變斜率鋼筋混凝土墻體施工技術(shù)研究

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摘要：結(jié)合上海國際舞蹈中心2號(hào)樓上部結(jié)構(gòu)施工，介紹了變斜率外圍合混凝土墻體的施工技術(shù)。通過采用RHINOCEROS軟件進(jìn)行虛擬建模以及現(xiàn)場(chǎng)張拉鋼絲繩控制線的措施，達(dá)成“圍巾”形狀結(jié)構(gòu)外墻找型以及幕墻連接件規(guī)格化的目的，克服了變斜率鋼筋混凝土墻體施工技術(shù)質(zhì)量控制的難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：變斜率；鋼筋混凝土墻體；墻體施工

1工程概況

上海國際舞蹈中心位于長寧區(qū)虹橋路歷史文化風(fēng)貌保護(hù)區(qū)核心，南臨延安高架路，北側(cè)為虹橋路，西側(cè)為水城南路，東側(cè)為延虹綠地，為4棟24m以下新建單體，其中2號(hào)樓外形獨(dú)特，包含一座千人劇院，總建筑面積12385m2。根據(jù)美國Studios公司的建筑設(shè)計(jì)，

2號(hào)樓外立面為空間扭動(dòng)的不規(guī)

則曲面形狀，意為領(lǐng)舞者飄動(dòng)的“圍巾”，下口位置自落地至懸空連續(xù)變化，傾角也為連續(xù)變化，幕墻包含玻璃、鋁板及陶板三種形式，鋁板和陶板幕墻需在主體結(jié)構(gòu)上設(shè)置連接點(diǎn)。據(jù)上海建工設(shè)計(jì)研究院有限公司結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，墻體上口為屋面封邊結(jié)構(gòu)梁，下口為變底標(biāo)高的空間梁，采用160m厚鋼筋混凝土圍合墻體，內(nèi)配縱向和橫向鋼筋。經(jīng)與幕墻施工單位的研究分析，為達(dá)到幕墻施工精細(xì)化、連接件規(guī)格化、幕墻施工便利化和內(nèi)部空間最大化等一系列目的，幕墻外表面與基層墻體需保證水平方向間隙等距500mm，垂直方向向里間隙等距200mm，以設(shè)置幕墻縱橫向龍骨、保溫巖棉及防水鋁單板。2難點(diǎn)及特點(diǎn)分析（1）空間三維定位及控制。該鋼筋混凝土墻體與常規(guī)有三處不同：①墻體上下口的水平投影為不規(guī)則的曲線；②存在-10°~+17°間連續(xù)變化的傾角；③墻體下口最低點(diǎn)位于±0.00上，最高點(diǎn)底標(biāo)高+12.600，通過常規(guī)的在完成面上彈線再通過控制模板垂直度的方法對(duì)本墻體結(jié)構(gòu)不適用。（2）高大排架墻體最高高度近16m，自西向東墻體高度逐漸變小，最小處的“領(lǐng)口”區(qū)域墻體高度約2.8m，墻體必須實(shí)行分段澆筑，支護(hù)排架模板體系有搭設(shè)高度高、荷載大等特點(diǎn)。（3）墻體厚度小，混凝土澆筑難度大。墻體高度最大處約15.4m，但墻厚僅為160mm，如此薄的混凝土墻體如何做好混凝土澆筑是一個(gè)難點(diǎn)。

3實(shí)施方法及控制要點(diǎn)

3.1確定墻體模型

Studios公司的幕墻模型通過Rhinoceros蒙皮軟件得出。以立面法向向內(nèi)偏移500m、上口向下偏移200m、下口法向向上偏移20mm三條原則，通過“偏移指令”得出墻體結(jié)構(gòu)外表面，再通過整體法向向內(nèi)偏移160mm到墻體內(nèi)表面。根據(jù)墻體的下口位置和傾角的不同，將整個(gè)外墻分為4個(gè)區(qū)域。（1）南北兩側(cè)斜墻段。頂標(biāo)高+15.400，底標(biāo)高+0.850（結(jié)構(gòu)頂板上）~+7.950（懸空），墻體傾角0°~10°，分別于+3.950、+7.950、+11.950設(shè)置300×300mm層間梁，層間梁與主體結(jié)構(gòu)柱間用懸挑梁連接。（2）斜吊柱段。屋面結(jié)構(gòu)梁下掛受力體系，頂標(biāo)高+15.400，底標(biāo)高+7.950~+11.950，墻體傾角10°~14°，沿頂面曲線每4m左右設(shè)置吊柱1根。（3）西側(cè)領(lǐng)口段。頂標(biāo)高+15.400，底標(biāo)高+11.950~+12.600，墻體傾角14°~17°，因下掛距離短，直接由屋面封邊梁下掛，不設(shè)置層間梁、柱。（4）北側(cè)扭轉(zhuǎn)段。頂面標(biāo)高+15.400，底面標(biāo)高自+0.850起，為雙曲扭轉(zhuǎn)段，根據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求，該段由幕墻二次鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行找形，玻璃幕墻以內(nèi)采用鋼筋混凝土折板。本文主要論述以上1、2、3分段的墻體施工技術(shù)。

3.2空間定位

（1）墻體斜率控制。經(jīng)對(duì)變斜率墻體結(jié)構(gòu)模型的豎向剖切，發(fā)現(xiàn)其各豎向剖面皆近似直線，因墻體的上下口曲線在各個(gè)點(diǎn)的曲率較小，理論上只需在上口的曲線上找到點(diǎn)，則可將曲線分為多個(gè)割線段的連線，而點(diǎn)的間距越密割線段則越接近原曲線，原理類似“割圓術(shù)”。通過誤差計(jì)算，確定了點(diǎn)在弧線上的間距在2000m，基本可以保證割線的弧高在20mm以內(nèi)。經(jīng)過上口各點(diǎn)作豎向剖面，得到剖面與結(jié)構(gòu)外皮的“交線”，再將該交線在空間上以曲面法向?yàn)榉较颍怪毕蛲馄?0mm，即可得到結(jié)構(gòu)外控制線，而這些控制線在實(shí)際施工過程中則通過張拉鋼絲繩得以實(shí)現(xiàn)，鋼絲繩的上口固定在屋面已施工部分向外懸挑的角鋼端部，下口則是在-0.050標(biāo)高的空間點(diǎn)。（2）墻體底部空間定位。得到豎向剖切面與結(jié)構(gòu)外皮的交線后，交線底部的空間坐標(biāo)通過Rhinoceros簡易編程即可獲得。

3.3鋼絲繩張拉

（1）主體結(jié)構(gòu)先行施工至+15.400，因墻體上口梁是從屋面框架梁向外挑出梁后連接而成的封邊梁，在挑梁的1/3處留設(shè)施工縫，施工縫以外的部分均甩項(xiàng)處理，與主體結(jié)構(gòu)分開施工；（2）在地下室頂板上放出下口梁內(nèi)外側(cè)投影線及+15.400（屋面）標(biāo)高結(jié)構(gòu)外邊線，在屋面上放出軸線；（3）確定+15.400標(biāo)高上結(jié)構(gòu)外控制線上口的坐標(biāo)，在施工現(xiàn)場(chǎng)用L50×5mm角鋼固定且在端部開孔實(shí)現(xiàn)；（4）同理在-0.050標(biāo)高上找出控制線下口；（5）上下口牽拉鋼絲繩，底部安裝花籃螺絲收緊，距離結(jié)構(gòu)外邊50mm（穿過模板外側(cè)的豎向二四圍檁），共設(shè)置122道；（6）根據(jù)下口梁外邊線的三維定位做好排架定位點(diǎn)標(biāo)記，編號(hào)記錄標(biāo)高，搭設(shè)排架，共計(jì)242個(gè)點(diǎn)。

3.4模板支設(shè)

工廠加工的鋼模精度、平整度的控制一般高于現(xiàn)場(chǎng)加工的木模，對(duì)此類不規(guī)則墻體一般優(yōu)先推薦鋼模，但鋼模造價(jià)高昂、周轉(zhuǎn)率低、加工周期長且無法靈活調(diào)整，考慮到該墻體整體長度較長、相對(duì)曲率很小，故決定采用全木模體系拼接，經(jīng)計(jì)算采用九夾板拼接作為面板的方式，其弧高在允許范圍內(nèi)，對(duì)于某些曲率相對(duì)較大的區(qū)域通過起拱的方式減小誤差。（1）墻體分層澆筑確定與支撐體系。變斜率墻體部分段下口為懸空的空間梁，排架模板支撐體系計(jì)算選型為鋼筋混凝土梁。需澆筑墻體（梁）高度為2.8~16m不等，厚度160mm，必須進(jìn)行分層澆筑，鑒于該墻體為外墻應(yīng)盡可能減少施工縫，故在計(jì)算結(jié)果允許的前提下盡量增大澆筑分層間高度，減少澆筑分段。經(jīng)PKPM計(jì)算立桿的縱距400mm，步距1500mm，梁底增加1道承重立桿，梁兩側(cè)立桿間距800mm，故墻體（梁）分層澆筑高度≤4m。（2）墻體側(cè)模體系。同上述分層澆筑計(jì)算模型，側(cè)模體系經(jīng)過計(jì)算布置15道內(nèi)龍骨（50×100mm木方），外龍骨間距400mm（雙鋼管48mm×3.2mm），對(duì)拉螺栓布置9道，在斷面內(nèi)水平間距200~500mm，斷面跨度方向間距400mm，直徑14mm。（3）高排架體系。整個(gè)排架體系搭設(shè)高度超過8m，屬于高排架體系，經(jīng)過計(jì)算及專家論證需達(dá)到如下要求：高寬比≤1：3；垂直剪刀撐連續(xù)布置，水平剪刀撐在滿堂排架區(qū)域共布置3道：4.5m、9m和13.5m；滿堂排架在墻體下口梁以外還需外擴(kuò)4排，以保證整個(gè)排架體系穩(wěn)定。

3.5墻體澆筑

墻體原設(shè)計(jì)級(jí)配C30，鑒于其厚度僅有160mm，如按常規(guī)方法施工極易因振搗不密實(shí)出現(xiàn)蜂窩麻面[1]。經(jīng)與設(shè)計(jì)協(xié)商改為C40細(xì)石混凝土，粒徑5~16mm。澆搗順序由南北立面逐層向上分塊施工，再行順勢(shì)施工西立面領(lǐng)口部位。

4質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）定位過程中，應(yīng)盡可能利用樓層標(biāo)高1m線，將標(biāo)高5m、10m、12m等標(biāo)高線轉(zhuǎn)移到相關(guān)排架鋼管上，避免頻繁長尺測(cè)量引起的不便及偏差；（2）支模過程中或混凝土澆搗后鋼絲繩如發(fā)生松動(dòng)及時(shí)用花籃螺絲收緊，如發(fā)生切斷則重新連接或用新鋼絲繩替換，若與排架鋼管或木方發(fā)生碰撞影響，調(diào)整鋼管木方對(duì)鋼絲繩進(jìn)行復(fù)位[2]；（3）因墻體系細(xì)長混凝土板墻，為防止不規(guī)則裂縫的產(chǎn)生設(shè)置垂直誘導(dǎo)縫，刻意制造墻體內(nèi)應(yīng)力的“薄弱點(diǎn)”，使裂縫產(chǎn)生于預(yù)設(shè)位置，幕墻施工前用防水油膏嵌實(shí)。

5實(shí)施效果

混凝土圍合墻體施工完畢并拆除模板后，組織技術(shù)及翻樣人員對(duì)實(shí)際完成面尺寸與張拉鋼絲繩之間數(shù)據(jù)進(jìn)行了復(fù)測(cè)，整體質(zhì)量控制較好，僅有局部因模板變形造成的完成面正偏差在20mm左右，通過將爆?；炷撩鎸觿兂拔⒄{(diào)幕墻連接件長度的方法，可保證后續(xù)施工的需要。

6結(jié)束語

本文基于上海國際舞蹈中心工程建設(shè)實(shí)錄，在施工技術(shù)方面通過BIM信息化為媒介，對(duì)變斜率鋼筋混凝土墻體進(jìn)行空間定位，并運(yùn)用多種手段確保了該復(fù)雜結(jié)構(gòu)外墻的施工質(zhì)量、安全、精度，并在過程中使用了相對(duì)低廉的木模體系，倡導(dǎo)綠色施工的同時(shí)降低了工程造價(jià)，且施工精度達(dá)到預(yù)期的要求也對(duì)后續(xù)幕墻施工精細(xì)化、規(guī)格化、便利化創(chuàng)造了有利的條件。

參考文獻(xiàn)

[1]混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范：GB50204—2015[S].

[2]建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范：JGJ130—2011[S].

作者：張昱敏 單位：上海建工四建集團(tuán)有限公司