与光源收集通道末端的钢结构单元连接安装，完成输出端的安装；

第八步：在输出端外部，通过对应建筑内层曲面壳体内壁上的焊柱位置焊接固定漫射器，完成对不锈钢光筒的安装。