現(xiàn)澆砼球形結構施工技術

1、現(xiàn)澆砼球形結構施工技術摘 要 ： 文章以恒大城工程現(xiàn)澆砼球形結構為例，探討了球形結構模板、支撐體系的 施工技術，以滿足工程對安全、進度、質量、經(jīng)濟目標的實現(xiàn)。 關鍵詞 ： 球形，桁架，模板，支撐體系。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，建筑作為一座城市帶給人們的第一印象， 已逐漸由單一的結構功能型向主觀裝飾型發(fā)展。 一個造型美觀的屋頂 建筑，不但美化了建筑形象，甚至成為一幢建筑物的主要標志，鋼筋 砼球形薄殼屋頂具有結構自重輕， 可跨越較大空間， 裝飾效果多樣化 的特點，其產(chǎn)生的藝術效果，能給人以感染力和美的享受。本文僅以 某工程施工實例淺談球形現(xiàn)澆屋頂建筑施工技術。1、工程概況：市恒大城綜合樓位于槐安路與光平

2、街交叉口，建 筑面積5200M2，現(xiàn)澆框架結構，局部四層。該工程整體外觀設計弧 形線條形式多樣，構思新穎別致，屬仿歐式建筑，混凝土球形結構一 共有四個，兩個位于17.55m的環(huán)梁上，兩個位于20.05的環(huán)梁上， 球體半徑均為3m,為半球殼體現(xiàn)澆結構。如圖如示：該球形殼體設在標高17.55M的環(huán)梁上，環(huán)梁尺寸為400MM寬 *500MM高，環(huán)梁下為© 300圓形現(xiàn)澆框架柱，底層操作樓面標高為 14.04M，球體頂部標高為 20.55M，球形外圓直徑為 6M，混凝土壁 厚15CM，C30級，配三級鋼10150雙層雙向鋼筋網(wǎng)，球頂距操作層 樓板面凈高為6.51M。根據(jù)業(yè)主、設計及監(jiān)理三方提

3、供的對于該球體現(xiàn)澆結構必須一次 成型，確保質量優(yōu)良的要求，項目部成立了QC小組，對此課題進行技術攻關。2、施工方案2.1球形殼體是以球心為對稱中心的旋轉體對稱結構。在高大空 間上做半球殼體現(xiàn)澆施工，其主要的施工技術難題是：底模必須鋪設 圓整，以滿足設計造型要求；操作人員作業(yè)時要有安全感，上下方便， 搭設支架少占空間，不影響廳其它專業(yè)施工，支架牢固，搭拆容易， 支架結構合理，經(jīng)濟適用。2.2 方案的選擇。模鋪設要控制半球體經(jīng)、緯兩個方向。根據(jù)球 面造型設計要求，我們擬定了三種方案： （1）采用吊模工藝；（2）采 用傳統(tǒng)曲面木桁架龍骨造型制作工藝； （ 3）采用曲弦梁式鋼筋簡易桁 架造型工藝。 經(jīng)

4、過小組針對三種方案在質量、 工期及經(jīng)濟方面進行可 行性比較， 第一種施工方案即采用吊模操作工藝， 雖然在經(jīng)濟上比較 節(jié)約，工期也短， 但通過小組調查其他工程實例證明，該吊模工藝不 能保證設計球殼表面造型要求， 拆模后均發(fā)現(xiàn)多處砼凹凸不平， 變形 較大，且較難處理，小組討論一致否決。第二種方案需要一次投入木 材約 15M3 左右，木桁架制作工藝繁雜，勞動強度大，用工多，工期 較長，施工成本高，小組討論該方案也予以否決。第三種方案采用曲 弦梁式鋼筋桁架定型工藝， 是利用曲弦梁式鋼筋桁架作為球殼底模造 型經(jīng)線方向主龍骨， 在桁架上弦綁扎鋼筋作為球殼底模造型緯線方向 次龍骨，然后在次龍骨上鋪設固定膠合

5、板底模， 此工藝操作相對簡單， 施工方便，造型容易，工期短，小組經(jīng)過討論認為該方案可行。2.3 施工順序：彈控制線T框架柱施工T球殼下環(huán)梁施工（梁予埋桁架焊接支座 和球殼予留插筋）7預制曲弦鋼筋桁架T搭設腳手架及支架T安裝 曲弦鋼筋桁架（主龍骨）7安裝次龍骨7鋪設底模7綁扎鋼筋網(wǎng)7安 裝外模7澆筑球體砼7模具拆除7裝飾裝修7腳手架拆除。2.4 主要施工方法及技術措施2.4.1 軸線標高的控制1）軸線引測。在操作層現(xiàn)澆樓面板上彈出球體中心及通過中心點的各道桁架投影控制線。球體頂部中心通過此控制點向上引測。 具 體操作方法：在現(xiàn)澆面上搭設1.1M見方的鋼管扣件式腳手井架，腳 手架的投影中心與球心控

6、制點重合， 腳手架兼作上下爬梯之用，在腳 手架的頂部水平鋼管上面緊貼球頂模下面固定一個用于支撐簡單鋼 筋桁架的圓形鋼支盤，鋼支盤安裝標高計算必須精確，圓形鋼支盤的 中心投影與球心控制點重合，鋼支盤用來連接桁架和腳手架并起傳力 作用，鋼支盤半徑與桁架榀數(shù)相適應。2）標高引測：環(huán)梁施工及球殼施工的標高均由操作層樓面用長鋼卷尺通過腳手架垂直立桿向上傳遞，以免產(chǎn)生誤差。模板工程1）曲弦鋼筋簡易桁架焊接制作。根據(jù)球形尺寸進行放樣前業(yè)計 算，扣除底模鋪貼厚度和次龍骨安裝厚度以及球頂頂部預留圓形支架 尺寸得出鋼筋桁架上弦弧長為 4.47MM，下弦長為4.03M，高跨比為 1/3。根據(jù)計算結果進行放樣，焊接簡

7、易曲弦鋼筋桁架作為球殼底模 經(jīng)線方向定型支撐主龍骨，如圖2所示由于鋼筋在外力約束作用下最易彎曲且按一定規(guī)律自然變形達 到設計弧形要求，先采用© 18鋼筋焊接制作了一榀桁架，經(jīng)現(xiàn)場試 驗，其抗變形能力不能滿足要求，后采用© 20鋼筋制作，焊接時注 意適當起拱，經(jīng)多樣拉壓試驗，其抗變形能力符合球體造型要求。為 減少簡易鋼筋桁架榀數(shù)，將球體根部桁架間距拉大，控制桁架間距不 大于1M，按間距1M計算，需要18榀簡易桁架。2）鋼筋桁架的安裝。如圖3所示，在澆筑球殼根部環(huán)梁砼時， 在環(huán)梁側面梁頂部位置埋設支座鐵件， 用于焊接固定鋼筋桁架。將制 作好的鋼筋桁架的上下端分別焊接固定在鋼支盤

8、和環(huán)梁予埋支座上， 焊接時必須注意兩榀桁架先后對稱安裝，并使桁架正投影與定位控制 線重合，確保桁架安裝上下垂直。桁架之間上、下弦分別另焊鋼筋水 平及斜拉條固定，防止晃動變形。桁架就位后拉線通過圓心檢查，造 型尺寸符合設計要求。3）緯線方向次龍骨安裝見圖 4 所示。沿鋼筋桁架曲弦畫線分檔 從底向上綁扎環(huán)形鋼筋次龍骨， 利用鋼筋彎曲后自然形成的弧形， 次 龍骨采用© 12鋼筋進行綁扎，由于桁架下部1/3圍次龍骨間距相對較 小，桁架上部次龍骨間距可適當放大， 本次施工次龍骨鋼筋由底向上 綁扎間距為100-200MM。綁扎完后在球體頂部利用塔吊吊重物施工 外力試驗（相同結構及施工荷載）無變形

9、，能滿足球體底?；∶嬖煨?要求。4）球底模鋪設。球底模采用 5MM 厚優(yōu)質膠合板鋪設。鋪貼前 假設將球體平均分成若干瓣，將其中一瓣展開后得到上窄下寬的扇 形，然后將膠合板裁割成類似扇形（注意充分利用膠合板的長邊） ， 按照上窄下寬拼裝鋪貼，確保接縫嚴密。在膠合板上沿經(jīng)、緯兩個方 向按照每 30-50CM 一點鉆兩個孔用 12#鐵絲將膠合板牢牢固定在板 底鋼筋龍骨上。5）球體外表面?zhèn)饶０惭b。由于球形曲面原因，鋼筋籠空間小， 如果外側圓模一次性安裝過高，振動棒在鋼筋籠活動受到很大限制， 很容易造成砼過振脹?；蚵┱裥纬煞涓C、 露筋嚴重缺陷。 故采用邊立 外模邊澆筑連續(xù)施工的方法。具體做法就是先立最下

10、一排環(huán)形外模， 支撐固定后， 砼入倉澆筑至接近模板上邊緣， 然后模板工接著安裝第 二排模板，依此類推，連續(xù)協(xié)調作業(yè)，在離球頂 1/3弧長距離時，由 于此段球面坡度小，砼可以直接入籠澆筑，不必立外側模板。2.4.3 鋼筋工程1）按圖紙設計要求。球殼配筋為雙層雙向三級鋼10150，上、 下層經(jīng)向鋼筋用量分別為 126 根和 120 根，如果鋼筋綁扎時均通過球 頂中心點，鋼筋重疊高度將達到 2.46M 高，很顯然不符合要求， 為了 使鋼筋綁扎時在球頂部位不發(fā)生重疊現(xiàn)象， 且鋼筋之間能保持一定的 間距。方案確定在鋼筋綁扎至距球頂中心 1M 處（此處每根鋼筋凈距 為 50MM ）按間距 100MM 保留

11、部分經(jīng)向鋼筋伸向球頂作錨固，其余 經(jīng)向鋼筋在此處截斷， 然后用長 3200MM ，三級鋼 10150間距綁扎成 雙層雙向鋼筋網(wǎng)片， 與原球體經(jīng)向鋼筋綁扎搭接。 此方法不但保證了 質量，節(jié)約了材料，同時解決了施工難點。2）在澆筑球殼根部環(huán)梁砼時，在環(huán)梁預留球體經(jīng)向插筋，插筋 按長短交錯留置， 底模鋪好后， 即可按插筋位置對應搭接綁扎球體經(jīng) 向鋼筋，上下層及相鄰鋼筋互相錯開。 為保證鋼筋上下層排距及鋼筋 保護層厚度，在綁扎鋼筋網(wǎng)片時沿鋼筋縱橫方向按每 0.6M 焊一根無 保護層的© 10定位筋。2.4.4 混凝土工程 球形薄殼結構砼澆筑的難度主要是球體下部坡度較大， 且呈雙向 曲面，振搗

12、棒不易振搗。球體上部接近于平面，砼表面曲面造型難度 大。為此，采取如下措施：1 ）球體下部 2/3 弧長約 1.49M 長度采用分層環(huán)向澆筑，分層澆 筑高度以 0.6M 為宜 ,避免單層砼澆筑過高產(chǎn)生偏心壓力導致球體變 形。該段砼均采用插入式振搗棒振搗，點振間距不超過30CM，振搗時間以每點持續(xù)10S-20S為宜。2）球體上部 1/3 弧長圍砼采用平板式振動器振實，一邊振實一 邊用弧形樣板尺在砼表面刮整造型，直到砼澆筑全部完成。3）砼設計強度C30級，均采用商品砼，利用塔吊直接吊運到位， 用 32.5 級普硅水泥， 5-15MM 碎石，中粗砂，砼坍落度控制在 50± 10MM 圍，摻

13、加少量防水劑。砼澆筑后，加強了砼表面覆蓋養(yǎng)護。2.4.5 腳手架搭設1）腳手架，在現(xiàn)澆樓面上圍繞球中心軸對稱搭設鋼管井字架式 中心腳手，在環(huán)梁上鋼支座下面搭設滿堂腳手架并用斜拉桿將此外水 平桿與中心井架上部連接，使中心井架固定不動，見圖 4。2）外腳手架 由球體外側四周向懸挑搭設或將水平桿直接伸入球殼與腳手架立桿相連。澆筑砼時，工人在外腳手架上操作，然后逐層向上搭設。由于外腳手架水平桿一端埋在混凝土中，可在鋼管外加一套管， 在拆除腳手架時， 即可輕易抽出鋼管， 再用摻膨脹劑的水泥砂漿將孔 洞填實抹平。3、總結效果3.1 該工藝操作簡單，施工速度快。從制作模具到砼澆筑全部 完成只用了 11天工期，比傳統(tǒng)施工方法提前 9 天，工期縮短 45%。3.2 用工少，計劃用工 155 工日，實際用工 85 工日，節(jié)省用 工達 45.2%。3.3 經(jīng)濟效益顯著，采用傳統(tǒng)桁架龍骨支撐需木材 15M3，按1350元/M3計算需20250元。采用鋼筋簡易桁架