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1、1高大曲面墙信息化施工工法高大曲面墙信息化施工工法1 江苏省华建建设股份有限公司； 2 江苏扬建集团有限公司高家驯1 高学伸1 王吉骞1 张迎春2 王勇11. 前言前言随着我国经济实力的增强，人们对于公共建筑造型、空间提出了越来越高的要求。建筑结构理论的不断发展和大型工程实践的积累，使混凝土结构型式由平面规则、空间平直向空间异形、造型美观、高净空发展。对于空间异形结构，选用合理、安全的模板支撑设计方式和先进的施工工艺是保证结构质量的关键。曲面墙具有造型美观、空间线性流畅、与上部屋面结构连接受力性能良好的特点。既要保障曲面墙线性光滑，又要确保节点精度，满足与上层屋面结构的准确连接，对施工单位提出
2、了很大的挑战。江苏省华建建设股份有限公司与江苏扬建集团有限公司在高大曲面墙施工中，通过聘请专家论证，组织施工技术攻关，形成并逐渐完善了一套高大曲面墙信息化施工工法。江苏省华建建设股份有限公司与江苏扬建集团有限公司采用高大曲面墙施工工法的项目有：海南省文化艺术中心工程，获 2008 年度“海南省优质结构工程” 、 “海南省安全文明工地” ； 海南奥林匹克花园 8#、9#综合楼工程，获得2006 年度“全国用户满意工程”和 2005 年度“海南省优质样板工程” ；扬州市“双博馆”工程，获得江苏省“扬子杯”优质工程和“江苏省安全文明工地” 。2. 工法特点工法特点1 通过计算机软件建立曲面墙墙面立体
3、模型，并在模型中定出控制点，施工中采用自制弧形定位钢管及组合弧形模板，确保曲面墙墙体的精确度；2 预弯粗直径竖向钢筋，避免钢筋工程施工时产生附加应力，保证施工过程的安全性；3 模板工程施工中采取有效的接缝密封措施，减少混凝土浆液的外渗，能2很好的保护现场环境；4 在每一段施工过程中，对控制点的参数进行监测、数据采集，及时分析数据判断施工精度和安全性，并作出对应的响应措施，实时修正施工参数，实现动态信息化施工。5 采用“高大曲面墙信息化施工工法”可缩短工期，减少能源消耗量，节约成本，减少混凝土浆液外渗量，保护现场环境，节能环保效果明显。3. 适用范围适用范围本工法适用于于剧场、艺术中心、展览厅、
4、高层建筑等大型公共及民用建筑混凝土空间异形结构墙体的施工。4. 工艺原理工艺原理曲面墙是指：其轮廓面是由平面曲线绕定轴旋转或平移得到的轨迹组成，在空间成异形结构的墙体。信息化施工是指以计算机软件建立结构模型或进行设计计算，在模型中定出控制点并进行测设，用专门仪器监测控制点参数（如位置、变形、温度等）进行数据采集，对数据进行归类、分析并与模型中控制点参数或设计方案比较，修正实际值与模型或设计值之间的偏差，指导下一步施工。5. 曲面墙构造、施工工艺流程及操作要点曲面墙构造、施工工艺流程及操作要点5.1 曲面墙构造曲面墙构造海南省文化艺术中心工程曲面墙内轮廓面在水平面的投影由三条 600的圆弧组成（
5、以后称之为组合圆弧） ，中间圆弧半径为两侧圆弧的两倍，曲面墙与其连接的柱、梁、板构造系统平面图如图 5.1-1 所示。3图图 5.1-1 曲面墙构造平面图曲面墙构造平面图曲面墙在空间上为组合圆弧绕圆心在 9 轴上，半径为 48m 的竖向圆弧平移的轨迹，其沿 9 轴的剖面图及外轮廓面立体图分别如图 5.1-2、5.1-3 所示。图图 5.1-2 9-9 轴剖面图轴剖面图5.1-3 外墙轮廓面立体图外墙轮廓面立体图5.2 信息化施工信息化施工5.2.1 信息化施工流程信息化施工流程流程图如图 5.2.1-1 所示。4在计算机模型定 出控制点设定控制点目 标值监测仪器对控制点参 数进行数据采集数据归
6、类、分析并与目 标值对比判断是否符合进入下一步施 工调整施工参数 或设计参数YESNO图图 5.2.1-1 信息化施工流程信息化施工流程5.2.2 信息化施工要点信息化施工要点1 控制点的确定模板安装的质量确定曲面墙的成型质量，因此，选择模板控制点（即圆形定位钢管控制点）和支撑脚手架控制点为主控制点，选择竖向受力主筋控制点次控制点。圆形钢管控制点定在每次浇筑高度 Hi的 1/2 处，控制点参数为径向坐标和相对高程；支撑脚手架控制点定在本次混凝土浇筑高度的下一步水平杆，控制点参数为水平杆的挠度；受力主筋控制点定 Hi/4 和 3Hi/4 处，控制点参数为主筋间距和排距。2 控制点目标值定位圆钢管
7、径向坐标和相对高程偏差不大于 5mm；支撑脚手架挠度不大于l/400（l 为脚手架悬挑长度，mm） ；受力主筋间距偏差不大于 10mm，排距偏差不大于 5mm。3 监测仪器与数据采集定位钢管控制点径向坐标用徕卡手持激光测距仪；脚手架挠度和定位钢管高程用全站仪；主筋间距和排距用尺量。在每一段混凝土浇筑前后，需用监测仪器进行数据采集，作为分析、判断的依据及指导下一段施工。4 数据分析与判断5将采集到的数据进行归类分析，与目标值进行比较，符合要求并经专职质检员及监理见证方可进行下一道工序施工；如不符合要求，若是混凝土浇筑钱则对施工参数进行调整，若是混凝土浇筑后，则应分析原因，及时采取应对措施，杜绝安
8、全隐患，然后进行监测、判断、分析，直至符合要求。5.3 施工工艺流程施工工艺流程曲面墙施工工艺流程如图 5.3-1 所示。墙底、楼面清理测量放线搭设脚手架放置定位弯管制作弧型模板内层模板安装与固定钢筋绑扎制作弧形钢管内层模板接缝处理外层模板接缝处理外层模板安装与固定混凝土浇筑、振捣下一段墙体施工脚手架垫板铺设 模板拆除施工准备监测判断监测判断监测判断图图 5.3-1 曲面墙施工工艺流程曲面墙施工工艺流程65.4 施工要点施工要点5.4.1 施工准备施工准备在施工前必须积极做好施工准备工作，其主要内容有：1 熟悉审查施工图纸和有关的设计资料和设计依据，施工验收规范和有关技术规定。2 通过上述对施
9、工图纸的熟悉和现场的复测，将可能存在的问题在各个工序施工前得到更正，为施工提供一份准确、齐全的图纸。3 施工人员在进场前，必须进行技术、安全交底。4 建立各项管理制度，如：施工质量检查和验收制度、工程技术档案管理制度、技术责任制度、职工考核制度、安全操作制度等，认真熟悉施工图纸和有关设计资料，严格执行国家行业标准。5.4.2 墙底楼面处理墙底楼面处理在曲面墙施工前，要把欲搭设脚手架的楼面清理干净，应保证脚手架垫板下面平整，使楼面受力均匀。5.4.3 测量放线测量放线弹出标高为+8.334m 及+11.2m 内墙轮廓线在一层楼面上的投影线，按弧长为 450mm 分割组合弧线段并过分割点做 9-9
10、 轴的平行线。在各平行线与弧线段交点处标出弧形定位钢管落地位置（留出模板间距） 。5.4.4 搭设脚手架搭设脚手架内排架为沿弧线段搭设，第一排脚手架距离+4.85m 内墙轮廓线外300mm，各列为沿 9-9 轴平行线布置，搭设五排。由于曲面墙和直墙交界附近（如图 5.4.4-1 中 A 区）450mm 弧长对应的纵向距离（甲-甲轴向）较小，因此此区域脚手架搭设宜近似沿小圆弧轴向布置，并要考虑与 9-9 轴向立杆的结合。脚手架搭设如图 5.4.4-1 所示。按照模型中位置定出控制点，并在控制点上做上标记，以方面监测仪器进行数据采集。7图图 5.4.4-1 脚手架搭设示意图脚手架搭设示意图5.4.
11、5 弧形定位钢管制作与安装弧形定位钢管制作与安装将脚手架用钢管完成半径为 48m 的圆弧，选用的钢管要直，弯折后钢管轴线要在一个平面内。根据放线测设出的标高+4.85m 和+11.82m 内墙轮廓线投影点，将弧形管放置准确并固定。由于定位管间距小，为便于施工操作，定位管可先按间距 900 安装，待内模板铺设完成后再安装剩余定位管。5.4.6 内层模板安装内层模板安装将 35 块模板拼接，并用钉子加固，按曲面墙弧度弯折后放置于定位钢管上固定。曲面墙愈往上，墙体倾斜度越大，因此在铺设模板时，在首层曲面墙，模板沿高度方向连接，在二、三层曲面墙，模板沿宽度方向连接。由于墙体在水平和竖向均呈弧形，模板在
12、两个方向搭接时都会有较大的缝隙，需采用胶条封闭，以防后续混凝土浇筑形成缺陷。5.4.7 钢筋绑扎钢筋绑扎曲面墙墙体受力筋最大直径为 28，墙柱最大为 32，直接弯曲较困难，因此竖向受力筋可按以下方法绑扎：直径大于 25mm 的钢筋，先按设计弯成弧形后再与下部筋连接；直径小于 25mm 的，先连接后弯曲成弧形并固定。5.4.8 混凝土浇筑混凝土浇筑待外层模板铺设完成后，对控制点相关参数进行监测判断，进入信息化施工程序，分析判断符合要求后，应由现场技术负责人、质检员、监理及其他相关技术人员对模板质量进行检查验收，模板间接缝、板与楼面接缝、钢筋保护层厚度等满足要求后方可浇筑混凝土。首层曲面墙每次浇筑
13、高度不大于 2.5m，8二层不大于 1.5m，三层每次以浇筑高为模板宽为宜。混凝土浇筑后，应定位钢管及脚手架参数做 12 次监测，根据收集的数据反分析支撑构件的受力特征，判断支撑系统的可靠性，如必要对模型参数进行修正，以指导下一段施工。5.4.9 模板拆除模板拆除曲面墙模板拆除，应在整个墙体浇筑完成后，混凝土同条件养护试块强度达到设计强度的 85%，并会同监理单位复检合格后方可进行。5.5 劳动力组织劳动力组织曲面墙施工劳动力组织计划如表 5.5-1 所示。表表 5.5-1 劳动力组织劳动力组织工种人数备注焊工5钢筋工50木工50架子工24混凝土工10杂工5各工种进场前必须进行安全教育，施工前
14、对工人做好技术交底，特殊工种必须持证上岗。6材料及机具设备材料及机具设备6.1 主要材料主要材料1 钢筋墙体垂直钢筋直径为 1628mm，水平分布筋直径 20mm；墙柱受力筋直径为 2225mm，连梁纵向受力筋直径 25mm，钢筋型号均为 Q345。2 混凝土墙体混凝土型号，一、二层为 C40，三层以上为 C30。3 模板模板采用木质胶合板，尺寸为 183091512mm。4 钢管墙体定位用钢管，483.5，应有良好的抗弯性能，使用前宜做抗弯试验，9在材料员、质检员和监理工程师检查后方可使用。5 穿墙螺栓模板拉杆，根据计算结果选用。6.2 主要机具设备主要机具设备曲面墙施工主要施工机具如表 6
15、.2-1 所示：表表 6.2-1 主要施工机具主要施工机具序号机具名称型号数量备注1插入式振动器ZX50C102钢筋调直机GT3/923钢筋弯曲机GW4024钢筋切断机QJ4045交流电焊机BX3-200-256滚压直螺纹机GHB4027木工圆锯MJ10488木工平刨床MB503A4所有机具均应有出厂合格证，且在年检合格期内。7. 质量控制质量控制7.1 工法执行的有关标准和规范工法执行的有关标准和规范1、 混凝土结构工程施工质量验收规范 （GB 5009-2001）2、建筑施工高处作业安全技术规范 （JGJ80-91）3、 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 （JGJ 130-2001）4
16、、 建筑工程施工质量评价标准 GB/T 50375-20067.2 各分项工程质量检验标准各分项工程质量检验标准表表 7.2-1 钢筋工程安装允许偏差及检查方法钢筋工程安装允许偏差及检查方法项次项 目允 许 偏 差 值（mm）检查方法宽、高5 1绑扎骨架 长10尺量2受力主筋间距10尺量10排距5间距20 3箍筋 网格尺寸20尺量4保护层厚度墙、柱、连梁3尺量宽度不小于 0.7d厚度不小于 0.35钢筋电弧焊连接焊缝 长度量规或尺量表表 7.2-2 模模板板安安装装允允许许偏偏差差及及检检查查方方法法项次项 目允许偏差值(mm)检查方法1轴线位移柱、墙、梁5尺量2标高5全站仪层高不大 5m6经纬仪 3层高垂直度 大于 5m8吊线、尺量4相邻两板表面高底差2尺量5表面平整度5激光测距仪中心线位移+10 6预留孔洞 尺寸+10、0拉线、尺量中心线位移5 7插 筋 外露长度+10、0尺量表表 7.2-3 混凝土工程允许偏差及检查方法混凝土工程允许偏差及检查方法项次项
