建筑工程异形曲面现浇屋面施工工法

'附件：工法内容材料异形曲面现浇屋面施工工法1、前言传统施工中，建筑屋面以平屋面为主，欧式建筑则以坡屋面、斜屋面为主，此类屋面施工技术基本已经成熟，施工难度较小；但近年以来，为追求建筑外立面效果及设计亮点，越来越多的建筑开始采用弧形屋面设计，特别是坐落于三亚亚龙湾畔的瑞吉度假酒店工程，采用了异形曲面钢筋混凝土屋面，纵横双向均各自成弧，施工极为困难。针对此种近年来出现的复杂异形曲面现浇屋面，由中建三局股份有限公司牵头，研究在不大幅增加工程造价的前提下，通过一系列措施和方法，较好的解决异形曲面现浇屋面放线定位、支撑架搭设、模板钢筋安装、混凝土浇筑等各方面问题，以便使多曲面屋面结构质量符合要求、弧度、平整度达到设计要求，取得很好的外观效果。2、工法特点2.1、异形曲面现浇屋面施工的特点通过一系列研究、探索，异形曲面现浇屋面施工工法解决了复杂弧形屋面的放线定位、支撑架搭设、模板钢筋安装、混凝土浇筑等几个主要难题，在不大幅增加施工成本的前提下，极大的提高了屋面弧形精确度。其优越性如下:2.1.1、放线定位准确异形曲面现浇屋面施工工法根据图纸设计要求，采取分区立体水平投影法放线。将弧形屋面划分为多个区段，根据电脑预建的立体3D模型图，对每个区段单独进行投影定位放线，弥补了以往整体定位放线的不足，极大的提高放线精确度。2.1.2、节约成本 建设成本：异形曲面现浇钢筋混凝土屋面工法的推行，可以将原设计的钢结构屋面替换为混凝土屋面，建设成本大大节约。施工成本：施工前，技术部门更加设计图纸，结合现场定位放线记录，对模板支撑架进行预排，确定每个区段内所需钢管架的长度、扣件的需用量，再根据预排结果提供材料需用量，避免了不必要的钢管切割、扣件浪费等情况发生；同时，在施工中在坡度较大的位置采用双面支模，避免了混凝土浪费，在一定程度上节约了施工成本。2.2.3、增加屋面弧形精确度因为已经对支撑架采用是搭设预排，在施工过程中，只需对号入座，减少了施工难度，同时使用定长的钢管控制屋面弧度；在混凝土浇筑过程中对坡度较大的位置采用双面支模，极大的增加了屋面弧形精确度。2.1.4、混凝土成型外观质量好由于模板是按每个区段弧度加工，同时在施工中又采用双面支模、按弧度收光等措施，施工完成后混凝土外观质量好，同时针对此种屋面，采用有针对性养护措施，导致混凝土施工质量得到好评。3、适用范围异形曲面现浇屋面施工工法适用于各种弧形屋面、异性屋面的钢筋混凝土施工，它不受使用功能、施工季节和环境的影响，由于种种施工措施，完成后屋面的弧度精确度很高，特别适用于质量要求高、屋面弧度复杂、追求建筑外观效果的工程。4、工艺原理其主要原理是通过在屋面结构施工中对定位放线、模板支撑、模板安装、混凝土浇筑等过程进行优化、创新，借鉴以前施工经验，完善施工方法，制定出适合此类复杂屋面的施工方法。 5、施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程屋面弧形区段划分→使用电脑对模板支撑进行预排→定位放线→钢管支撑架搭设→模板、钢筋安装施工→混凝土浇筑→混凝土养护→拆模。5.2、操作要点5.2.1、屋面弧形区段划分根据设计图纸显示，异形曲面现浇屋面在纵向弧度改变是以一米为一个区段，即每米区段范围内弧形基本一样，在横向则是由中间对称布置。针对此种设计，经过开会讨论，为便于放线定位、模板施工、提高弧度精确度，按纵向每米划分为一个区段。弧形屋面纵向区段划分图5.2.2、电脑预排为保证弧形精确度，在施工前，依据已经划分好的弧形区段，使用3DMAX仿真技术，对整个弧形屋面进行立体建模，然后按照针对每个区段画出剖面图，以确定横向弧度，以此作为施工定位放线依据；结合施工方案，对模板支撑架进行平面布置，然后根据弧形屋面立体模型及各剖面图弧度，计算每个区域内各个钢管的定位、长度并进行编号（X、Y、Z、编号），然后根据结果计算所需 扣件等材料的数量，提供材料进场需用计划。弧形屋面各区段剖面图模板支撑架搭设预排剖面图5.2.3、定位放线异形曲面现浇屋面轴线定位：在定位放线时，采用立体水平投影法施工。首先利用在电脑上绘制的3D立体模型进行水平投影，在电脑上计算出弧线屋面在下一结构层上的水平方向投影图；然后利用该投影图及相关数据，并结合现场施工情况，将弧形屋面纵向梁在下层结构层上的水平投影先行定位；再按照屋面分区图将各区段分割线投影至下层结构层上，以此为控制轴线，将横向屋面梁在结构层上进行定位；屋面模板支撑架定位：根据电脑预排结果及相关数据，将模板支撑架纵横排列线定位于下层结构面，并将各支撑点的定位、长度及编号（X、Y、Z、编 号）在定位处标明（钢管架定位坐标使用电脑，根据预排图上与屋面定位轴线的关系计算得出，长度根据立体模型每个轴线的剖面图计算得出），便于后期支撑架的进场及搭设施工。弧形屋面定位放线水平投影图屋面支撑架平面预排图（支撑架平面定位） 屋面支撑架预排剖面图（支撑架长度计算）5.2.4、钢管支撑架搭设根据电脑预排图，将各种型号的钢管、扣件进场，并按照定位放线中所标明的编号将支撑架一一定位、安装，搭设中严格按照施工方案及支撑架电脑预排图进行，在钢管架顶部设置顶托，便于标高微调。由于弧形屋面纵向弧度较为平缓，为横向弧度变化大，因此在支撑架搭设时，注意横向方向在原有剪刀撑的基础上，于架体上部隔跨增加必要的短向斜撑，以保证架体稳定性。（根据现场实际情况加设水平拉杆，必须保证每个可调顶托下500mm处有水平杆，每根钢管自由端不超过500mm）钢管支撑架局部大样图 5.2.5、模板、钢筋安装模板安装：首先在钢管支撑架顶托上安装钢管龙骨，由于纵向弧度较为平滑，可以使用2米长钢管，横向弧度较大，采用1米左右长度的钢管；钢管上铺设木枋，木枋上铺设特制加工木枋，表面再铺设模板。成品胶合模板尺寸为1830mmx915mm，因此为保证屋面弧度，尽量使用整块模板，因横向屋面弧度较大，故将模板的短边作为屋面的横向，长边为屋面的纵向，这样能尽量减小误差。两块模板之间拼缝在下部使用整长短宽模板钉入铁钉固定，以避免发生翘曲。考虑到混凝土浇筑过程中会采用双面模板，在采用双面模板区域预先安装400*400的对拉螺杆（螺杆中部需设置止水钢板），安装前，在螺杆上按板厚加两块模板厚度的长度涂刷油漆定位，安装时严格按照油漆位置固定。钢筋安装：屋面板钢筋为一级圆钢，柔性较好，安装时只需按500*500的间距使用定位钢筋固定即可；对于直径较大、硬度较高的屋面梁筋，则需要在加工时对其安装弧度弯曲，弯曲时按照模板短边长度（915mm）进行弯曲，弯曲完成后使用按照屋面弧度制作的模型对比，偏差不宜超过10mm。屋面厚度控制：为保证屋面曲面上表面弧度及屋面板混凝土厚度，在钢筋施工完成后设置厚度控制钢筋，按1500*1500mm间距，纵横对称布置，钢筋上端设置平面控制钢管，当混凝土收光至板面控制标高时，对收光范围内的高度控制钢管进行拆除，实行逐段收光逐段拆除的原则；混凝土表面收光时使用专用木搓，根据厚度控制钢筋进行收光。相关大样详见示意图： 异形曲面现浇屋面模板大样图模板、钢筋安装施工厚度控制钢筋大样图 混凝土收光木搓大样图5.2.6、混凝土浇筑施工混凝土浇筑采用天泵,由于屋面下部弧度很大，因此底下两跨使用细石混凝土，同时需对倾斜度超过45度的屋面采用双面支模（支模大样参照下图）。浇筑混凝土时对屋面进行分区施工，以屋檐为起点，绕屋面一周循环浇筑，浇筑完一层即安装上一层的板面模板，逐级浇筑、逐段安装板面模板（安装时严格按照对拉螺杆油漆标记固定，以保证板面厚度），然后逐级浇筑混凝土，相互依次循环进行，直至混凝土浇筑完毕。并在模板上口临时设置500mm宽的挡板以免浇筑时骨料滑落；混凝土施工时必须严格按照“混凝土浇筑顺序布置图”向前推进，由下向上逐级进行。浇筑双面支模屋面时，使用小型振动棒按序插振，防止漏振，对无法振动的部位应采用板外振、人工插捣等方式；振捣宜自下向上进行，且不宜过快，一般应振捣2～3遍。 混凝土浇筑顺序布置图双面模板剖面图第一道双面模板安装 第二道双面模板安装5.2.7、混凝土养护混凝土达到终凝后，首先对板面模板进行拆除，再进行浇水养护；由于坡屋面不能蓄水，针对屋面类型及海南白天阳光较强的问题，养护时使用塑料水管沿屋面中间纵向梁布置，在水管上每隔10cm开孔，每天24小时通水养护，以防止水分蒸发过快致使混凝土面层出现裂缝，在屋面混凝土表面采用覆盖麻袋、最外层覆防水薄膜的措施，养护时间为14天。屋面混凝土养护布置大样图5.2.8、拆模1、当混凝土强度达到规范规定后，即可拆除模板；板面模板可在混凝土终凝后先行拆除。拆模板时，需按方案规定的步骤进行，不能随意施工，特别需注意对混凝土表面的保护，不能用力撬除模板。2、清理模板垃圾并涂刷隔离剂，清理模板时尽量避免损坏表面。3、局部破损的模板可以进行修补后再次使用，破损面积较大的模板可以截短用来接长其它模板。6材料与设备6.1、主要材料 模板采用18㎜厚胶合木模板，楞木采用50㎜*100㎜的枋木，支撑系统采用扣件式钢管脚手架（立杆、水平杆、剪刀撑均采用Φ48*3.0㎜钢管），配件包括有对接扣件、可调上托座及可调底座等，φ12对拉螺栓。6.2、主要施工机具主要有:手枪钻、扳手、钢卷尺、线坠、墨斗、水平尺、焊机、圆盘锯等。7、质量控制执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002关于模板和混凝土的相关规定，其中，对允许偏差项目比规范要求有所提高。7.1、模板安装允许偏差按表7.1—1执行。7.2、浇筑完成的混凝土不应有严重缺陷，不宜有一般缺陷。表面光洁。允许偏差按表7.2—1执行。弧形屋面梁拆模观感 弧形屋面表观效果二弧形屋面表观效果二表7.1—1模板安装的允许偏差项次项目允许偏差（㎜）检验方法1轴线位置3钢尺检查2底模上表面标高+2，-5用水准仪或拉线和尺量检查3柱、梁截面尺寸+2，-5尺量检查4层高垂直度8用2米托线板检查5相邻两板表面高低差2尺量检查6表面平整度5用2米靠尺和楔行塞尺检查注：检查轴线位置时，应沿纵、横两个方向量测，并取其中的较大值。 表7.2—1混凝土允许偏差项目允许偏差/㎜检查方法轴线位置4用尺量检查截面尺寸士3用尺量检查每层垂直度5经纬仪或吊线，钢尺检查8安全措施8.1、所有机械设备均需设漏电保护。8.2、所有机电设备均需按规定进行试运转，正常后投入使用。8.3、现场应有足够的照明，动力、照明线需埋地或设专用电杆架空敷设。8.4、正在施工浇捣的楼板其下的支撑不准拆除。8.5、临边作业要有足够操作平台和安全防护,在屋面边1000mm高范围内外架需用木模板密封，并设置篼网。8.6、支模过程中应遵守安全操作规程，模板不得空架浮搁。8.7、施工人员必须配戴安全帽，并按正确的佩戴方式系好；在屋面中部纵向梁设设置拉钩，施工时将安全带绑扎牢固。8.8、进入现场的施工作业人员禁止吸烟，禁止酒后作业，禁止穿拖鞋，禁止追逐打闹，禁止窜岗，禁止操作与自己无关的机械设备，严格遵守各项安全操作规程和劳动纪律。8.9、预防高温中暑：①合理调整作息时间，必须保证工人有充足的休息和睡眠时间。②现场不间断供应满足卫生要求的茶水、清凉含盐饮料、绿豆汤等。③提前给工人发放防暑降温的急救药品等。 水平防护搭设正在搭设的竖向防护屋面安全带拉钩预设图9环保措施9.1、施工产生的固体废弃物（废弃的模板、凿打的混凝土）应进行分类收集，统一处理，减少对环境的污染。 9.2、建筑用废水须先沉淀，循环回收利用，然后排入污水管道。9.3、混凝土拌合物所用材料，特别是外加剂材料应符合环保要求。9.4、混凝土施工过程中，应采取消音、减噪等防护措施。施工时间应尽量与附近居民休息时间错开。10效益分析10.1、屋面弧度控制精确：如不采用此种施工工法，按照传统施工工艺，屋面弧度精确度只能达到50mm，且屋面板厚度、表面弧度不能有效控制，为达到设计要求，后期需进行厚度较大的抹灰施工；采用此种工法后，屋面弧度精确度能达到5mm~10mm，且屋面板厚度、表面弧度均得到有效控制，能达到设计要求。10.2、工效增加、节约工期：经过电脑预排、支撑架定位等措施，在模板支撑架搭设过程中极大的增加了施工工效，工人只需按照标号对号搭设，加快了施工进度，在工效增加的同时，节约了工期。10.3、混凝土观感优良：采用此种施工工法，加上施工过程中得严格控制，拆模后混凝土观感优良，获得各方好评。10.4成本节约建设成本：异形曲面钢筋混凝土屋面工法的推行，可以将原设计的钢结构屋面替换为混凝土屋面，建设成本大大节约。施工成本：施工前，技术部门更加设计图纸，结合现场定位放线记录，对模板支撑架进行预排，确定每个区段内所需钢管架的长度、扣件的需用量，再根据预排结果提供材料需用量，避免了不必要的钢管切割、扣件浪费等情况发生；同时，在施工中在坡度较大的位置采用双面支模，避免了混凝土浪费，在一定程度上节约了施工成本。 通过施工应用实践证明，异形曲面现浇屋面施工工法解决了复杂弧形屋面的放线定位、支撑架搭设、模板钢筋安装、混凝土浇筑等几个主要难题，在不大幅增加施工成本的前提下，极大的提高了屋面弧形精确度、混凝土观感，且缩短了施工工期，是异形曲面现浇屋面施工技术的重要进步。11工程实例：异形曲面现浇屋面施工工法于2010年8月～2011年8月在三亚亚龙湾瑞吉度假酒店工程中应用，主要包括A翼4个异形曲面现浇屋面（A1、A2、A3、A4），B翼5个异形曲面现浇屋面（B1、B2、B3、B4、B5），大堂一个异形曲面现浇屋面，别墅区10余个“人”字形屋面，均取得良好的效果。(其他项目应用证明见附件）异形曲面现浇屋面施工工法在国内的应用还处于初级阶段，本工程的应用为以后的异形曲面现浇屋面施工技术在国内的发展提供了宝贵经验，同时丰富、完善了异形曲面现浇屋面施工技术的内容。'