大跨度混凝土結(jié)構(gòu)的穹頂屋面施工工法

1大跨度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)穹頂施工工法近年來(lái)，西方的歐式風(fēng)格以及中國(guó)的傳統(tǒng)建筑形式已成為國(guó)內(nèi)建筑的潮流模式，穹頂造型美觀，是中國(guó)古典建筑與西式宗教建筑風(fēng)格的結(jié)合，備受人們的青睞。目前市場(chǎng)上大部分建筑材料抗壓能力強(qiáng)，抗剪、抗彎、抗拉的能力較差，而穹頂可將上部荷載轉(zhuǎn)為“拱”的軸向壓應(yīng)力，而不產(chǎn)生拉、剪、彎的應(yīng)力，可以節(jié)省大量的建筑材料，具有美觀和節(jié)能的雙重優(yōu)點(diǎn)。華為產(chǎn)品研發(fā)園項(xiàng)目穹頂直徑約11米，施工中突破集團(tuán)原有工法《碗形穹頂鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工工法》ZJ1GF-468-2012，對(duì)模板支撐架優(yōu)化，摸索、總結(jié)出本工法，以供同類(lèi)工程參考。1、安全性高：采用鋼管扣件式滿(mǎn)堂架作為整個(gè)穹頂屋面的支撐體系；選用Φ48×3.5鋼管作為模板的主次龍骨，相比木方龍骨整體性及剛度增加；采用溜槽澆筑混凝土，控制混凝土自由下落高度。2、成型效果好采用預(yù)制模板，尺寸精確度高；模板彎曲處理，在模板的內(nèi)側(cè)進(jìn)行切縫；選用自密實(shí)混凝土澆筑，確保成型效果。3、成本節(jié)約模板采用雙層曲面模板拼裝而成，拼縫處采用泥子填塞抹平，防止漏漿，減少后期修補(bǔ)費(fèi)用。本工法適用于混凝土結(jié)構(gòu)的穹頂屋面施工，也可作為異形斜屋面施工參考。搭設(shè)滿(mǎn)堂架作為穹頂屋面的支撐架，穹頂支撐架與周邊樓板支撐連接架成一個(gè)整體；放線(xiàn)標(biāo)記緯度龍骨標(biāo)高位置和距離中心線(xiàn)的距離，搭設(shè)斜支撐；計(jì)算龍骨的弧度，并現(xiàn)場(chǎng)制作；擺放主龍骨（緯度方向）與次龍骨（經(jīng)度方向）并進(jìn)行焊接加固，形成整體鋼架，然后配置模板，模板尺寸要求精確，內(nèi)部間隔50mm雙向切縫，應(yīng)控制縫深避免破壞模板強(qiáng)度；鋪設(shè)預(yù)制曲面模板時(shí)，拼縫的位置填塞泥子并刮平，防止漏漿，雙層模板采用三段式止水螺桿對(duì)拉加固，用于控制板厚和防止后期此部位滲水；鋪設(shè)面模板，并在穹頂中部標(biāo)高位置面模板上水平間隔1.5米預(yù)留澆筑洞口，方便下2料、振搗和觀測(cè)混凝土澆筑情況；混凝土澆筑至預(yù)留洞口位置時(shí)，封閉洞口，進(jìn)行上部混凝土的澆3在下層砼樓板上彈出穹頂水平投影線(xiàn)，包括圓心點(diǎn)、穹頂平直段水平投影線(xiàn)、穹頂?shù)撞績(jī)?nèi)梁邊水平投影線(xiàn)及穹頂?shù)撞窟?00mm控制線(xiàn)。在屋面結(jié)構(gòu)的模板工程開(kāi)始施工之前，要求在樓面板上進(jìn)行控制線(xiàn)的投放；同時(shí)要求把斜屋面平面布置的輪廓線(xiàn)投放出來(lái)。測(cè)量員、木工工長(zhǎng)、質(zhì)檢員、技術(shù)員均要求對(duì)上述測(cè)量放線(xiàn)情況進(jìn)行跟蹤檢查，以確保屋面輪廓線(xiàn)投放的準(zhǔn)確性，進(jìn)而保證屋面結(jié)構(gòu)的模板支設(shè)質(zhì)量。根據(jù)施工圖紙的標(biāo)高標(biāo)注情況，計(jì)算出屋面各個(gè)角點(diǎn)的標(biāo)高數(shù)值并標(biāo)注在樓面斜屋面輪廓投影線(xiàn)的相應(yīng)位置上。木工工長(zhǎng)、質(zhì)檢員、技術(shù)員要求對(duì)標(biāo)注在樓板上的斜屋面各個(gè)角點(diǎn)完成標(biāo)高進(jìn)行一一核實(shí)，以便于工人選取合適長(zhǎng)度的鋼管立桿進(jìn)行滿(mǎn)堂架搭設(shè)，進(jìn)而保證對(duì)斜屋面結(jié)構(gòu)模板支設(shè)標(biāo)高的控制。1、采用滿(mǎn)堂架作為整個(gè)穹頂屋面的支撐體系，穹頂屋面滿(mǎn)堂架與周邊樓板支撐架為一個(gè)整體，保證架體整體性，搭設(shè)高度滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求，如圖5-2-1；2、屋面結(jié)構(gòu)模板支撐滿(mǎn)堂架立桿距梁側(cè)、柱邊的間距為300mm。3、立桿間距900mm，步距1500mm，水平桿橫、縱兩個(gè)方向拉通設(shè)置，立桿離地200mm處兩個(gè)方向4向各設(shè)置一道水平掃地桿。4、立桿接頭嚴(yán)禁搭接，必須采用對(duì)接扣件連接，相鄰兩立柱的對(duì)接接頭不得在同步內(nèi)，且對(duì)接接頭沿豎向錯(cuò)開(kāi)的距離不宜小于500mm，各接頭中心距主節(jié)點(diǎn)不宜大于步距的1/3。5、在滿(mǎn)堂支撐架體外側(cè)周邊及內(nèi)部縱、橫向每5m～8m，設(shè)置由底至頂?shù)倪B續(xù)豎向剪刀撐，剪刀撐寬度為5m～8m。剪刀撐桿件底端與地面釘緊，夾角為45°~60°。在豎向剪刀撐頂部交點(diǎn)平面應(yīng)設(shè)置連續(xù)水平剪刀撐，水平剪刀撐至架體底平面距離與水平剪刀撐間距不宜超過(guò)8m。6、立桿伸出頂層水平桿中心線(xiàn)至支撐點(diǎn)的長(zhǎng)度a不應(yīng)超過(guò)500mm。頂托地伸出長(zhǎng)度不宜超過(guò)200mm。7、沿梁兩側(cè)立桿搭設(shè)水平鋼管（水平桿中部加設(shè)兩根頂托、立桿用于擺放梁底木方。圖5-2-1滿(mǎn)堂架搭設(shè)示意圖9、穹頂內(nèi)側(cè)最底部需設(shè)置水平剪刀撐，中間高度位置加設(shè)水平剪刀撐；圖5-2-2水平剪刀撐搭設(shè)示意圖510、穹頂外雙排防護(hù)架同時(shí)支設(shè)，超過(guò)穹頂邊1800mm（即標(biāo)高17m），外架滿(mǎn)掛安全網(wǎng)。1、穹頂龍骨安裝的順序?yàn)椋盒睋蔚墓潭ā暥戎鼾埞枪潭ā車(chē)?jīng)度龍骨固定→微調(diào)整體弧度及加固2、搭設(shè)內(nèi)龍骨的支撐斜桿，與內(nèi)側(cè)滿(mǎn)堂架用旋轉(zhuǎn)扣件連接，不得少于三個(gè)連接點(diǎn)，如圖5-2-3；注：斜撐加固時(shí)，周圈支撐點(diǎn)控制在同一水平標(biāo)高上，且斜撐高度應(yīng)按照計(jì)算主龍骨標(biāo)高設(shè)置。圖5-2-3斜撐搭設(shè)示意圖3、主龍骨，采用雙排Φ48×3.6的鋼管，根據(jù)不同位置確定鋼管的弧度，同一標(biāo)高兩根鋼管用現(xiàn)場(chǎng)廢鋼筋頭（4根Φ22～25）焊接成整體，現(xiàn)場(chǎng)加工，如圖5-2-4；注：外側(cè)主龍骨采用兩根Φ25的鋼筋材料，背楞根據(jù)穹頂各標(biāo)高處直徑采用現(xiàn)場(chǎng)加工制作。圖5-2-4主龍骨搭設(shè)示意圖4、次龍骨，采用單排Φ48×3.6的鋼管，間距250～300mm，與主龍骨焊接固定，通過(guò)計(jì)算，確定鋼管的弧度，現(xiàn)場(chǎng)加工，如圖5-2-5；6圖5-2-5次龍骨搭設(shè)示意圖5、計(jì)算方式如下：574057402870圖5-2-6模板及經(jīng)度鋼管拼接弧度表5.1：拼接鋼管弧度細(xì)部對(duì)應(yīng)尺寸表序號(hào)123456789從左開(kāi)始尺寸2004006008000000020002200240026002870對(duì)應(yīng)高度值2352693003263493683833944014047圖5-2-7鋼管標(biāo)高排布圖表5.2：不同標(biāo)高對(duì)應(yīng)鋼管外徑表序號(hào)1236789從最低處開(kāi)始尺寸2007002200270032003600對(duì)應(yīng)鋼管直徑（外徑）1010894108616771266785480406627181、模板采用18mm厚木膠板，為將木模板現(xiàn)場(chǎng)加工成雙曲面，沿模板經(jīng)緯方向每隔50mm進(jìn)行切槽處理，槽與槽之間模板表面輕微切割，保證模板整體性、弧度滿(mǎn)足要求，且不得破壞模板的整體強(qiáng)度。2、施工流程定位放線(xiàn)→鋪放模板→將模板與背楞用釘子釘牢→鉆穿螺栓孔→模板拼縫泥子修補(bǔ)→鋼筋綁扎→插放防水、固定穿墻螺栓→鋪面模板→緊固螺栓→驗(yàn)收→澆筑第一段混凝土→第二段混凝土澆筑。3、施工工藝①配模拼裝：8內(nèi)外模板均采用放大樣方式現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制、分段組拼，每一段的高度根據(jù)膠合板的規(guī)格確定穹頂?shù)幕￠L(zhǎng)；外模與內(nèi)模之間通過(guò)三段式止水對(duì)拉螺栓連接。在每段模板安裝前，先找出每段模板上下兩邊的圓心，在滿(mǎn)堂架上加固好，圓心不能移動(dòng)，然后將按照實(shí)際放樣組拼好的分片模板先后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝，與模板背楞連接，根據(jù)每道對(duì)拉螺栓的所在的緯線(xiàn)圓半徑進(jìn)行校正、固定，確保模板弧度的準(zhǔn)確性。圖5-2-8模板預(yù)制拼接圖②底模拼縫的位置采用泥子抹平，防止混凝土澆筑過(guò)程中漏漿，減少拼縫及后期頂面的修補(bǔ)工作；③外模板支設(shè)時(shí)在穹頂中部標(biāo)高位置設(shè)置澆筑口和振搗口，洞口尺寸400mm*400mm，沿穹頂中部標(biāo)高位置間距1.5m設(shè)置1個(gè)，以便混凝土下料、振搗棒下伸至穹頂?shù)撞亢陀^察混凝土填充是否密實(shí)，混凝土澆筑至振搗口位置后，將振搗口位置外模封閉，繼續(xù)澆筑穹頂上部混凝土（澆筑口封閉模板事先準(zhǔn)備，封閉時(shí)間控制在半小時(shí)內(nèi)完成，保證上下層混凝土相互粘結(jié)緊密，防止出現(xiàn)冷縫）。圖5-2-9在外模的中間高度設(shè)置澆注口④內(nèi)外雙層模板采用三段式止水對(duì)拉螺桿固定，對(duì)拉螺栓緯向間距500一道。螺桿拆除后使用水泥砂漿加108膠封堵。9圖5-2-10內(nèi)外模板用三節(jié)止水螺桿對(duì)拉固定⑤頂部800高檐口部位，對(duì)撐吊模加固，如下圖：圖5-2-13頂部吊模加固示意圖圖5-2-14混凝土澆筑完成模板拆除1、由于穹頂后期裝修的特殊性，為保證穹頂混凝土觀感質(zhì)量，減少后期頂面修補(bǔ)，混凝土采用自密實(shí)混凝土，在保證混凝土強(qiáng)度的前提下適當(dāng)加入減水劑和粉煤灰從而減少水泥用量，降低水化熱?；炷撂涠瓤刂圃?20~140MM，澆筑順序由低到高，周圈循環(huán)澆筑；2、澆筑形式采用塔吊加溜槽的方式澆筑，混凝土自吊斗口下落的自由傾落高度不得超過(guò)2m。3、底部混凝土通過(guò)模板中部預(yù)留洞口澆筑、振搗，澆筑完成后將振搗口位置外模封閉，繼續(xù)澆筑穹頂上部混凝土。4、如需留設(shè)施工縫，在新舊混凝土接口位置，埋設(shè)4×300止水鋼板。5、混凝土澆筑完成后，為減少砼的水分散失和塑性開(kāi)裂，必須從砼入模開(kāi)始就進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)，砼初凝之后，宜采取薄膜覆蓋，并及時(shí)澆水，以使砼能及時(shí)散熱，養(yǎng)護(hù)齡期不宜少于14天。6、上層拆模時(shí)間應(yīng)大于3天，最好7天以后。本工法所用材料：模架及相關(guān)組件、普通模板及架體材料、測(cè)量放線(xiàn)所需全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和激光鉛垂儀；準(zhǔn)備好支模、拆模所需的塔吊等機(jī)械，具體數(shù)量及用途如下：表6.1材料設(shè)備表序號(hào)材料名稱(chēng)規(guī)格部位1鋼管Φ48×3.5弧度弦桿2鋼筋Φ22~25連接桿件31～2m鋼管Φ48×3.5鋼管斜撐43～6m鋼管Φ48×3.5模架架體5扣件十字扣鋼管連接6扣件轉(zhuǎn)角扣鋼管連接7扣件一字扣鋼管連接8木膠板模板表6.2機(jī)械設(shè)備表序號(hào)機(jī)具名稱(chēng)規(guī)格單位數(shù)量備注1冷彎?rùn)C(jī)個(gè)1加工弧形鋼管2木工電鋸個(gè)5切割方木、木膠板3砂輪切割機(jī)個(gè)2切割鋼管、鋼筋4BX-500個(gè)25氧焊設(shè)備套1鋼管加工6水準(zhǔn)儀DZS3-1套17線(xiàn)墜2kg個(gè)28經(jīng)緯儀TDJ2E套19塔吊QTZ6013個(gè)11、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（1）混凝土配合比應(yīng)計(jì)量準(zhǔn)確，混凝土平均強(qiáng)度應(yīng)不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度。（2）混凝土表面應(yīng)平整，振搗密實(shí)，不準(zhǔn)有蜂窩、露筋、裂縫等缺陷。（3）混凝土現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的坍落度與配合比要求的坍落度允許偏差不大于20mm。構(gòu)件施工尺寸誤差范圍項(xiàng)目部位允許偏差（mm）檢測(cè)方法軸線(xiàn)位置薄殼內(nèi)側(cè)5鋼尺檢查標(biāo)高全高水準(zhǔn)儀或拉線(xiàn)、鋼尺檢查截面尺寸薄殼壁厚+8,-5鋼尺檢查混凝土表面觀感薄殼內(nèi)外表面無(wú)注：檢查軸線(xiàn)、中心線(xiàn)位置時(shí)，應(yīng)沿縱橫兩個(gè)方向量測(cè)，應(yīng)取其中的較大值。2、質(zhì)量保證（1）混凝土澆筑前向商混凝土公司進(jìn)行技術(shù)交底，水泥、砂、石、外加劑等材料質(zhì)量，外加劑的摻量以及混凝土配合比、坍落度的控制。（2）施工員、質(zhì)檢員、技術(shù)員、操作班組長(zhǎng)等有關(guān)人員必須在現(xiàn)場(chǎng)崗位，及時(shí)檢查確保質(zhì)量，做到萬(wàn)無(wú)一失、安全可靠，保證混凝土的布料、振搗、施工縫的留涉及處理，混凝土的養(yǎng)護(hù)等。（3）技術(shù)員應(yīng)做好施工方案交底，指導(dǎo)施工人員嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及方案施工，加強(qiáng)監(jiān)控。（4）混凝土澆筑時(shí)，各工種應(yīng)密切配合，電工必須保證電路暢通及設(shè)備正常運(yùn)行，木工班和鋼筋班必須安排專(zhuān)人跟班檢查，如有爆模、塌模、插筋管道和預(yù)留孔、預(yù)埋件有無(wú)走動(dòng)情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)立即停止?jié)仓?，并及時(shí)進(jìn)行處理，經(jīng)復(fù)查合格后才可再繼續(xù)澆筑。（5）上下傳遞工具要逐個(gè)進(jìn)行傳遞，嚴(yán)禁在傳遞時(shí)進(jìn)行拋擲。（6）模板整片裝用時(shí)，要做好加固措施，防止模板翹曲變形。（7）為了保證混凝土強(qiáng)度，外模在混凝土澆筑完2天后拆除，內(nèi)側(cè)模板在混凝土試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后拆除。（8）鐵皮中釘子需牢固釘?shù)侥０迳?，邊角處不得留設(shè)空隙，中間位置可少訂。（1）安全部門(mén)及施工人員應(yīng)分別對(duì)操作人員進(jìn)行班前班后安全教育、安全技術(shù)交底，操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，參加施工人員應(yīng)熟悉本工程的安全操作規(guī)程。（2）安全員在完成每道工序時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)與規(guī)范進(jìn)行檢查，做到與設(shè)計(jì)規(guī)范相符為止，否則應(yīng)及時(shí)通知有關(guān)人員加以處理。（3）配備并使用好個(gè)人防護(hù)用品、安全防護(hù)設(shè)施，施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)佩戴安全帽，禁止穿拖鞋、高跟鞋進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，不得在現(xiàn)場(chǎng)打鬧，嚴(yán)禁酒后作業(yè)。使用振動(dòng)器的作業(yè)人員，應(yīng)穿膠鞋，戴絕緣手套，使用帶有漏電保護(hù)的開(kāi)關(guān)箱。振搗器的電源膠皮線(xiàn)要經(jīng)常檢查，防止破損。（4）鋼管及扣件要符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管腳手架扣件》（GB15831）的規(guī)定；木材要選用質(zhì)量好的木方，不得使用腐朽、霉變、折裂、枯節(jié)的木材；膠合板厚度不得小于9mm，并應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土模板用膠合板》（ZBB70006）的規(guī)定。（5）模板施工方案要嚴(yán)格編審程序，施工過(guò)程中要嚴(yán)格按施工方案執(zhí)行，防止出現(xiàn)坍塌事故。（6）模板支架搭設(shè)時(shí)，要與下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件連成整體，縱橫剪刀撐要隨立桿與水平桿同時(shí)搭設(shè)，不得搭設(shè)完立桿與水平桿后再加設(shè)剪刀撐。（7）模板支撐體系半球內(nèi)鋪設(shè)操作平臺(tái)，特種作業(yè)人員要持證上崗，系好安全帶，防止高空墜（8）球環(huán)部位混凝土澆筑時(shí)要分層澆筑，每2米高澆筑一次，保證架體荷載均勻，防止局部失穩(wěn)；球冠部位傾倒混凝土?xí)r不要堆放過(guò)高，隨時(shí)耙平，防止局部荷載過(guò)大。（9）遇有六級(jí)以上大風(fēng)等惡劣天氣停止作業(yè)。1、嚴(yán)格遵循國(guó)家有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)規(guī)程和地方相關(guān)文件的規(guī)定。2、施工前各班組工長(zhǎng)應(yīng)對(duì)本班組進(jìn)行詳細(xì)的環(huán)保交底。3、混凝土振搗采用低噪音振搗棒，振搗時(shí)不得碰到鋼筋。4、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置洗車(chē)池和沉淀池、污水井，罐車(chē)在出廠前均要用水沖洗，以保證市政交通道路的清潔，減少粉塵的污染；沉淀后的清水重復(fù)使用。5、廢棄混凝土垃圾應(yīng)集中存放并及時(shí)清運(yùn)，保持工完場(chǎng)清。6、施工污水經(jīng)沉淀后有組織排放。10.1工序銜接：屋面造型大面平整度滿(mǎn)足精裝修尺寸要求，待細(xì)微修補(bǔ)即可移交精裝修單位進(jìn)行施工，可滿(mǎn)足工程進(jìn)度需求。10.2社會(huì)效益：通過(guò)本工法，滿(mǎn)足了屋面造型精度需求，是優(yōu)質(zhì)施工質(zhì)量的體現(xiàn)。10.3經(jīng)濟(jì)效益：1、屋面穹頂造型不需進(jìn)行大量修補(bǔ)即可進(jìn)行精裝修，大大節(jié)約了整改帶來(lái)的工期延誤及人工整改費(fèi)用，同時(shí)可盡快投入使用。2、采用本工法施工，可避免混凝土從下口部位溢出，造成混凝土浪費(fèi)，節(jié)約成本。10.1采用本工法與普通做法效益對(duì)比表分項(xiàng)工程底部混凝土溢出量（估算）人工清理費(fèi)（估材料費(fèi)（估表面修補(bǔ)費(fèi)用（估算）合計(jì)采用本工法施工穹頂屋面130（1人）260（2人）390普通屋面施工（單層模）2m31040（8人）600（2方）390（3人）2030普通屋面施工（雙層模）130（1人）1300（10人）采用本工法節(jié)省費(fèi)用1-