多变曲线造型面层高精度对称施工关键技术

梁瑞娟 陈家成

广州市第三建筑工程有限公司 广东 广州 510050

随着我国装配式建筑进程的发展，装配式装修在我国也将成为趋势，装配式装修产业化将会有广阔的应用前景。模块化天花安装、地面砖铺装的智能化等施工技术被视为装配式装修产业化的标杆，因此该技术将作为装配式装修关键工序中研发的始发点。天花与地面相辉映装饰艺术这个概念，更多是在室内装饰设计中表现出来，其中对重要元素进行运用，在既能满足建设功能性理念的同时，又能丰富室内装饰艺术的视觉感受。装配式对称面层装饰施工工艺的创新研发将向着节材、环保、简便化方向发展。针对以上问题，如何通过创新工艺，探索多变曲线造型面层高精度对称施工的新工艺、新技术，是造型面层对称施工的难点[1-8]。

1 工程概况

以某医院某楼改扩建工程为例，该楼总建筑面积约3.95万 m2，建筑高度约59 m，地上15层，地下2层。室内精装修面积约2.6万 m2，耐火等级一级。地面工程包括水泥砂浆楼地面、涂抹防水地面、石材地面和橡塑地板胶等。天花工程包括25 mm厚GRG（玻璃纤维加强石膏板）、纸面石膏板天花、软膜天花和金箔等。其中大堂石材地面不规则拼花、GRG天花板与之对称的不规则拼花工艺是本工程的重中之重，因涉及医院的门面，所以对称面层高精度智能化施工工艺直接影响到本工程的整体视觉冲击效果及装饰装修外观质量。

2 工程重、难点

1）通过放样机器人等设备进行高精度测量放线，从不规则花瓣状地面砖定位点，地对天投射引线确定天花花瓣状LED灯与之造型对称的位置。

2）使用BIM等先进软件对与天花花瓣状LED灯相接的不规则天花板进行可变曲线放样定板、网格化模拟铺装定位，由不规则向有规则模式转化，以有序的方式解决无序的天花板安装问题。

3）花瓣状地面砖与背景地面砖通过45°互成余角完美镶嵌，达到细腻无缝过渡的整砖效果。

3 施工工艺流程及操作要点

施工准备→对称测量定位放线前建模→通过大堂天花吊杆定位布置图引点确认与之对称的地面劳伦黑金大理石块铺贴定位控制点→使用放样机器人进行定位操作→造型天花计算机自动化放样→GRG板测量、放线→钢结构转换层制作安装→工厂加工制作→GRG板吊顶安装→质量验收→石材放样→拼花镶嵌→整体磨研

3.1 多变曲线造型面层高精度对称测量定位技术

在现场对称测量定位前，建立对称面层装饰装修完整的BIM模型。随后对装饰装修模型与其相关交集专业模型进行碰撞检查、多次综合、优化调整，最终确定对称面层定位点并进行标识，导出图纸指导对称测量施工作业。

通过大堂天花吊杆定位布置图（图1）引点确认与之对称的地面劳伦黑金大理石块铺贴定位控制点。平面图上从左到右、从上到下依次排列对应编号，天花吊杆定位控制点从1开始排列至31，与之对应的地面劳伦黑金大理石块铺贴定位控制点从1'到31'。

图1 对称测量定位放线

根据装饰模型及现场建筑平面控制点，安排2名技术施工人员使用放样机器人进行平面定位放线工作，步骤如下：

1）根据现场建筑平面控制点，架设并调试仪器设备。

2）在配套的平板设备中，选择装饰吊杆模型的已定控制点，同时将配套的平板设备与手持棱镜进行匹配绑定，技术施工人员手持棱镜与配套的平板设备，通过放样机器人进行自动识别及跟踪棱镜位置，并将定位信息实时反馈到配套的平板设备中，技术施工人员便可根据配套的平板设备的指示定位信息进行移动，直至找到地面劳伦黑金大理石块铺贴定位控制点，工人使用油漆进行标识。

3）通过激光水准仪，从地面定位点，投射引线确定天花定位吊杆控制点位置。

4）放线后进行复核，对于室内装饰装修工程中不规则形体施工放线测量作业必须符合一级精度等级。

5）从不规则花瓣状地面铺贴定位控制点对应天花定位吊杆控制点，地对天投射引线确定与之对称的位置。

3.2 造型天花计算机自动化放样

计算机图形放样系统通过板材造型、板材吊杆位置关系等数据录入信息来实现。图形模块通过板材中心、板材边缘点、相邻板材重置进行绘制编辑。在多变曲线板材安装前，把已编辑成形的图形模块按1∶1尺寸输出打印备用。天花板的外形轮廓为多变曲线，根据板材与吊杆的关系分布位置特点，板材以吊杆为中心向四周呈多变线形分布（图2），采用嵌套搜索法决定平面轮廓。

图2 多变曲线块材放样

吊杆的设计位置和相应板材平面多变曲线的造型特点决定平面外形关键点。通过极坐标法，找出每块板材最北、最南、最东、最西的X与Y极值点。采用嵌套搜索法分别决定外形的其他关键点。由决定外形轮廓的外形关键点绘制轮廓，这样外形轮廓也就自动生成了。采用“面域拉伸法”使平面图形向立面图形转换，再通过拉伸此面域创建挤压实体，多变曲线模块出样。

通过采用嵌套搜索法决定平面轮廓，面域拉伸法实现三维转换等计算机数据运算、图形建模，完成多变曲线造型板材放样。解决平面多变曲线造型天花板图形拼接安装的点、线、面流畅性连接。

3.3 多变曲线造型面层对称性铺装施工技术

在铺贴前，石材根据天花板放样图进行计算机自动化面层对称放样，确保工程立体空间内上下面层平面多变曲线的点、线、面对应重叠效果。对颜色、纹理、图案有拼接要求的石材，在铺设前先试拼。板块间缝隙按规范要求不应大于1 mm，试拼后按其位置编号，然后按编号放整齐。在平整的施工现场内进行板块试拼工作。

块材拼花根据放样机器人，对天花定位吊杆控制点与之对应的已知地面劳伦黑金大理石块铺贴定位控制点进行区域发散铺装。玛雅米黄大理石为下部花纹，边缘底部控制线向上放样45°；劳伦黑金大理石为上部花纹，边缘底部控制线向下放样45°。上部花纹与下部花纹通过45°互成余角进行多变曲线拼花镶嵌（图3），完成区域块内块材拼花。铺贴石材后，通过“粗磨—中磨—细磨—抛光”的整体磨研工序并检验合格后，全面进行晶硬处理。

图3 互成余角镶嵌原理展示

4 结语

在施工中，专门对天花与地面相辉映装饰艺术的工艺研究较少，其中大部分的施工工艺都是普通的室内装饰设计施工，特别是对医院天花与地面相辉映装饰施工工艺所作出的经验总结几乎为零。多变曲线造型面层高精度对称施工关键技术通过放样机器人等设备进行高精度测量放线，从地面定位点对天花投射引线，确定吊杆定位控制点，以点带面解决天花与地面空间对称性造型的精确安装难题；应用计算机技术实现多线曲线板材的自动化放样，安装一次到位；通过计算机自动化块材放样，上、下部块材45°互成余角完成多变曲线块材拼花镶嵌，整砖效果好，减少耗材，符合节材、环保、绿色施工要求。该施工关键技术有效解决了对称面层高精度施工存在的施工进度与质量、节能环保、安全可靠等技术难题。确保了对称面层的施工质量，提高了施工效率，节约了施工成本，得到了业主、监理和设计单位的一致好评，为后续类似的多变曲线造型面层高精度施工提供了良好的借鉴，具有一定的推广意义。