清水砖参数化拼砖砌筑方法与流程

本发明涉及建筑设计领域，特别涉及清水砖参数化拼砖砌筑方法。

背景技术：

清水砖具有承重一体化，风格多变，施工简单等特点，是目前良好的建筑材料。清水砖根据不同立面的特点采用一顺一丁、三顺一丁、十字式、一眠一斗、一眠三斗、双丁砖无眠、花格砖排砖、排风花格砖排砖方法等，自古以来都是采用以上砌筑方法，使得墙体面形状都比较单一，至今没有工艺方面的创新和突破。

综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要清水砖参数化拼砖砌筑方法，以解决现有技术的不足。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供清水砖参数化拼砖砌筑方法，设计新颖，在普通的十字清水砖砌筑方式上有了新的突破和创新，结合了现代常用的参数化手段，用参数化的手法去指导清水砖的砌筑，使清水砖墙呈现出特定规律的韵律感，已解决现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

清水砖参数化拼砖砌筑方法，包含有清水砖，清水砖的拼砖方式采用十字拼砖，通过控制丁砖突出墙面的距离来实现渐变的韵律感；丁砖突出的墙面通过发光玻璃砖使墙体联系统一流光溢彩，考虑到现场施工的不确定性，提前设计出墙面渐变规律，精确到每个丁砖上，墙面渐变的规律采用参数化工具rhino和grasshopper来设计渐变曲线，通过渐变曲线精确控制每个丁砖突出墙面的距离。

进一步，参数化工具的具体操作步骤为：

在模型中导出立面轮廓线cad，然后导出pdf立面轮廓线稿；

在photoshop中打开立面轮廓，以立面轮廓的范围做一张黑白纯色图；

在犀牛软件中使用panelingtools插件，以该插件的ptgrid功能根据砖块罗列的尺度布置点阵，再用ptpanel3dcustomvariable功能根据黑白图的规则将13种砌筑方式的砖块布置与该墙面。

进一步，本发明的施工方法为：

a).首先在图纸中将整面墙划分为三个区域，即左侧为区域a，右侧为区域b，中间部分为区域c，分类依据是墙面清水砖特点，区域a和区域b内的清水砖有突出变化，区域c的清水砖没有突出；

b).区域a和区域b内由于砖的凸出变化情况复杂，因此需要精确的定位,首先在区域a和区域b内建立坐标网格，以每块砖的中心点为坐标网格的交叉点,坐标网格的横向间距以187mm和188mm相互交错，竖向间距为63mm，网格的x，y坐标方向分别以数字命名，形成一个精确的二维网格系统，区域c内的砖没有凸起变化，也没有发光玻璃砖，用普通的十字砖砌法即可；

c).将砖的二维坐标确定了，但是由于砖有凸起变化，因此还需要确定第三方向z的坐标,每块砖都需要x，y，z坐标定位，x表示横向网格上的数字顺序，y表示竖向网格上的数字顺序，z表示突出240墙面的距离，这时就建立了完整的三维坐标系统，每一块砖都有了精确地定位，施工前需要在每块砖上标出x，y，z坐标，以方便施工；

d).现场施工时，按区域进行排砖，每块砖按着坐标依次砌筑；

e).发光玻璃砖则是先将钢套筒和清水砖一起砌筑，预留出玻璃砖的位置，后期将玻璃砖塞入指定位置的钢套筒中用结构胶加以固定。

进一步，丁砖突出墙面的距离作为墙面渐变的变量；

丁砖凸出墙面间距由0mm开始，以10mm为单位增加，形成0mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm的渐变凸起。

进一步，本发明除了整面清水砖的大规律渐变外，在渐变中间汇聚处还采用了钢外壳包裹发光玻璃砖的方式替代普通的清水砖，发光玻璃砖也采用了小规模的渐变，同样运用了参数化设计工具予以辅助，效果是上下至中间由密变疏的方式。

进一步，清水砖墙的基础厚度为240mm，丁砖根据特定尺寸向外突出，而内部则由提前定制好的特定尺寸砖块进行填补。

进一步，发光玻璃砖施工工艺为：

发光玻璃砖是在钢套筒固定后通过结构胶固定在钢结构套筒内，发光玻璃砖根据突出墙面的距离分为180*115*53mm和240*115*53mm两种尺寸，发光玻璃砖后面设置有安装灯具系统的预留孔，预留孔为60mm；

包裹发光玻璃砖钢套筒的厚度为1mm,1mm厚度钢板尺寸经过现场测试强度足够，发光玻璃砖的厚度为53mm与清水砖的厚度一致，而钢套筒的尺寸比清水砖大2-3mm，灯具系统在墙面完成后在室内安装。

进一步，发光玻璃砖的安装顺序为：

1)首先根据施工图纸中发光玻璃块的不同出挑距离，将不锈钢套筒与玻璃块连接好，玻璃胶根据提前固定的位置去统一固定，不能随意打胶，并根据不同的出挑距离进行编号；

2)发光玻璃块的露出部分，用牛皮纸包裹避免砌筑过程中砂浆污染；

3)待砖墙砌筑完成后，从室内进行灯具系统中的led灯光安装，led全部白色灯光，并以电脑数学控亮度渐变闪烁。

本发明的有益效果是：设计新颖，本发明在普通的十字清水砖砌筑方式上有了新的突破和创新，结合了现代常用的参数化手段，用参数化的手法去指导清水砖的砌筑，使清水砖墙呈现出特定规律的韵律感，同时在砌筑方式上也做出了相应的改变。部分突出的丁砖用钢结构套筒包裹玻璃砖替代，在玻璃砖和钢套筒的交接上，在钢套筒和清水砖的交接上都是本发明施工上的特点和突破点。通过现代方式去指引砌筑普通的清水砖，使其呈现出与清水砖普通砌筑方式完全不同的效果是本发明的最大特点和亮点，是一种很好的创新方案，很有市场推广前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明：

图1为本发明展示中心建成效果；

图2为本发明墙体尺寸图；

图3为本发明十字拼砖方式；

图4为本发明整体墙面效果图；

图5为本发明整面墙的区域划分图；

图6为本发明墙面网格系统建立图；

图7为本发明玻璃发光砖的坐标定位图；

图8为本发明砖的坐标定义图；

图9为本发明控制渐变的变量图；

图10为本发明墙面突出为0的结构图；

图11为本发明墙面突出为10的结构图；

图12为本发明墙面突出为20的结构图；

图13为本发明墙面突出为30的结构图；

图14为本发明墙面突出为40的结构图；

图15为本发明墙面突出为50的结构图；

图16为本发明墙面突出为60的结构图；

图17为本发明墙面突出为70的结构图；

图18为本发明墙面突出为80的结构图；

图19为本发明墙面突出为90的结构图；

图20为本发明墙面突出为100的结构图；

图21为本发明墙面突出为110的结构图；

图22为本发明墙面突出为120的结构图；

图23为本发明墙面参数化渐变图；

图24为本发明墙面发光砖渐变效果图；

图25为清水砖墙样板段图；

图26为本发明玻璃发光砖尺寸图；

图27为本发明玻璃发光砖施工做法结构图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明的实施例以南昌绿地井象展示中心，位于南昌三眼井历史风貌区核心保护范围，有着深厚的历史背景。建筑整体设计尊重历史，延续复原民国风特征，因而采用清水砖砌筑，同时结合现代特色，采用了参数化的技术手段，使原本普通的清水砖墙呈现出有规则有韵律的渐变。利用现代化的手法去还原历史建筑，追溯历史印记的同时呈现出现代更富精细化的美感，效果如图1所示。清水砖墙的设计主题为“光的流动”，由于这面砖墙连接了两个上下玻璃体块，因此在设计初期考虑通过清水砖和发光玻璃砖将两个玻璃块连接起来，使整体联系统一，流光溢彩。

整体砖墙拼砖和具体尺寸见图2，砖墙整体长度为29.18米，最高高度为11.375米，如图3所示本发明的基本拼砖方式采用了十字拼砖，墙面整体呈现出有律动的凹凸渐变效果，中间部分根据设计呈现出光的渐变效果，激变效果如图4所示。

本发明在基础的十字砖拼砖方法之上，通过控制丁砖突出墙面的距离来实现渐变的韵律感。而考虑到现场施工的不确定性，需要提前设计出墙面渐变规律，精确到每个丁砖上，因此借助参数化设计工具rhino和grasshopper来设计渐变曲线，通过渐变曲线精确控制每个丁砖突出墙面的距离。

参数化设计具体操作方法：

在模型中导出立面轮廓线cad，然后导出pdf立面轮廓线稿。

在photoshop中打开立面轮廓，以立面轮廓的范围做一张黑白纯色图。

在犀牛(软件)中使用panelingtools(插件)，以该插件的ptgrid功能根据砖块罗列的尺度布置点阵，再用ptpanel3dcustomvariable功能根据黑白图的规则将13种砌筑方式的砖块布置与该墙面。

施工具体操作方法：

如图5所示，首先在图纸中将整面墙划分为三个区域，左侧为区域a，右侧为区域b，中间部分为区域c。分类依据是墙面清水砖特点，区域a和区域b内的清水砖有突出变化，区域c内没有突出。

区域a和区域b内由于砖的凸出变化情况复杂，因此需要精确的定位。首先在这两个区域内建立坐标网格，以每块砖的中心点为坐标网格的交叉点,则坐标网格的横向间距为187mm和188mm交错，竖向间距为63mm，网格的x，y坐标方向分别以数字命名，形成一个精确的二维网格系统。区域3内的砖没有凸起变化，也没有发光玻璃砖，用普通的十字砖砌法即可。整体墙面网格定位如图6，发光玻璃砖的定位如图7。

第二步将砖的二维坐标确定了，但是由于砖有凸起变化，因此还需要确定第三方向z的坐标。每块砖都需要x，y，z坐标定位，x表示横向网格上的数字顺序，y表示竖向网格上的数字顺序，z表示突出240墙面的距离，例如当一个砖墙突出墙面120mm，则z为120。这时就建立了完整的三维坐标系统，每一块砖都有了精确地定位，施工前需要在每块砖上标出x，y，z坐标，如图8所示，以方便施工。

现场施工时，按区域进行排砖，每块砖按着坐标依次砌筑。

而发光玻璃砖则是先将钢套筒和清水砖一起砌筑，预留出玻璃砖的位置，后期将玻璃砖塞入指定位置的钢套筒中用结构胶加以固定。

本发明对清水砖的拼砖方式采取了严谨、精细化的排砖，通过灰缝控制和排砖组合解决了建筑场地标高不同对整体排砖效果的影响，使场地内的多栋标高不同的建筑整体排砖效果整齐统一。

为确保整体效果及质量标准，须对进场清水砖进行挑选、磨砖、切砖等二次加工处理。

砖在出厂前，要对砖进行挑选，对于尺寸偏差大、弯曲、裂纹、缺棱掉角、色差大、有结疤的砖一律不许装车，每层砖中间要加有柔软物保护，避免运输过程中砖与砖之间产生较大摩擦与碰撞，从而损伤砖的棱角。砖运进场后，对砖再次进行挑选，凡装车前因漏查尺寸偏差大的、运输过程中因碰撞缺棱掉角的，一律退换。砖进入现场按施工平面布置图进行码垛堆放，装卸时注意保护砖的棱角不受损伤。在堆放过程中，每一层砖中间要加棉毡保护。

对砖又一次挑选后进行磨制加工，从磨好的砖中选择可供瓦工匠人使用的色泽均匀，棱角顺直的砖；砌筑中，瓦工匠人根据需要，再对砖进行一次挑选，选择合格的砖进行砌筑。从通过多次反复遴选，确保砖砌体有良好的材料保证。砖使用前，提前1～2d进行浇水湿润，湿润程度应根据气候情况而定，做到砌筑时砖的表面略见风干，含水率宜为10％～15％，常温施工严禁干砖砌墙。在同一栋楼上应用同一砖厂的砖，以确保墙体的均质性。

采用专门研制的磨砖机对清水砖进行精加工，主要是磨砖的两个大面，磨砖机两个为一套，一台磨砖的一侧大面，将砖的厚度磨至54mm，另一台磨砖的另一侧大面，将砖的厚度磨至53mm。使清水砖的尺寸规格一致、棱角顺直。磨好的砖每五个用棉毡一裹，用绳扎起来，轻拿轻放，分堆码放，做好砖在上墙前的保护工作。

对所有上墙的异形砖，由专门的切割机及操作人员进行切砖加工，避免工人用锛斧砍砖，所有上墙的角砖、六分砖、三分砖及半砖都应采用机器切割,分类统计且堆放好,打磨备用。

砌筑前必须坚持样板先行制度(含窗台洞口、大面、包柱，阴阳角、圆弧段等)待设计、监理和甲方认可后,再行大面积推广。

水平缝的标高控制：本发明场地倾斜，建筑首层出现多个标高，一栋建筑内高差最大为300mm。但一栋建筑内应保证水平砖缝周全拉通，故撂第一皮砖时,外墙四周宜用1:2水泥砂浆调整高差，将“50，100,150,200,250,300”的高差转化为62.5的砖的模数。

本发明窗间墙垛尺寸,已经符合排砖模数。砖的皮数与砖缝与立面设计详图一致，当第一皮砖放好后,以每2-3个头缝为间距向总高(层)拉好垂直线,以便控制走缝；同时在房屋四角或楼梯间转角处设皮数杆,中间则在每根构造柱上用红笔画出皮数杆标高；每皮砖水平必须拉麻线进行内外双控。水平缝应均匀一致，平直通顺。

砌筑前应先盘角,每次盘角高度不宜超过三皮砖。新盘的大角,要及时进行靠平吊直,有偏差立即修整。盘角时,要仔细对照皮数杆的砖层和标高,使水平缝均匀一致。大角盘好后再复查一次,待平整和垂直度完全符合要求后,再挂线砌墙。

皮数杆上划有每皮砖和灰缝厚度，以及楼面、门窗洞口、过梁、圈梁、楼板、梁底等标高位置。皮数杆应立于墙角、内外墙交接处、楼梯间及墙面变化较多的部位，间距不大于10m。在皮数杆之间拉准线，依准线逐皮砌筑。准线长度不宜过长，过长要在中间设置腰线，以避免下垂和风吹形成的影响。准线采用极细的尼龙线绳张紧，以减少误差。

沿街立面本发明的“沿街立面”均精细化实排竖缝，所有砖缝保持10mm，并保证门窗洞口转角处完整，且标示出非标准砖位置。施工中务必保证砖缝与立面详图对应。

本发明场地倾斜，建筑首层出现了多个标高，一栋建筑内高差最大为300mm。各栋建筑内应保证水平砖缝周全拉通，故撂第一皮砖时，外墙四周宜用水泥砂浆找平，将“50-300”的高差转化为62.5的砖的模数。工程以二层楼板结构上沿为基准，保持砖缝对齐二层楼板结构上沿，砖缝对齐过梁结构下沿以及窗台结构上沿。

依据楼板结构标高，门窗洞过梁标高，控制水平缝周全平齐，水平缝为9.5，砖厚度为53，间隔模数为62.5。在950的窗台梁和门窗洞位置，调整缝隙宽度为11和10，以保证整砖砌筑。

本发明中水平方向排砖方法及原则：

一面山墙两个大角排砖要对称一致，如果赶不上好活(整块砖的模数),则在尺寸相差很少时,可从立缝中调整。如剩一个丁砖或七分头,可排在窗口下面中间位置。在没窗口时,可排在山墙中间位置。

如仍赶不上好活(整块砖的模数),可将破活(砍砖)放在窗口下面中间位置，当端头出现1/4砖模数，采用“骑马缝排砖法”，将240+53，转化为115+178。

本发明清水砖样式有基本6种：一顺一丁、三顺一丁、十字式、一眠一斗、一眠三斗、双丁砖无眠，还有花格砖排砖方法、排风花格砖排砖方法等。

参见图9，丁砖突出墙面的距离作为墙面渐变的变量，本发明在墙面丁砖凸出墙面间距由10mm开始，以10mm为单位增加，形成0mm(图10)、10mm(图11)、20mm(图12)、30mm(图13)、40mm(图14)、50mm(图15)、60mm(图16)、70mm(图17)、80mm(图18)、90mm(图19)、100mm(图20)、110mm(图21)、120mm(图22)的不同距离的渐变凸起，砖墙面参数化渐变设计如图23所示。

本发明中的混凝土构造柱和圈梁根据设计要求设置，均为暗设。其中构造柱应待砌体砌筑完毕后进行混凝土浇筑，间隔时间应＞12h。圈梁因外侧砌体厚度较小可先浇筑，外侧砌体采用湿贴。为避免因构造柱浇筑时胀模影响清水墙外立面的平整度，模板支撑间距应加密设置，间距≤600mm，同时应分段分层浇筑，每段高度≤2000mm，每层高度＜400mm。采用30振捣棒或人工敲打模板方式振捣。拉结筋等构造措施按设计要求布设。

构造柱浇混凝土时宜采用机械振捣。严禁用振动棒直接触碰墙面；对难以浇捣部位,可采用细石混凝土或加大混凝土塌落度,在模板外进行传振。浇完后第二天,再凿除漏斗处混凝土,用1：3水泥砂浆补平。支构造柱和过梁模板时,严禁在砖墙上打洞,板缝间增注双面胶,模板底部及窗台四周垫塑料薄膜,防止浇混凝土时水泥浆污染墙面。

通过拉线把游丁偏差大的开补找齐，水平缝不平和瞎缝也要拉线找平。每隔500mm要在墙上弹一道立线,用来控制游丁走缝。为了使整个墙面上下缝子通顺一致,不游丁走缝,砌筑时应做到“上跟线,下跟楞”,“左右相邻要对平”。就是说,砖的上楞要与挂线齐平,下楞与已砌好的下皮砖上楞平,，如果砌墙时划线太浅或漏刮的灰缝，用扁钻或瓦刀剔凿出缝子，深度控制在12～14mm之内，并清扫干净。

对缺棱掉角的砖和游丁的立缝应进行修补，砂浆的颜色必须和砖的颜色一致(补砖时用砖面加水泥，拌成1：2水泥砂浆)，抹入缺棱掉角处，表面加砖面压光，清除墙面粘结的砂浆、泥浆和杂物。

勾缝：

①勾缝前一天应将砖墙浇水湿润，勾缝时再适量浇水，但不宜太湿。

②拌合：勾缝用勾缝剂，应随拌随用，下班前必须把勾缝剂用完。

③墙面勾缝应做到横平竖直，深浅一致，接茬平整并压实抹光，不得有丢缝、开裂和粘结不牢等现象。外砖墙勾缝顺序是从上而下先勾水平缝后勾立缝。勾水平缝时用长溜子，左手拿托灰板，右手拿溜子，将灰板顶在要勾的砖缝口下边，右手用溜子将勾缝剂压入缝内，同时自右向左随勾缝随移动托灰板，勾完一段后用溜子在砖缝内溜压密实、平整、深浅一致。勾立缝用短溜子在托灰板上把勾缝剂刮起，然后勾入立缝中，压塞密实、平整，要与水平缝交圈深浅一致及平整顺滑。勾好的水平缝和竖缝要深浅一致，横竖对口，要求密实光滑，交接处要平整，阳角要方正，阴角处不能上下有直通、瞎缝、丢缝的现象。

发光玻璃砖的渐变，除了整面清水砖的大规律渐变外，在渐变中间汇聚处还采用了钢外壳包裹发光玻璃砖的方式替代普通的清水砖。发光玻璃砖也采用了小规模的渐变，同样运用了参数化设计工具予以辅助，效果上下至中间由密变疏，如图24所示。整体设计正是由发光砖墙而展开，连接两个晶莹的玻璃盒子，向两侧渐变展开，寓意“光的流动”。

清水砖墙的基础厚度为240mm，丁砖根据特定尺寸向外突出，而内部则由提前定制好的特定尺寸砖块进行填补。例如当丁砖突出墙面距离为120mm时，则该层的砌筑则由一块240mm整砖和一块120mm定制尺寸的清水砖砌筑。清水砖墙样板段如图25所示。

发光玻璃砖施工工艺

玻璃砖是在钢套筒固定后通过结构胶固定在钢结构套筒内的。玻璃砖根据突出墙面的距离分为180*115*53mm和240*115*53mm两种尺寸，如图26所示。玻璃砖后面的灯具系统安装尺寸预留60mm即可。

用1mm厚的钢套筒包裹玻璃砖，1mm厚度钢板尺寸经过现场测试强度足够。玻璃砖的厚度为53mm与清水砖的厚度一致，而钢套筒的尺寸稍大2-3mm。灯具系统在墙面完成后，最后在室内安装，如图27所示。

发光玻璃砖安装顺序：

首先根据施工图纸中玻璃块的不同出挑距离，将不锈钢套筒与玻璃块连接好(玻璃胶根据提前固定的位置去统一固定，不能随意打胶，并根据不同的出挑距离进行编号)。

玻璃块的露出部分，用牛皮纸包裹避免砌筑过程中砂浆污染。

待砖墙砌筑完成后，从室内进行led灯光安装。led全部白色灯光，并以电脑数学控亮度渐变闪烁。

本发明的有益效果是：设计新颖，本发明在普通的十字清水砖砌筑方式上有了新的突破和创新，结合了现代常用的参数化手段，用参数化的手法去指导清水砖的砌筑，使清水砖墙呈现出特定规律的韵律感，同时在砌筑方式上也做出了相应的改变。部分突出的丁砖用钢结构套筒包裹玻璃砖替代，在玻璃砖和钢套筒的交接上，在钢套筒和清水砖的交接上都是本发明施工上的特点和突破点。通过现代方式去指引砌筑普通的清水砖，使其呈现出与清水砖普通砌筑方式完全不同的效果是本发明的最大特点和亮点，是一种很好的创新方案，很有市场推广前景。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。