本發(fā)明涉及一種基于3d打印的裝配式建筑物施工方法。
背景技術(shù)：
長期以來，我國建筑行業(yè)都采用現(xiàn)場(chǎng)施工的方式，包括腳手架的搭設(shè)、支模、綁扎鋼筋、澆注混凝土、現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)等等，對(duì)于這種需要施工進(jìn)度安排的施工方式存在很大的弊端，不但需要強(qiáng)大的勞動(dòng)力，而且施工現(xiàn)場(chǎng)很混亂，施工周期長，環(huán)境污染嚴(yán)重，為了改變這一現(xiàn)狀，國內(nèi)外都在大力研究發(fā)展裝配式建筑。
裝配式建筑是指建筑的部分或全部構(gòu)件在構(gòu)件預(yù)制工廠生產(chǎn)完成后，通過相應(yīng)的運(yùn)輸方式運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，采用可靠的安裝方式或安裝機(jī)械將構(gòu)建組裝起來，成為具備使用功能的建筑物。
我國采用的裝配式建筑大部分還是延續(xù)了傳統(tǒng)的建筑模式，只是把加工地點(diǎn)從現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移到了工廠，以裝配式建筑板為例，生產(chǎn)工序?yàn)閯偰Ｖ谱鳌摻罱壴炷翝仓撃＃孟嗨频闹谱鞣绞桨严鄳?yīng)的構(gòu)件全部制作完成后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，以類似于“堆積木”的形式組建房屋。裝配式建筑相對(duì)傳統(tǒng)建筑而言：建造速度快了；受氣候條件的制約小了；節(jié)約了勞動(dòng)力；也提高了建筑質(zhì)量，而且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響降到了最低。但這種裝配式建筑也有不利的地方，當(dāng)所有的構(gòu)件都需要在工廠打印再裝配的時(shí)候就需要放線極其準(zhǔn)確，標(biāo)高測(cè)量等也要精確，不然尺寸的偏差超過允許范圍，預(yù)制構(gòu)件就很難安裝下去，如果疊合板安裝不平整，就會(huì)造成板與剪力墻間有較大的裂縫，就要重新支模再筑造，反而增加了不必要的成本，而且對(duì)孔洞預(yù)留的位置也要精準(zhǔn)，安裝完后再開洞會(huì)更加麻煩。
有鑒于此，本發(fā)明人對(duì)此進(jìn)行研究，專門開發(fā)出一種基于3d打印的建筑物施工方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于3d打印的建筑物施工方法，節(jié)能環(huán)保，精度高。
本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種基于3d打印的裝配式建筑物施工方法，包括如下步驟：
步驟一：3d打印裝配式建筑物材料準(zhǔn)備；
步驟二：3d打印裝置預(yù)設(shè)參數(shù)準(zhǔn)備；
步驟三：3d打印裝置根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)打印建筑物部分或整體結(jié)構(gòu)步驟；
步驟四：采用bim技術(shù)，通過bim技術(shù)與3d打印技術(shù)的融合，以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息；
步驟五：3d打印裝置根據(jù)電腦設(shè)計(jì)的圖紙和方案，將3d打印的材料通過擠壓頭擠壓然后層層疊加油墨噴繪成相關(guān)的結(jié)構(gòu)件，打印機(jī)的擠壓頭上安裝有齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，以z字形的打印方式逐漸打印形成所需的房屋基礎(chǔ)和墻壁。
通過采用上述技術(shù)方案，通過3d打印裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工木模，能夠有效節(jié)約人力成本和模具材料成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠性等特點(diǎn)，具有巨大的市場(chǎng)潛力；且bim技術(shù)與3d打印技術(shù)的融合，通過bim技術(shù)建立模型和圖紙繪制，bim模型中，每個(gè)圖元都包含了構(gòu)件的空間尺寸、材料屬性等參數(shù)，而且所有的構(gòu)件之間都是相互關(guān)聯(lián)的，任何一個(gè)構(gòu)件的參數(shù)信息發(fā)生變化，與之相關(guān)的所有構(gòu)件都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，由此產(chǎn)生的三維立體模型相對(duì)手工制作而言更為精準(zhǔn)，而且所有的圖元構(gòu)成的三維立體圖更直觀，從可視化的角度可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在的問題，完善設(shè)計(jì)方案。這樣在施工階段的時(shí)候，通過bim技術(shù)與3d打印機(jī)的相互配合，打印出來的建筑更符合空間合理性，同時(shí)能提高建筑建造的準(zhǔn)確度，而且只要在合理的范圍內(nèi)變動(dòng)部分參數(shù)，就可以制造出空間不一樣的建筑物，同樣也不需要支任何模板，既節(jié)省了材料和人力，又能滿足不同人群的居住需求和公共設(shè)施。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述步驟一中，3d打印裝配式建筑物所采用的原料為建筑垃圾或工業(yè)垃圾。
通過采用上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了建筑垃圾二次回收利用的原則，有效利用了原本應(yīng)該廢棄的建筑垃圾，新建建筑也不會(huì)產(chǎn)生新的建筑垃圾，更節(jié)能更環(huán)保。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述建筑垃圾或工業(yè)垃圾通過分離、粉碎加工完成后，結(jié)合水泥、鋼筋、纖維、有機(jī)粘結(jié)劑形成打印所需的材料。
通過采用上述技術(shù)方案，打印油墨擁有可塑性強(qiáng)、可循環(huán)打印、快速凝固成型的特點(diǎn)，這種打印方式實(shí)現(xiàn)了建筑垃圾二次回收利用的原則，有效利用了原本應(yīng)該廢棄的建筑垃圾，新建建筑也不會(huì)產(chǎn)生新的建筑垃圾，更節(jié)能更環(huán)保。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述步驟五中，在房屋基礎(chǔ)和墻壁中間使用鋼筋水泥進(jìn)行二次打印灌注。
通過采用上述技術(shù)方案，使用鋼筋水泥進(jìn)行二次打印灌注，從而使結(jié)構(gòu)連成一體，最終制造拼接成整個(gè)整體建筑物。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述步驟五方式打印出來的構(gòu)件都是中空的，只在墻體中布置桁架狀構(gòu)造物。
通過采用上述技術(shù)方案，不僅減輕了建筑本身的重量，而且還能在空隙的地方填充保溫材料，可以做成自保溫的墻體。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述裝配式建筑物內(nèi)預(yù)埋水管、電線。
通過采用上述技術(shù)方案，預(yù)埋設(shè)置使生產(chǎn)流程的正規(guī)化、科學(xué)化、集成化，促進(jìn)了建筑質(zhì)量的得到顯著提高。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述裝配式建筑物整體逐層打印，一次性形成整體結(jié)構(gòu)。
通過采用上述技術(shù)方案，打印過程操作簡單，增加墻體的牢固度，改善整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，無需額外人工成本。
綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：
其一，建筑質(zhì)量高。裝配式建筑物的所有構(gòu)件都可以根據(jù)建筑需要，加工成整體墻板、梁、柱和樓板等，并且可以在結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)將水管、電線、窗戶等預(yù)埋好，固定的模具導(dǎo)致生產(chǎn)流程的正規(guī)化、科學(xué)化、集成化，促進(jìn)了建筑質(zhì)量的得到顯著提高；
其二，降低建筑成本。由于裝配式建筑所需要的構(gòu)件一般都是在工廠車間預(yù)先生產(chǎn)好的，工作過程只需將構(gòu)件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組合安裝即可，節(jié)省人力物力，人工成本大幅度降低，同時(shí)節(jié)約了建筑成本；
其三，提高工作效率，預(yù)制結(jié)構(gòu)工期短，投資回收快，工作人員只需將預(yù)先做好的構(gòu)件進(jìn)行固定即可，大大減少了人工工作量，工作效率隨之提高；
其四，節(jié)能環(huán)保性能好，裝配式建筑在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)可以充分利用工業(yè)廢料，節(jié)約材料，而且大多數(shù)構(gòu)件都是經(jīng)過柔性連接成整體的，因此抗震性高、耐火性好、隔音效果好等，裝配式建筑使得現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)量減少、施工現(xiàn)場(chǎng)更加整潔、減少了噪音與粉塵的污染、降低了建筑垃圾的生產(chǎn)而且耗能與二氧化碳釋放也非常少，居住舒適度高，有效推動(dòng)了綠色建筑的發(fā)展。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
實(shí)施例：一種基于3d打印的裝配式建筑物施工方法，包括如下步驟：
步驟一：3d打印裝配式建筑物材料準(zhǔn)備；
步驟二：3d打印裝置預(yù)設(shè)參數(shù)準(zhǔn)備；
步驟三：3d打印裝置根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)打印建筑物部分或整體結(jié)構(gòu)步驟；
步驟四：采用bim技術(shù)，通過bim技術(shù)與3d打印技術(shù)的融合，以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息；
步驟五：3d打印裝置根據(jù)電腦設(shè)計(jì)的圖紙和方案，將3d打印的材料通過擠壓頭擠壓然后層層疊加材料噴繪成相關(guān)的結(jié)構(gòu)件，打印機(jī)的擠壓頭上安裝有齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，以“z”字形的打印方式逐漸打印形成所需的房屋基礎(chǔ)和墻壁。
3d打印裝置在打印前就可以通過bim技術(shù)可視化的特點(diǎn)，展示、協(xié)調(diào)、模擬優(yōu)化以后就能避免3d打印機(jī)在實(shí)際施工過程中出現(xiàn)預(yù)留孔洞不精準(zhǔn)、管線分布不合理、結(jié)構(gòu)尺寸不協(xié)調(diào)等問題。
3d打印裝配式建筑所采用的原料有很多，主要來源是建筑垃圾和工業(yè)垃圾，首先把建筑垃圾分離、粉碎加工完成后，結(jié)合水泥、鋼筋、纖維、有機(jī)粘結(jié)劑形成打印所需的材料，打印材料擁有可塑性強(qiáng)、可循環(huán)打印、快速凝固成型的特點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)通過打印裝置擠壓頭以“z”字形的排列方式，層層疊加打印成所需的墻體等構(gòu)件。
在操作過程中，bim技術(shù)與3d打印技術(shù)的融合主要體現(xiàn)在施工階段，最初在設(shè)計(jì)階段時(shí)，可以通過bim技術(shù)建立模型和圖紙繪制，bim模型中，每個(gè)圖元都包含了構(gòu)件的空間尺寸、材料屬性等參數(shù)，而且所有的構(gòu)件之間都是相互關(guān)聯(lián)的，任何一個(gè)構(gòu)件的參數(shù)信息發(fā)生變化，與之相關(guān)的所有構(gòu)件都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，由此產(chǎn)生的三維立體模型相對(duì)手工制作而言更為精準(zhǔn)，而且所有的圖元構(gòu)成的三維立體圖更直觀，從可視化的角度可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在的問題，完善設(shè)計(jì)方案。
這樣在施工階段的時(shí)候，通過bim技術(shù)與3d打印機(jī)的相互配合，打印出來的建筑更符合空間合理性，同時(shí)能提高建筑建造的準(zhǔn)確度，而且只要在合理的范圍內(nèi)變動(dòng)部分參數(shù)，就可以制造出空間不一樣的建筑物，同樣也不需要支任何模板，既節(jié)省了材料和人力，又能滿足不同人群的居住需求和公共設(shè)施。
為了使打印的建筑更加的牢固，在房屋基礎(chǔ)和墻，以及墻和墻中間還可以使用鋼筋水泥進(jìn)行二次打印灌注，從而使結(jié)構(gòu)連成一體，最終制造拼接成整個(gè)整體建筑物。
這種方式打印出來的構(gòu)件都是中空的，只在墻體中布置桁架狀構(gòu)造物，不僅減輕了建筑本身的重量，而且還能在空隙的地方填充保溫材料，可以做成自保溫的墻體。
在打印完成后，將所有的構(gòu)件拼接在一起，進(jìn)行二次打印灌注使之成為一個(gè)整體建筑，而且在施工現(xiàn)場(chǎng)沒有產(chǎn)生任何揚(yáng)塵和建筑垃圾，所配備的人員也非常少，只需幾個(gè)機(jī)械操作人員和管理人員即可。這種3d打印的裝配式建筑，不僅滿足了預(yù)制裝配式建筑所有的優(yōu)點(diǎn)，而且還解決了預(yù)制裝配式建筑的缺點(diǎn)。從技術(shù)上說，這樣的建筑也是十分安全的，這種打印出來的墻體強(qiáng)度是普通水泥墻體的5倍。
但是目前所擁有的技術(shù)打印的材料能保證的安全性只適用于低樓層的建筑，如果想要建造安全適用的高樓大廈，可能就要開發(fā)研究類似于鋼結(jié)構(gòu)一樣的材料或者其他。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。