[发明专利]采用轮廓工艺的超高层建筑3D打印平台及施工方法

说明书

本发明公开了一种采用轮廓工艺的超高层建筑3D打印平台；3D打印平台包括3D打印模块、移行模块、顶升模块、材料堆场模块；3D打印模块包括升降组件、轮廓工艺打印机、机械抓手；移行模块包括钢架梁导轨、主梁导轨、大车移行机构、小车移行机构；3D打印机可在升降组件和移行模块的分别驱动下在三维空间移动，打印墙体和楼层板；3D打印平台可由顶升模块顶升拓展竖向作业空间；机械抓手可在轮廓工艺打印机打印一层外部轮廓后安置类钢筋的联锁结构；还公开了一种基于上述的打印平台的施工方法，可以实现超高层建筑3D打印，集成度高、机械化程度高，在施工成本低、施工工期短的同时，降低了工人的劳动强度和人力劳动成本。

技术领域

本发明涉及一种采用轮廓工艺的超高层建筑3D打印平台及施工方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

3D打印在建筑业方面有诸多优势，相较于传统的施工工艺，3D打印可以省去模板安装、拆除所损耗的时间和成本，其通过控制设备把打印材料层层叠加的建造方式大幅缩短了施工时间，降低了施工费用。同时3D打印的施工精度高、建造效率高，在建造复杂异形建筑和高空作业时优势明显。在环保方面，3D打印施工碳排放低、噪声低、无扬尘和废水，材料利用率高，是一种环保且符合可持续发展观念的建筑方式。

轮廓工艺（Contour Crafting）是目前3D建筑领域较为成熟的3D打印工艺，特点是先打印外部轮廓，再进行挤压、浇灌填充内核。轮廓工艺允许在内核中添设管道、电器，且可在内核中铺设类钢筋结构，因而大大增加建筑承受拉应力的能力，降低混凝土开裂的可能。因此，相较于D型工艺（D-Shape）和混凝土打印（Concrete Printing）等3D打印工艺，轮廓工艺在打印高层、超高层建筑时更有优势。然而，现有的3D打印设备多用于打印单层建筑，少数用于打印高层建筑的打印机仅用于打印建筑内部结构，已不能满足现代高层建筑对缩短工期、提高机械化自动化程度的需要。

发明内容

本发明提供一种采用轮廓工艺的超高层建筑3D打印平台及施工方法，可有效解决现有3D打印设备无法独立打印高层、超高层建筑的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种采用轮廓工艺的超高层建筑3D打印平台，包括：

3D打印模块，包括打印机升降组件、物料提升组件、所述打印机升降组件下方固定有轮廓工艺打印机、所述物料提升组件的下方固定有机械抓手；所述轮廓工艺打印机可通过打印机升降组件实现竖直方向移动；所述机械抓手可通过物料提升组件实现竖直方向移动；

移行模块，包括钢架梁导轨、大车移行机构、铺设在所述大车移行机构上的主梁导轨，小车移行机构；所述钢架梁导轨铺设在3D打印平台的钢架梁上，所述大车移行机构固定在所述钢架梁导轨上，所述小车移行机构固定在所述主梁导轨上；所述大车移行机构可沿钢架梁导轨水平移动，所述小车移行机构可沿主梁导轨水平移动；

顶升模块，包括钢架梁，与所述钢架梁相连的立柱，固定在所述立柱下方的上支承架，固定在所述上支承架下方的千斤顶，固定在所述千斤顶下方的下支承架，固定在所述上支承架和所述下支承架侧边的钩爪；通过钩爪的内收与钩住联锁横向件实现和剪力墙的分离与固定；通过所述千斤顶可对上支承架进行顶升；通过所述千斤顶回缩抬升下支承架；

材料堆场模块，包括材料堆场、运输电梯；所述材料堆场固定在钢架梁侧下方；所述物料电梯固定在超高层建筑中央；在建筑底层的材料可通过运输电梯提升至在建层，再由机械抓手抓取并运送到材料堆场。

进一步，所述打印机升降组件和物料提升组件设置在移行组件的小车移行机构上。

进一步，所述千斤顶为长行程高能力千斤顶，单次顶升行程为标准层层高。

进一步，机械抓手会在轮廓工艺打印机打印完一层墙体外部轮廓时，在墙体内核安装类钢筋结构的联锁。

进一步，所述材料堆场上还设置有水泥基材料储存设施，包括水泥基材料储存罐、与所述水泥基材料储存罐相连的水泥基材料管道；所述水泥基材料管道另一端与轮廓工艺打印机相连。