中建二局第三建筑工程有限公司西北分公司 陕西省西安市 710000
摘要：随着人们对传统文化的日趋重视，仿古建筑越来越多的出现在我们的城市中。作为古建筑特色核心之一的斗拱，也越来越被世人关注；利用现代BIM技术、3D打印技术结合了物联网技术的装配式斗拱安装技术为斗拱安装施工提供了新思路新见解。
关键词：仿古建筑、斗拱、BIM技术、3D打印技术
1. 导言
随着随着中国经济的不断发展，社会对于传统文化给予越来越多的关注与重视，仿古建筑越来越多的出现在我们的城市中。斗拱，在立柱顶、额枋和檐檩之间或构架间，从枋上加的一层层探出呈弓形的承重结构叫拱，拱与拱间垫的方形木块叫斗，合称斗拱，由斗、拱、升、翘、昂组成，是中国古代建筑上特有的构件，体量大、安装工艺复杂，加工精度要求高。
传统斗拱一直是由木结构组成，而目前建筑材料的多样化衍生出钢结构、砼预制结构、GRC装饰结构等。无论何种结构形式，其安装工艺都极为复杂、构件加工质量要求高。为此，本工程就斗拱构件的特点，利用现代BIM技术、3D打印技术、物联网技术解决以上难题。
2. 装配式斗拱安装技术的优点概述
通过采用BIM技术、3D打印技术和物联网技术降低斗拱安装施工难度，做到施工过程和施工信息的数字化、精确化和效益化。
本技术适用于各类仿古建筑斗拱安装施工。
3. 装配式斗拱安装技术
3.1 工艺原理
1）采用BIM技术对图纸进行深化，形成斗拱各部件数字信息，把整体斗拱拆分成可加工的装配式单元构件，并通过3D打印技术对构件进行预拼装，校核构件尺寸。
2）单元构件在工厂里批量加工生产完成后按照需要有选择性拉到施工现场，利用物联网技术进行信息跟踪，放好线后根据单元构件编号进行顺序安装。
3.2 工艺流程
根据图纸BIM建模→模型审核→3D打印模型构件及预拼装→模型二次审核调整→生成加工单→工厂加工（钢结构、木结构、砼结构、GRC装饰结构）→运输（物联网技术）→现场安装→检查验收
3.3 操作要点
3.3.1. BIM建模
运用BIM技术对复杂的斗拱进行建模，把斗拱分为斗、拱、昂、翘、升等构件类型，再按照构件的形状、大小、位置等信息，将构件拆分成若干单独、简单、加工方便的单元，并逐一编号，如斗-c1-01L、拱-c5-02R等，其中，斗、拱等为构件类型，c1、c5为区分构件所在层数，01L、05R区分规格尺寸及安装左右顺序。
3.3.2. 模型审核
BIM模型交由方案设计单位及建筑设计单位审核，针对模型构件信息、构件编号、构件规格尺寸、构件的安装顺序、构件与构件之间的连接节点是否正确，构件内预埋的连接点是否准确，以及模型造型效果进行审核检查，审核通过后方可进行下一步工作。
根据初步审核通过的BIM模型，通过3D打印技术将模型构件打印成实体，根据编号所示的顺序对构件进行预拼装，在预拼装的过程中注意检查连接节点是否正确，预留连接件是否有效且方便施工操作。
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3.3.3. 二次审核调整
预拼装完成的斗拱组织方案设计单位及建筑设计单位进行现场检查审核，针对单元构件的加工尺寸偏差、安装的位置偏差、接缝偏差、连接点间距偏差进行检查，针对造型效果进行审核，根据检查审核意见进行调整，确定安装顺序，经审核合格后方可进行下一步。
3.3.4. 生成加工单
根据BIM模型拆分成的模型单元构件生成加工单，加工单包含构件名称编号、加工数量、安装位置及斗拱编号、进场时间、构件信息二维码等信息。
3.3.5. 工厂加工
依据审核完成的斗拱构件加工单制作模具，生产标准构件，并在每一个构件背面贴上构件信息二维码。
3.3.6. 斗拱构件运输
构件生产完成后运用物联网技术按照加工单排定的时间及车次运至现场，并按照安装先后顺序将构件卸到指定的位置。构件的二维码标明了构件的信息（原材产地、原材检测、加工单信息、加工时间、加工人员、打包信息等），保证构件的唯一性。利用手机即可轻易地找到需要的构件且不会因构件外形相似而用错。
构件运输到现场后立即对构件的外观、完整性、表面平整度、加工尺寸偏差、预埋连接件是够牢固等进行检查验收。
3.3.7. 现场安装斗拱
安装前应根据施工图纸按照平面定位的方法在外墙上弹好标高线、轴线位置、水平、垂直和件中心控制线以控制构件安装在同一水平线上。确保整体安装效果。总体安装顺序按照从下到上的原则一层层进行安装，根据构件编号对每一个斗拱提前列好安装次序表。安装应符合下列要求：
1）单位装饰面得垂直度误差≤5mm/层高，且总误差≤50mm；
2）单位装饰面的平直度误差≤5mm/2m，且总误差≤50mm；
3）安装接槎应平顺，误差超过5mm时，应进行打磨处理。
4）构件连接应预留缝隙，并根据设计要求进行处理。
5）有防水要求的部位，应进行防水处理，并采取必要的防冻害施，裸露于空气中的链接件及焊缝应进行可靠地防锈处理。
6）斗拱为钢结构时，建筑物连接结构为现浇混凝土结构，强度等级C30以上，厚度200mm及以上，在需要安装斗拱的位置埋设后置埋件，埋件大小根据工程实际调整，埋件安装完成后需进行拉拔试验，确保埋件安装质量。在埋件上焊接斗拱龙骨，龙骨规格按照工程图纸确定。钢结构构件与混凝土结构埋件采用焊接连接方式，钢构件与钢构件之间采用螺栓或焊接连接方式。
7）斗拱为木结构时，建筑物连接结构为现浇混凝土结构，强度等级C30以上，厚度200mm及以上，在需要安装斗拱的位置埋设后置埋件，埋件大小根据工程实际调整，埋件安装完成后需进行拉拔试验，确保埋件安装质量。埋件与构件连接采用螺栓连接，构件与构件之间采用榫卯连接或者螺栓连接方式。
8）斗拱为砼结构或GRC装饰结构时，建筑物连接结构为现浇混凝土结构，强度等级C30以上，厚度200mm及以上，在需要安装斗拱的位置埋设后置埋件，埋件大小根据工程实际调整，埋件安装完成后需进行拉拔试验，确保埋件安装质量。在埋件上焊接斗拱龙骨，龙骨规格按照工程图纸确定。斗拱构件与混凝土结构采用焊接连接方式，斗拱构件与斗拱构件之间采用焊接连接方式。
3.3.8. 检查验收
施工完成后对斗拱的构件垂直度、水平度、位置偏差及连接点位置偏差等进行检查验收。
结论
装配式斗拱安装技术的应用，降低了斗拱施工的施工难度，节约原材料，同时对斗拱施工的质量起到了明显的提高作用，为斗拱在建筑工程中的推广普及起到了一定的推动作用。
装配式斗拱安装技术，综合了BIM技术、3D打印技术和物联网技术，为这些新技术、新科技的推广提供了一定的借鉴意义。
参考文献
[1]周建平.现代建筑技术在仿古建筑中的应用研究.[J].工程技术全文版.2016,(7)
[2]王郡.BIM理念及BIM软件在建设项目中的应用研究.[D].西南交大,2011.
[3]王曦.当3D打印技术遇上建筑行业.[N].中华建筑报,2013-08-06(9)
论文作者:秦智超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/2/1
标签：斗拱论文; 构件论文; 技术论文; 加工论文; 模型论文; 结构论文; 位置论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;