中央美术学院美术馆施工技术

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1、上海建设科技2010年第5期 中央美术学院 美术馆施工技术 蒋 亮 上海市第七建筑有限公司 中央美术学院美术馆由中央美术学院投资建 设，从方案设计到出精装修施工图均由日本矶崎新 工作室负责。美术馆不仅限于校内使用，还承担了对 外国际交流展览的社会活动。本文介绍了美术馆在 施工过程中采取的关键技术，为今后类似工程的建 设提供借鉴。 1 工程概况 11设计 (1)美术馆呈扭转的三维曲面体。总建筑面积 14 777 m ，其中，地上9 032 m 。主要为艺术品展厅、 地下藏品库(5 745 m )、办公用房及设备用房等组 成。地下2层、1层层高分别为52 m和40 m；地上 共4层，1层层高为48

2、 m，其余均为54 m，屋脊标 高21 m，建筑顶点高24O0 m。 (2)美术馆结构有抽柱、悬挑、梁上托柱、预应力 混凝土结构、钢结构、错层等形式。基础为混凝土灌 注抗拔桩。结构以3层楼面为分界，3层以下为钢筋 混凝土梁、板、柱及剪力墙结构，3层以上为钢结构 屋盖、局部4层为钢筋混凝土结构。钢结构由H型 钢骨架形成空间受力体系，采光屋顶处采用三角形 屋架。 (3)外墙大部分为双曲立面，以钢结构为龙骨的 天然板岩幕墙，少部分为天然花岗岩石材幕墙与玻 璃幕墙。屋顶主要部分为微倾的玻璃采光屋面。外门 窗为铝合金玻璃门窗。室内吊顶装饰主要有乳胶漆、 木质吸音板、膜吊顶等；内墙装饰主要有乳胶漆、干 挂

3、花岗石、干挂大理石以及清水混凝土等墙面；地面 主要采用大理石、花岗石、实木及环氧树脂漆等材料 铺设 一28一 (4)配备了给排水、电力、通风空调、消防、楼宇 自控、闭路电视监控等系统。 12进度 工程于2005年4月开工，2005年11月开始基 坑与土方开挖，2006年9月完成地下室结构，2007 年4月完成主体结构并具备钢结构工程施工条件， 2007年12月竣工。 2工程特点和难点 美术馆呈不规则曲面体，具有基坑开挖深、功能 要求高、地面工程共享空间多等特点；大跨度、高楼 层的建筑较多；新型、超规格建材较多，这些都给工 程的施工带来很大难度，工程的主要特点和难点如 下： (1)基坑支护。主体

4、结构基坑挖深1110 m，下 沉广场基坑挖深740 m。下沉广场与主体结构基础 底板相连，不能放坡，而且主体结构基坑的抗浮桩承 台侵入下沉广场基底。保证边坡的稳定是工程的重 点。 (2)弧形清水混凝土墙体。美术馆建筑形状独 特，基础与结构的外墙为不规则曲线，且地下12 层外墙大部分为清水混凝土，因此，保证弧形外墙的 定位及达到清水混凝土墙体效果也为工程重点。 (3)钢结构制作、定位与安装。3层以上钢结构 柱向上延伸，成为钢结构梁，形成3、4层共享且中间 无结构柱的“壳体”结构，每根钢结构柱、梁均为不规 则弧形，且成型、定位及最后的安装都直接影响到工 程不规则曲面是否顺畅、造型是否达标。 (4)

5、外墙青石板岩幕墙施工。外墙大面积使用青 石板岩幕墙，幕墙形状随建筑外形的不规则变化而 _藏Z谨 变化，青石板岩尺寸也随部位不同而变换；青石板 岩幕墙面积约7 000 m ，幕墙所用石材数量大。青石 板岩的基层为钢结构柱、梁；石材为有缝拼接，缝宽 36 mm。因此，保证幕墙施工的安全、牢固及墙面 防水的完整亦是工程之难点。 (5)膜吊顶装饰工程施工。日本矶崎新事务所 的设计深入到装饰节点，利用超规格的常见装修材 料、新型特殊材料、特殊节点进行装饰是工程之特 点。其中，膜吊顶就是种新型材料。 3主要施工技术 31基坑支护 本工程0O0为3790 m，地面平均标高 3750 m；主体基坑底标高264

6、0 m，挖深1110 m； 下沉广场基坑底标高3010 m，挖深740 m。基坑实 际支护高度大部分为1 110 m，下沉广场部位支护 高度分别为540 113和740 rn，局部支护高度为 375 m和296 m。 (1)基坑深度为111 m的措施。采用锚杆、土钉 墙复合支护形式，按纯土钉墙形式进行计算，再加1 道锚杆以控制边坡变形。土方边坡按1：02进行放 坡，共布置7排土钉，土钉水平、垂直间距均为150 m。第1排土钉距地面150 m；第3排土钉和锚杆间 隔布置：土钉和锚杆水平问距为15 m。锚杆成孔直 径133 mm，杆体采用1根低松弛钢绞线，承压钢 板尺寸为200 mm200 mm1

7、5 mm，锚具采用QM 151。 (2)基坑中部下沉广场和主体基坑交接部位的 措施： 采用土钉墙暗柱和锚拉筋锚固的复合土钉 墙支护结构，暗柱可以加强护壁面层的抗弯强度， 锚拉筋能够有效控制土钉墙整体侧向位移，保证第 2层地下室基础外墙的顺利施工。 土钉墙采用直坡段，土钉水平、垂直间距均 为150 m，第1排土钉距第2层地下室基底120 m，高差为54 m，距130 m高差为74 m。在每列 土钉处设1道暗柱，下端伸入槽底以下05 m，顶部 用锚拉筋在远处锚固，中部与土钉主筋焊接。锚拉 桩在距坡面外70 IIl设置，每2个暗柱设置1个锚 拉桩。锚拉桩距边坡7 m，桩顶标高位于地下1层基 础底板下

8、02 m；锚拉桩钻孔孔径100 mm；孔深 30 m。锚拉桩与土钉墙暗柱通过钢筋焊接牢固。 32清水混凝土 自地下2层到地上3层均为钢筋混凝土结构， 上海建设斟技2010年第5期 且地下12层弧形外墙内侧面均为清水混凝土。基 础至主体混凝土部分的施工，根据结构特点采用不 等步、无节拍流水作业法，工程重点主要集中在清水 混凝土墙施工上。 选用18 mm厚覆膜多层板作为清水混凝土模 板，模板与支撑体系见图1。 板底 X 3角钢1=8 双面 18厚 栓 胶带 图1 滑水混凝土模板节点 321 模板制作 (1)等比例测放。为保证墙体模板制作的准确， 根据图纸提供的坐标，在预先找平的场地上按1：1 比例

9、分段测放出相应模板的内边线和水平木龙骨的 外边线，根据模板内边线制作模板系统；根据水平龙 骨的外边线制作模板的支撑系统。 (2)现场制作。根据每块模板的重量100 kg、 长度34 m的标准，利用18 mm厚夹板、 30 mm X 3 mm角钢与36 mm100 mm木方，组装成定 型大模板。木夹板为面板，36 mm100 mm木方为 龙骨，龙骨通过角钢、木螺钉与面板相连并紧固。 (3)节点处理。板面满涂树脂漆，确保混凝土表 面色泽一致。夹板的背面竖向切割数条6 mm深的 缝隙，木螺钉从模板背面进行连接，保证木夹板面板 与混凝土相交面的完整性。木夹板之间拼缝采用硬 拼法，并在缝隙背面粘贴2 m

10、m厚的单面胶带，同时 利用50 mm15 mm的木条和木螺钉分别与相邻的 一29 上海建设科技2010年第5期 2块模板拧紧，防止模板拼缝位置的变形。 322模板及排架安装 (1)控制安装顺序。应先大面积、再细部，先定 位、再加固。除下沉式广场的一275000标高 墙体模板的安装高度与混凝土浇筑面齐平外，其余 模板的标高都应高于混凝土面50 mm。 (2)控制对拉螺栓位置、强度。清水外墙采用带 H型螺帽的4,14 mm专用对拉螺栓，螺栓按夹板立 面分割和混凝土浇捣时的侧压力设置，一般每块三 夹板上水平向布置2排螺栓，垂直向布置3排螺栓， 且清水混凝土模板面应与螺杆垂直。螺栓布置横平 竖直，间距

11、均匀，以保证清水混凝土板墙的精度与美 观。 (3)支撑系统。利用 48 mm X 3 mm钢管及管扣 的模板支撑系统，其中，水平围檩钢管通过现场弯 曲、核对、再弯曲等工序，最终确保钢管外边线与测 放的水平龙骨外边线吻合。模板的整体支撑利用结 构楼板的4,48 mm3 mm预埋钢管进行固定。 (4)安装细部节点： 墙模板下口处理。各层墙体水平施工缝均留 设在楼面处，在结构墙的竖钢筋边插4,1o mm钢筋 作为引筋，引筋之上焊接4,10 mm水平筋，作为墙体 模板的限位。 阴阳角处理。阴、阳角采取模板面材90(。)角 直拼，拼缝外贴2 mm厚单面胶带纸，用木螺钉和木 条加固固定。为增加角刚度，在阳

12、角处模板两外侧各 布置1块方木，在阴角部位布置1个方木，分别与两 面模板连接。 板墙同口处理。门窗?同口宽度1 000 mm， 且位置均在比较顺直的墙体部位。模板支设时将内 侧模板封闭，外侧模板按洞口尺寸留出，围檩、对拉 螺栓不间断设置，并在洞内布置内支撑，在窗洞模的 下部设排3个气孔，以排除模板内的空气。 323混凝土 清水混凝土的设计强度等级为C 45，为满足混 凝土浇筑及最终的密实、色泽等要求，对清水混凝土 进行分段施工，同一施工段清水混凝土使用的普硅 水泥，砂、石骨料，粉煤灰、引气剂等须为同一厂家、 同一批号的合格产品。混凝土砂率配合比在35一 42，水泥用量300 kgm，粗骨料用量

13、1 000 kgm ，细骨料用量620 kgm。，最大水灰比 045。I级粉煤灰的掺量35，塌落度在163 em，90 min的坍落度损失30，原材料的掺量允 一30一 许偏差1。综合考虑色差、强度、流动性、碱骨料 反应和流变性能等的要求，采用引气剂，引气剂的掺 量为24。 清水混凝土按墙体混凝土振捣程序分层、分遍 振捣。上部结构的墙模板底部粘贴5 mm厚胶带，浇 筑完成的清水混凝土表面、墙模板的下部用胶带粘 贴塑料薄膜，一直,diN底部。一批浇捣的混凝土模板 要同时拆除，以防混凝土产生色差。 在结构施工完成后，清水混凝土外墙上的螺栓 孔用水泥砂浆进行封堵，封堵的水泥砂浆按1：3比 例配置，并

14、分2次修补，间隔时间为2 do第1次填补 螺栓孔至距离墙面厚度为3 om处；第2次修补时补 至较混凝土面低5 mm处，并使用特制的不锈钢半 球，对修补面进行压光处理。修补完成后喷水养护7 d。 33钢结构 美术馆3层以上为钢结构，钢结构柱向上延伸 并与钢构件梁共同形成以钢结构为骨架的“壳体”。 “壳体”结构在平面与立面上均为不规则曲面，柱、梁 的方向、弯曲曲率也随所处位置及高度不同而不同。 主要的钢构件有：弧形H型钢柱、梁、H型的三角形 屋架等。构件连接主要采用高强螺栓焊接。 33。1计算机辅助制作 采用计算机配合，制作出模型，并根据加工机械 及现场安装能力来确定相应组装构件：构件的形状、 曲

15、率、构件尺寸及构件两端三维控制坐标等参数见 图2。 图2计算机制作的层面钢结构三维模型 332成套数控设备工厂式加工和制作 (1)H型钢制作。板材切割设备主要采用多头 直条火焰切割机，腹板使用数控火焰切割机，腹板两 侧焊接边缘坡口加工采用半自动切割机，翼缘压弧 |靛技术 使用辊板机。组装由组采立机完成，焊接用埋弧自动 焊机，矫正用直条H型钢翼缘矫正机，除锈采用抛 丸除锈机。 (2)zC类构件及ZC 9(67oo mm25 mm)制 作。ZC类构件多为圆管形构件，制作时使用数控相 惯线切割机进行切割，ZC 9制作时还用辊板机进行 辊弧。采用自动焊机进行直缝焊接，2节管间的连接 使用CO 气体保护

16、焊进行焊接，再用专用台具进行 弯曲、成型。 (3)构件定位设控制点，采用双经纬仪、一水准 仪的三维定位测放、构件组装双线控制技术。测量定 位程序：预埋件定位一柱体定位一梁定位一倒三角 屋架定位一构件组装、现场定位。钢结构现场拼装见 图3。 图3钢结构现场拼装 34外墙青石板岩幕墙 美术馆工程外墙为青石板岩幕墙，其构造为：钢 结构柱、梁，2次钢檩条、镀锌钢板，保温棉、铝镁锰 防水板、石材檩条、青石板岩等。青石板岩幕墙的幕 墙石材为有缝拼接，缝间无密封、无防水，且幕墙局 部坡度较缓，层面的防水问题成为施工的难题。青石 板岩的面积大、数量多、重量大，其固定与安装难度 也较大。为此采用了原钢结构柱、梁上安装2次钢檩 条，防水板的无穿孔安装与专用铝型材连接技术。 341 施工流程 测量放线一2次檩条支脚安装一2次檩条安装 一镀锌钢板安装一“T”形码安装一保温