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，西方的歐式風格以及中國的傳統(tǒng)建筑形式已成為國內(nèi)建筑的潮流模式，穹頂造型美觀，是中國古典建筑與西式宗教建筑風格的結(jié)合，備受人們的青睞。目前市場上大部分建筑材料抗壓能力強，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。華為產(chǎn)品研發(fā)園項目穹頂直徑約11米，施工中突破集團原有工法《碗形穹頂鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工工法》ZJ1GF-468-2012，對模板支撐架優(yōu)化，摸索、總結(jié)出本工法，以供同類工程參考。1、安全性高：采用鋼管扣件式滿堂架作為整個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)進行切縫；選用自密實混凝土澆筑，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，減少后期修補費用。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整體；放線標記緯度龍骨標高位置和距離中心線的距離，搭設(shè)斜支撐；計算龍骨的弧度，并現(xiàn)場制作；擺放主龍骨（緯度方向）與次龍骨（經(jīng)度方向）并進行焊接加固，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度；鋪設(shè)預(yù)制曲面模板時，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、振搗和觀測混凝土澆筑情況；混凝土澆筑至預(yù)留洞口位置時，封閉洞口，進行上部混凝土的澆3在下層砼樓板上彈出穹頂水平投影線，包括圓心點、穹頂平直段水平投影線、穹頂?shù)撞績?nèi)梁邊水平投影線及穹頂?shù)撞窟?00mm控制線。在屋面結(jié)構(gòu)的模板工程開始施工之前，要求在樓面板上進行控制線的投放；同時要求把斜屋面平面布置的輪廓線投放出來。測量員、木工工長、質(zhì)檢員、技術(shù)員均要求對上述測量放線情況進行跟蹤檢查，以確保屋面輪廓線投放的準確性，進而保證屋面結(jié)構(gòu)的模板支設(shè)質(zhì)量。根據(jù)施工圖紙的標高標注情況，計算出屋面各個角點的標高數(shù)值并標注在樓面斜屋面輪廓投影線的相應(yīng)位置上。木工工長、質(zhì)檢員、技術(shù)員要求對標注在樓板上的斜屋面各個角點完成標高進行一一核實，以便于工人選取合適長度的鋼管立桿進行滿堂架搭設(shè)，進而保證對斜屋面結(jié)構(gòu)模板支設(shè)標高的控制。1、采用滿堂架作為整個穹頂屋面的支撐體系，穹頂屋面滿堂架與周邊樓板支撐架為一個整體，保證架體整體性，搭設(shè)高度滿足相關(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、縱兩個方向拉通設(shè)置，立桿離地200mm處兩個方向4向各設(shè)置一道水平掃地桿。4、立桿接頭嚴禁搭接，必須采用對接扣件連接，相鄰兩立柱的對接接頭不得在同步內(nèi)，且對接接頭沿豎向錯開的距離不宜小于500mm，各接頭中心距主節(jié)點不宜大于步距的1/3。5、在滿堂支撐架體外側(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8m。6、立桿伸出頂層水平桿中心線至支撐點的長度a不應(yīng)超過500mm。頂托地伸出長度不宜超過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、穹頂外雙排防護架同時支設(shè)，超過穹頂邊1800mm（即標高17m），外架滿掛安全網(wǎng)。1、穹頂龍骨安裝的順序為：斜撐的固定→緯度主龍骨固定→周圍經(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)滿堂架用旋轉(zhuǎn)扣件連接，不得少于三個連接點，如圖5-2-3；注：斜撐加固時，周圈支撐點控制在同一水平標高上，且斜撐高度應(yīng)按照計算主龍骨標高設(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，同一標高兩根鋼管用現(xiàn)場廢鋼筋頭（4根Φ22～25）焊接成整體，現(xiàn)場加工，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)穹頂各標高處直徑采用現(xiàn)場加工制作。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，通過計算，確定鋼管的弧度，現(xiàn)場加工，如圖5-2-5；6圖5-2-5次龍骨搭設(shè)示意圖5、計算方式如下：574057402870圖5-2-6模板及經(jīng)度鋼管拼接弧度表5.1：拼接鋼管弧度細部對應(yīng)尺寸表序號123456789從左開始尺寸2004006008000000020002200240026002870對應(yīng)高度值2352693003263493683833944014047圖5-2-7鋼管標高排布圖表5.2：不同標高對應(yīng)鋼管外徑表序號1236789從最低處開始尺寸2007002200270032003600對應(yīng)鋼管直徑（外徑）1010894108616771266785480406627181、模板采用18mm厚木膠板，為將木模板現(xiàn)場加工成雙曲面，沿模板經(jīng)緯方向每隔50mm進行切槽處理，槽與槽之間模板表面輕微切割，保證模板整體性、弧度滿足要求，且不得破壞模板的整體強度。2、施工流程定位放線→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→鋼筋綁扎→插放防水、固定穿墻螺栓→鋪面模板→緊固螺栓→驗收→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；外模與內(nèi)模之間通過三段式止水對拉螺栓連接。在每段模板安裝前，先找出每段模板上下兩邊的圓心，在滿堂架上加固好，圓心不能移動，然后將按照實際放樣組拼好的分片模板先后進行現(xiàn)場組裝，與模板背楞連接，根據(jù)每道對拉螺栓的所在的緯線圓半徑進行校正、固定，確保模板弧度的準確性。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，防止混凝土澆筑過程中漏漿，減少拼縫及后期頂面的修補工作；③外模板支設(shè)時在穹頂中部標高位置設(shè)置澆筑口和振搗口，洞口尺寸400mm*400mm，沿穹頂中部標高位置間距1.5m設(shè)置1個，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，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備，封閉時間控制在半小時內(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拉螺桿固定，對拉螺栓緯向間距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)止水螺桿對拉固定⑤頂部800高檐口部位，對撐吊模加固，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，混凝土采用自密實混凝土，在保證混凝土強度的前提下適當加入減水劑和粉煤灰從而減少水泥用量，降低水化熱。混凝土坍落度控制在120~140MM，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2m。3、底部混凝土通過模板中部預(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裂，必須從砼入模開始就進行濕養(yǎng)護，砼初凝之后，宜采取薄膜覆蓋，并及時澆水，以使砼能及時散熱，養(yǎng)護齡期不宜少于14天。6、上層拆模時間應(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、測量放線所需全站儀、經(jīng)緯儀、水準儀和激光鉛垂儀；準備好支模、拆模所需的塔吊等機械，具體數(shù)量及用途如下：表6.1材料設(shè)備表序號材料名稱規(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機械設(shè)備表序號機具名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1冷彎機個1加工弧形鋼管2木工電鋸個5切割方木、木膠板3砂輪切割機個2切割鋼管、鋼筋4BX-500個25氧焊設(shè)備套1鋼管加工6水準儀DZS3-1套17線墜2kg個28經(jīng)緯儀TDJ2E套19塔吊QTZ6013個11、質(zhì)量標準（1）混凝土配合比應(yīng)計量準確，混凝土平均強度應(yīng)不低于設(shè)計強度。（2）混凝土表面應(yīng)平整，振搗密實，不準有蜂窩、露筋、裂縫等缺陷。（3）混凝土現(xiàn)場測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目部位允許偏差（mm）檢測方法軸線位置薄殼內(nèi)側(cè)5鋼尺檢查標高全高水準儀或拉線、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)外表面無注：檢查軸線、中心線位置時，應(yīng)沿縱橫兩個方向量測，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、操作班組長等有關(guān)人員必須在現(xiàn)場崗位，及時檢查確保質(zhì)量，做到萬無一失、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)護等。（3）技術(shù)員應(yīng)做好施工方案交底，指導(dǎo)施工人員嚴格按設(shè)計及方案施工，加強監(jiān)控。（4）混凝土澆筑時，各工種應(yīng)密切配合，電工必須保證電路暢通及設(shè)備正常運行，木工班和鋼筋班必須安排專人跟班檢查，如有爆模、塌模、插筋管道和預(yù)留孔、預(yù)埋件有無走動情況。當發(fā)現(xiàn)問題時，應(yīng)立即停止?jié)仓?，并及時進行處理，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進行傳遞，嚴禁在傳遞時進行拋擲。（6）模板整片裝用時，要做好加固措施，防止模板翹曲變形。（7）為了保證混凝土強度，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度達到設(shè)計強度100%后拆除。（8）鐵皮中釘子需牢固釘?shù)侥０迳希吔翘幉坏昧粼O(shè)空隙，中間位置可少訂。（1）安全部門及施工人員應(yīng)分別對操作人員進行班前班后安全教育、安全技術(shù)交底，操作人員應(yīng)嚴格遵守安全操作規(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，應(yīng)按設(shè)計與規(guī)范進行檢查，做到與設(shè)計規(guī)范相符為止，否則應(yīng)及時通知有關(guān)人員加以處理。（3）配備并使用好個人防護用品、安全防護設(shè)施，施工人員進入施工現(xiàn)場應(yīng)佩戴安全帽，禁止穿拖鞋、高跟鞋進入施工現(xiàn)場，不得在現(xiàn)場打鬧，嚴禁酒后作業(yè)。使用振動器的作業(yè)人員，應(yīng)穿膠鞋，戴絕緣手套，使用帶有漏電保護的開關(guān)箱。振搗器的電源膠皮線要經(jīng)常檢查，防止破損。（4）鋼管及扣件要符合現(xiàn)行國家標準《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)符合國家現(xiàn)行標準《混凝土模板用膠合板》（ZBB70006）的規(guī)定。（5）模板施工方案要嚴格編審程序，施工過程中要嚴格按施工方案執(zhí)行，防止出現(xiàn)坍塌事故。（6）模板支架搭設(shè)時，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，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時不要堆放過高，隨時耙平，防止局部荷載過大。（9）遇有六級以上大風等惡劣天氣停止作業(yè)。1、嚴格遵循國家有關(guān)環(huán)境保護的法律法規(guī)、標準規(guī)范、技術(shù)規(guī)程和地方相關(guān)文件的規(guī)定。2、施工前各班組工長應(yīng)對本班組進行詳細的環(huán)保交底。3、混凝土振搗采用低噪音振搗棒，振搗時不得碰到鋼筋。4、現(xiàn)場設(shè)置洗車池和沉淀池、污水井，罐車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)集中存放并及時清運，保持工完場清。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足精裝修尺寸要求，待細微修補即可移交精裝修單位進行施工，可滿足工程進度需求。10.2社會效益：通過本工法，滿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)濟效益：1、屋面穹頂造型不需進行大量修補即可進行精裝修，大大節(jié)約了整改帶來的工期延誤及人工整改費用，同時可盡快投入使用。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，節(jié)約成本。10.1采用本工法與普通做法效益對比表分項工程底部混凝土溢出量（估算）人工清理費（估材料費（估表面修補費用（估算）合計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)省費用1-