一种清水混凝土双曲面钢模板的制作方法与流程

1.本发明涉及建筑工程施工技术领域，尤其涉及的是一种清水混凝土双曲面钢模板及其制作方法。


背景技术：

2.目前的建筑多为比较传统的建筑造型，例如方形或圆形的建筑，采用木模板施工，虽然建筑的成本较低，施工效率较高，但很难形成独特的造型，不具有特色；双曲面造型的建筑由于独特的造型，具有个性化的美感，逐渐受人青睐，例如广州塔或法国埃菲尔铁塔。
3.然而目前的双曲面建筑无法通过混凝土浇筑施工，多采用钢结构施工；传统的混凝土建筑主要施工步骤包括模板支设、混凝土浇筑和硬化后拆模，形成传统混凝土建筑造型；传统的混凝土建筑浇筑需要通过模板实现，然而传统的模板仅适用于方形或圆形，并不适用于双曲面的异形形状；传统模板无法支设围成双曲面形状，进而无法浇筑形成双曲面混凝土造型；显然现有的模板不适用于在建筑中造型双曲面。
4.因此，如何提供一种适用于在建筑中造型双曲面的清水混凝土双曲面钢模板，成为了亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种清水混凝土双曲面钢模板及其制作方法，旨在解决现有技术中模板不适用于在建筑中造型双曲面的问题。
6.本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：一种清水混凝土双曲面钢模板的制作方法，其中，包括步骤：
7.用计算机建立双曲面的三维模型，并对三维模型进行网格化分割；
8.将分割后的三维模型沿环向划分为若干第一区域，并将第一区域沿径向划分为若干第二区域，对第一区域和第二区域进行编号；
9.根据分割后的三维模型制作每个第二区域对应的钢模骨架，并在钢模骨架上铺设面板，得到单元钢模板；
10.按照第二区域编号顺序组装单元钢模板，得到区域钢模板；
11.按照第一区域编号顺序组装区域钢模板，得到清水混凝土双曲面钢模板。
12.所述的清水混凝土双曲面钢模板的制作方法，其中，所述用计算机建立双曲面的三维模型，并对三维模型进行网格化分割，具体包括步骤：
13.用计算机建立双曲面的三维模型，并对三维模型进行网格化分割，形成多个网格单元；
14.获取各网格单元的网格点参数。
15.所述的清水混凝土双曲面钢模板的制作方法，其中，所述对三维模型进行网格化分割的步骤具体为：计算机生成纵向分割线和横向分割线；
16.通过纵向分割线和横向分割线对三维模型进行网格化分割。
17.所述的清水混凝土双曲面钢模板的制作方法，其中，所述纵向分割线和所述横向分割线的交点形成网格点，所述网格点参数包括：各个网格点的三维坐标值。
18.所述的清水混凝土双曲面钢模板的制作方法，其中，所述将分割后的三维模型沿环向划分为若干第一区域，并将第一区域沿径向划分为若干第二区域，对第一区域和第二区域进行编号，之后还包括步骤：
19.对第二区域中的纵向分割线和横向分割线编号。
20.所述的清水混凝土双曲面钢模板的制作方法，其中，所述根据分割后的三维模型制作每个第二区域对应的钢模骨架，具体包括步骤：
21.根据网格点参数，数控切割钢板，得到与纵向分割线对应的纵肋以及与横向分割线对应的横肋，并按照纵向分割线编号标记纵肋，按照横向分割线编号标记横肋；
22.按照纵向分割线编号和横向分割线编号顺序，拼装并焊接纵肋与横肋，得到钢模骨架。
23.所述的清水混凝土双曲面钢模板的制作方法，其中，所述在钢模骨架上铺设面板，得到单元钢模板，具体包括步骤：
24.挤压面板成双曲状，使面板与钢模骨架贴合，并焊接固定面板与钢模骨架，得到单元钢模板。
25.所述的清水混凝土双曲面钢模板的制作方法，其中，所述按照第二区域编号顺序组装单元钢模板，得到区域钢模板，之前包括步骤：
26.试装单元钢模板，并进行位置校正，使相邻单元钢模板贴合。
27.所述的清水混凝土双曲面钢模板的制作方法，其中，所述按照第一区域编号顺序组装区域钢模板之后，得到清水混凝土双曲面钢模板之前，还包括步骤：
28.焊接并打磨相邻的区域钢模板的拼缝。
29.本发明解决技术问题所采用的又一技术方案如下：一种清水混凝土双曲面钢模板，其中，采用上述制作方法制成。
30.与现有技术相比，本发明中提供了一种清水混凝土双曲面钢模板及其制作方法，所述清水混凝土双曲面钢模板的制作方法包括步骤：用计算机建立双曲面的三维模型，并对三维模型进行网格化分割；将分割后的三维模型沿环向划分为若干第一区域，并将第一区域沿径向划分为若干第二区域，对第一区域和第二区域进行编号；根据分割后的三维模型制作每个第二区域对应的钢模骨架，并在钢模骨架上铺设面板，得到单元钢模板；按照第二区域编号顺序组装单元钢模板，得到区域钢模板；按照第一区域编号顺序组装区域钢模板，得到清水混凝土双曲面钢模板。本技术方案的目的是制作出能够在建筑中造型双曲面的钢模板；先将异形的双曲面进行网格分割，实现将异形的双曲面转化成常规矩形网格的组合，使常规矩形形状拟合出双曲面的异形形状，降低了双曲面的造型难度，为后续制作出符合双曲面形状的钢模板提供了保障；再将分割后的三维模型按区域划分，并对区域编号，实现了分区域制作单元钢模板并组装，既降低了钢模板的制作难度，又确保了按照编号顺序能够完整无误组装单元钢模板成清水混凝土双曲面钢模板；而且根据现场放样来制作单元钢模板能确保清水混凝土双曲面钢模板完美拟合双曲面，使得清水混凝土双曲面钢模板实现在建筑中造型双曲面。
附图说明
31.图1是本发明清水混凝土双曲面钢模板的制作方法的工艺流程图；
32.图2是本发明清水混凝土双曲面钢模板的制作方法中网格化分割后的双曲面的结构示意图；
33.图3是本发明清水混凝土双曲面钢模板的制作方法中网格化分割后的双曲面的区域划分示意图；
34.图4是本发明清水混凝土双曲面钢模板中横肋的局部结构示意图；
35.图5是本发明清水混凝土双曲面钢模板中纵肋的结构示意图；
36.图6是本发明清水混凝土双曲面钢模板的局部结构示意图；
37.图7是本发明清水混凝土双曲面钢模板中横肋、纵肋以及面板的连接关系示意图；
38.附图标记说明：
39.11、网格分割线；111、纵向分割线；112、横向分割线；12、钢模骨架；121、横肋；122、纵肋；13、面板。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
41.目前的建筑多为比较传统的建筑造型，例如方形或圆形的建筑，采用木模板施工，虽然建筑的成本较低，施工效率较高，但很难形成独特的造型，不具有特色；双曲面造型的建筑由于独特的造型，具有个性化的美感，逐渐受人青睐，例如广州塔或法国埃菲尔铁塔。然而目前的双曲面建筑无法通过混凝土浇筑施工，多采用钢结构施工；传统的混凝土建筑主要施工步骤包括模板支设、混凝土浇筑和硬化后拆模，形成传统混凝土建筑造型；传统的混凝土建筑浇筑需要通过模板实现，然而传统的模板仅适用于方形或圆形，并不适用于双曲面的异形形状；传统模板无法支设围成双曲面形状，进而无法浇筑形成双曲面混凝土造型；显然现有的模板不适用于在建筑中造型双曲面。
42.本发明基于现有技术中模板不适用于在建筑中造型双曲面的问题，提供了一种清水混凝土双曲面钢模板及其制作方法，本技术方案的目的是制作出能够在建筑中造型双曲面的钢模板；先将异形的双曲面进行网格分割，实现将异形的双曲面转化成常规矩形网格的组合，使常规矩形形状拟合出双曲面的异形形状，降低了双曲面的造型难度，为后续制作出符合双曲面形状的钢模板提供了保障；再将分割后的三维模型按区域划分，并对区域编号，实现分区域制作单元钢模板，之后组装，既降低了钢模板的制作难度，又确保了按照编号顺序能够完整无误组装单元钢模板成清水混凝土双曲面钢模板；而且根据现场放样来制作单元钢模板能确保清水混凝土双曲面钢模板完美拟合双曲面，使得清水混凝土双曲面钢模板实现在建筑中造型双曲面；具体烦请详参下述实施例。
43.如图1所示，本发明提供了一种清水混凝土双曲面钢模板的制作方法，包括步骤：
44.s100、用计算机建立双曲面的三维模型，并对三维模型进行网格化分割；
45.具体的，如图2所示，在本技术方案中利用计算机三维建模技术，先对双曲面建筑的双曲面造型建立三维模型，再对双曲面的三维模型进行网格化分割，将整个双曲面分割
成网格状，由若干网格拟合形成整体双曲面；本技术方案通过网格化分割双曲面，将异形形状转化成常规矩形形状，借助对常规矩形的造型，来解决双曲面的造型问题，降低异形形状的造型难度。
46.s200、将分割后的三维模型沿环向划分为若干第一区域，并将第一区域沿径向划分为若干第二区域，对第一区域和第二区域进行编号；
47.具体的，如图3所示，在本技术方案中，第二区域属于第一区域的子区域，每个第一区域以及每个第二区域均由若干网格组成，第一区域的边界以及第二区域的边界都由若干网格的边组合形成。
48.在一些实施方式中，第一区域可以采用英文字母进行编号，例如，编号为a、b、c等；第二区域可以采用数字编号，例如，编号为1、2、3等；通过对分割后的三维模型按照区域进行划分，进而可以便于分区域进行钢模板的制作，有效的降低双曲面模板的制作难度。
49.在一些实施方式中，可以将分割后的双曲面的三维模型分为13个第一区域，每第一区域分为3个第二区域，即分割后的双曲面的三维模型总共分为39个第二区域。
50.s300、根据分割后的三维模型制作每个第二区域对应的钢模骨架，并在钢模骨架上铺设面板，得到单元钢模板；
51.本技术方案分区域进行清水混凝土双曲面钢模板的制作，先制作与第二区域对应的单元钢模板；具体的，计算机网格化分割双曲面的三维模型，可以得到双曲面的三维模型的设计参数，根据三维模型的设计参数可以进行清水混凝土双曲面钢模板的制作；在一些实施方式中，采用现场放样的方式，根据三维模型的设计参数，在施工现场按照比例进行测量并标记；进而根据施工现场的标记点位，进行钢模骨架制作，并铺设面板，得到单元钢模板，使得制作出的单元钢模板与第二区域所在的双曲面吻合；其中的比例是三维模型的设计参数与施工现场实际测量值的比值，优选为1：1。
52.s400、按照第二区域编号顺序组装单元钢模板，得到区域钢模板；
53.s500、按照第一区域编号顺序组装区域钢模板，得到清水混凝土双曲面钢模板。
54.目前模板通常为矩形形状；本技术方案的目的是制作出能够在建筑中造型双曲面的钢模板；先将异形的双曲面进行网格分割，实现将异形的双曲面转化成常规矩形网格的组合，使常规矩形形状拟合出双曲面的异形形状，降低了双曲面的造型难度，为后续制作出符合双曲面形状的钢模板提供了保障；再将分割后的三维模型按区域划分，并对区域编号，实现分区域制作单元钢模板，之后组装，既降低了钢模板的制作难度，又确保了按照编号顺序能够完整无误组装单元钢模板成清水混凝土双曲面钢模板；而且根据现场放样来制作单元钢模板能确保清水混凝土双曲面钢模板完美拟合双曲面，使得清水混凝土双曲面钢模板实现在建筑中造型双曲面；本技术方案中的清水混凝土双曲面钢模板整体成型为连续自然的双曲面形状，能够应用于清水混凝土施工中，造型而成的砼表面能达到清水混凝土效果的要求。
55.需要说明的是，实际施工时，在已搭设好的施工平台上进行，先进行双曲面的三维模型整体放样，按照放样的坐标点将分区域制作的单元钢模板依次固定在局部顶升好的钢管支撑架的顶端，调试好后依次将放射性方向的钢管全部与钢模骨架焊接，然后再进行整体加固；清水混凝土双曲面钢模板整体拼装成型后，并加固完成后，再对清水混凝土双曲面钢模板内表面的拼缝进行处理，再涂刷脱模剂，然后绑扎钢筋浇筑混凝土。具体的，脱模剂
采用peri模板脱模剂(油性)；涂刷脱模剂前，先对模板表面质量进行检查，在确认表面质量符合要求后开始涂刷；脱模剂涂层应薄而均匀，且无漏擦。
56.在另一些较佳的实施方式中，所述步骤s100具体包括：
57.用计算机建立双曲面的三维模型，并对三维模型进行网格化分割，形成多个网格单元；
58.获取各网格单元的网格点参数。
59.可以理解，网格点参数是分割后的三维模型中各网格单元的位置信息，即网格分割线的位置信息；大量的网格点参数实现对分割后的双曲面的参数化；利用计算机对双曲面的三维模型进行网格化分割，并获取网格点参数，使得整个网格点参数实现对整个双曲面的拟合；在钢模骨架制作时，可以使用网格点参数进行钢模骨架的设计，确保制作生成的钢模骨架拟合出双曲面形状，保障组装后清水混凝土双曲面钢模板的双曲面造型效果。
60.如图2所示，在另一些较佳的实施方式中，所述步骤s100中，具体的，计算机生成纵向分割线111和横向分割线112；通过纵向分割线111和横向分割线112对三维模型进行网格化分割。采用计算机技术，对三维模型进行网格化分割；计算机具体通过网格分割线11分割三维模型，网格分割线11包括纵向分割线111和横向分割线112，分割后的双曲面三维模型由若干矩形的网格单元组成。
61.在另一些较佳的实施方式中，所述纵向分割线和所述横向分割线的交点形成网格点，所述网格点参数包括：各个网格点的三维坐标值、纵向分割线和横向分割线的圆弧半径以及圆弧中心三维坐标值。双曲面的三维模型为空间立体形状，网格点参数是对双曲面这一空间立体形状的参数化，可以完整的反映双曲面的形状，进而为后续钢模板制作提供参数支持。
62.如图3所示，在另一些较佳的实施方式中，所述步骤s200之后还包括：
63.s20、对第二区域中的纵向分割线111和横向分割线112编号。网格分割线11包括纵向分割线111和横向分割线112；本技术方案对第二区域中网格分割线11进行编号；每个第二区域由若干纵向分割线111和若干横向分割线112分割，由于双曲面的异形形状，分割双曲面的网格分割线11为曲线；通过对第二区域中的网格分割线11编号，可以完整正确的反映第二区域所对应的双曲面的形状。
64.在另一些较佳的实施方式中，纵向分割线111编号用英文字母+数字-数字表示，例如：a1-1、b2-1、c3-2或n8-3等，其中英文字母a、b或c等表示纵向分割线111所在的第一区域编号，第一个数字1、2或3表示第1、2或3个纵向分割线111，第二个数字表示纵向分割线111所在的第二区域编号；横向分割线112编号用英文字母-数字表示，例如：a-1、b-2、c-11或n-20等，其中英文字母a、b或c等表示横向分割线112所在的第一区域，数字1、2或11表示第1、2或11个横向分割线112。
65.在另一些较佳的实施方式中，所述根据分割后的三维模型制作每个第二区域对应的钢模骨架，具体包括步骤：
66.s310、根据网格点参数，数控切割钢板，得到与纵向分割线对应的纵肋以及与横向分割线对应的横肋，并按照纵向分割线编号标记纵肋，按照横向分割线编号标记横肋；
67.如图4和图5所示，在该步骤中，网格点参数是对双曲面这一空间立体形状的参数化，根据网格点参数制作纵肋和横肋，实现了网格点参数的实体化，纵肋是纵向分割线的实
体化，横肋是横向分割线的实体化，为制作出的钢模骨架准确反应第二区域所在双曲面形状提供了保障。
68.s320、按照纵向分割线编号和横向分割线编号顺序，拼装并焊接纵肋与横肋，得到钢模骨架。
69.如图6和图7所示，按照纵向分割线编号和横向分割线编号顺序拼装纵肋122与横肋121，确保纵肋122准确对应纵向分割线，横肋121准确对应横向分割线，进而保证制作的钢模骨架12与第二区域所对应的双曲面的形状相吻合，提升单元钢模板的双曲面造型效果。
70.如图4和图5所示，在一些较佳的实施方式中，纵肋与横肋为卡槽式拼接，拼接后，纵肋与横肋朝向面板的一侧相平齐；具体的，纵肋上设置有若干第一卡槽，横肋上开设有若干第二卡槽，第二卡槽对应第一卡槽设置；第一卡槽与第二卡槽均位于纵肋与横肋的相交位置处，且第二卡槽与第一卡槽开口对向设置，纵肋通过第一卡槽与横肋卡接，横肋通过第二卡槽与纵肋卡接。
71.在另一些较佳的实施方式中，所述在钢模骨架12上铺设面板13，得到单元钢模板，具体包括步骤：
72.s330、挤压面板成双曲状，使面板13与钢模骨架12贴合，并焊接固定面板13与钢模骨架12，得到单元钢模板。
73.如图6和图7所示，在该步骤中，面板13采用钢板制作；首先采用数控剪板的方式将钢板分割成平面状的面板13，再借助撬棍、千斤顶、卷板机等工具，先将平面状的面板13卷圆成单曲状，再挤压双曲状，使面板13与钢模骨架贴合，得到单元钢模板，使得单元钢模板整体成型为自然连续的双曲面形状，实现第二区域所对应的双曲面的造型要求。
74.在一些实施方式中，钢模骨架上不止一个面板，多个面板拼缝焊接固定在钢模骨架上，得到单元钢模板；采用多个面板拼合，在拼缝焊接固定，可以降低面板的造型难度，进而保障面板的造型效果，确保单元钢模板准确反映第二区域所对应的双曲面形状；由于曲面切割的板面与现场实际操作会存在误差，在面板拼缝时需现场进行二次切割、补焊。
75.需要说明的是，焊接固定面板与钢模骨架，得到单元钢模板后，还需要在相邻单元钢模板的边界位置，即在钢模骨架上钻孔，以便穿入螺栓；相邻单元钢模板采用螺栓拼装。
76.在一些较佳的实施方式中，可以先固定相邻单元钢模板的钢模骨架，再将面板焊接固定在钢模骨架上，具体先后顺序可以在实际施工过程中调节，由于钢模骨架是对网格分割线的实体化，先进行钢模骨架的固定，也能保证清水混凝土双曲面钢模板实现双曲面造型。
77.在一些较佳的实施方式中，横肋与纵肋均采用8～10mm厚，100～120mm宽钢板的形式，相邻横肋或相邻纵肋间距为300～500mm，钢模骨架呈纵横的网格状；面板采用4～5mm厚的钢板的形式。
78.在另一些较佳的实施方式中，所述步骤s400之前包括：
79.s40、试装单元钢模板，并进行位置校正，使相邻单元钢模板贴合。
80.由于实际制作过程中的误差，相邻单元钢模板不一定贴合；在组装单元钢模板之前，先进行试装，并在试装过程中校正，避免正式施工组装时校正的不便，进而降低组装难度，且可以确保组装得到的清水混凝土双曲面钢模板的双曲面形状的连续性，提升清水混
凝土双曲面钢模板的双曲面造型效果。
81.在另一些较佳的实施方式中，所述按照第二区域编号顺序组装单元钢模板之后，得到区域钢模板之前，还包括步骤：
82.焊接并打磨相邻的单元钢模板的拼缝。此步骤中可以确保得到的区域钢模板形成连续的双曲面形状，避免砼浇筑后砼表面留下缝隙、痕迹，进而提升清水混凝土双曲面钢模板的双曲面造型效果。
83.在另一些较佳的实施方式中，所述按照第一区域编号顺序组装区域钢模板之后，得到清水混凝土双曲面钢模板之前，还包括步骤：
84.焊接并打磨相邻的区域钢模板的拼缝。此步骤中可以确保得到的清水混凝土双曲面钢模板形成连续的双曲面形状，避免砼浇筑后砼表面留下缝隙、痕迹，进而提升清水混凝土双曲面钢模板的双曲面造型效果。
85.在一些实施方式中，逐个对相邻单元钢模板的焊缝，以及相邻区域钢模板的焊缝的打磨，补原子灰，再打磨直至表面平滑，然后再涂刷脱模剂以及防锈漆；其中，脱模剂涂刷在区域钢模板与砼接触的面上，防锈漆涂刷在区域钢模板与砼接触的面的背面上。
86.如图6所示，本发明提供了一种清水混凝土双曲面钢模板，其中，采用上述制作方法制成。采用上述方法制成的清水混凝土双曲面钢模板，具有连续自然的双曲面形状，可以实现在建筑中砼浇筑造型出双曲面。
87.综上所述，本发明中提供了一种清水混凝土双曲面钢模板及其制作方法，所述清水混凝土双曲面钢模板的制作方法包括步骤：用计算机建立双曲面的三维模型，并对三维模型进行网格化分割；将分割后的三维模型沿环向划分为若干第一区域，并将第一区域沿径向划分为若干第二区域，对第一区域和第二区域进行编号；根据分割后的三维模型制作每个第二区域对应的钢模骨架，并在钢模骨架上铺设面板，得到单元钢模板；按照第二区域编号顺序组装单元钢模板，得到区域钢模板；按照第一区域编号顺序组装区域钢模板，得到清水混凝土双曲面钢模板。本技术方案的目的是制作出能够在建筑中造型双曲面的钢模板；先将异形的双曲面进行网格分割，实现将异形的双曲面转化成常规矩形网格的组合，使常规矩形形状拟合出双曲面的异形形状，降低了双曲面的造型难度，为后续制作出符合双曲面形状的钢模板提供了保障；再将分割后的三维模型按区域划分，并对区域编号，实现了分区域制作单元钢模板并组装，既降低了钢模板的制作难度，又确保了按照编号顺序能够完整无误组装单元钢模板成清水混凝土双曲面钢模板；而且根据现场放样来制作单元钢模板能确保清水混凝土双曲面钢模板完美拟合双曲面，使得清水混凝土双曲面钢模板实现在建筑中造型双曲面。
88.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。