超高鋼筋混凝土半球形穹頂屋面模板施工工法

PAGEPAGE4青建集團股份公司企業(yè)工法CNQC-GF超高鋼筋混凝土半球形穹頂屋面模板施工工法ConstructionMethodforSuperelevationFormworkof

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Roof2010年12月7日發(fā)布2010年12月10日實施青建集團股份公司發(fā)布PAGE1目次TOC\o"1-1"\h\z\u1前言 22工法特點 23適用范圍 24工藝原理 25工藝流程及操作要點 36材料與設備 57質(zhì)量控制 68安全措施 79環(huán)保措施 710效益分析 711工程實例 8200mm×12mm的膠合板小條釘牢連成整體，見圖5.2.1。2配制弧形面板圖5.2.2圖5.2.2模板分片拼裝圖為保證每片模板的弧度、強度和整體性，在模板背面用Φ20螺紋鋼筋預彎成模板放樣的弧度，用鐵絲固定在背楞和模板上，組拼完成后吊至存放架內(nèi)存放。5.2.2模板安裝在半球每段模板整體安裝前，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組裝，模板安裝見圖5.2.3，Φ20的鋼筋作模板橫肋，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，確保第段模板弧度的準確性。內(nèi)模模板配制一次完成，一次安裝到頂。外模模板周轉(zhuǎn)使用，每段模板弧線相同，但弦傾角不同，第一施工段每片模板間的三角空隙大小也不同，每片模板之間的三角空隙在半球現(xiàn)場用舊板鋸割拼縫。外模下部第一、二、三段需安裝模板，第四段及球冠部分由于弦傾角較小，僅為32°和12°，此部分采用單側支模。圖5.2.3模板加固及施工縫留置圖模板滿堂架縱橫間距均為1000mm，步高1500mm圖5.2.3模板加固及施工縫留置圖模板滿堂架縱橫間距均為1000mm，步高1500mm。模板背楞為50×100mm木方拼接，背楞間距25-30cm；直徑20mm的鋼筋沿半球緯線方向彎成圓弧作為橫肋，間距為600mm，用斜撐與滿堂支撐架固定。對拉螺栓直徑14mm，內(nèi)孔高于外孔50mm，縱橫間距均為600mm，最底一道對拉螺栓距地面25cm。放置50×100mm的木方留置施工縫，混凝土表面內(nèi)外高差50mm。5.2.3模板支架構造要求1支架設計及構造要求（1）立桿的縱、橫間距均為1.00m，步高采用下小上大的方案進行搭設，按照自下而上的順序，下部12步間距為1.00m，中部12步間距為1.20m，上部8步間距為1.50m，見圖5.2.4。（2）支撐架按照圖5.2.4、圖5.2.5所示設置豎向剪刀撐，縱橫向各設置四道，豎向剪刀撐由底到頂連續(xù)設置，剪刀撐桿件底端與地面頂緊，夾角為45°。在豎向剪刀撐的頂部及掃地桿處設置水平剪刀撐（見圖5.2.5），與立桿連接，從而形成整體性的水平加強層，使之成為具有較大剛度和變形約束力的空間結構層。（3）立桿底部墊50mm厚的墊板，立桿采用對接扣件連接，嚴禁搭接，相鄰兩立桿接頭錯開距離不少于500mm，且各接頭中心距主節(jié)點不大于步距的1/3。（4）每步均設置縱橫向水平桿，連接方式采用對接，穹頂半球下部縱橫向水平桿與建筑物結構頂緊，屋面下部縱橫向水平桿與8根圓柱連接牢固，增加架體結構穩(wěn)定性。掃地桿距地面的距離為200mm。圖5.2.4穹頂模板滿堂支撐架剖面圖圖圖5.2.4穹頂模板滿堂支撐架剖面圖圖5.2.5穹頂模板滿堂支架平面布置圖豎向剪刀撐豎向剪刀撐水平剪刀撐2架體驗算模板支撐體系中面板、對拉螺栓及主次楞梁屬于常規(guī)做法，驗算略去。由于本模板支撐體系球冠最高處達39.74m，屬于高大模板支撐體系，僅驗算最高處立桿穩(wěn)定性。球冠部位是單側支模，立桿承受豎向荷載最大，模板支架最高，故驗算支撐球冠部位的立桿不同步距最底一步的穩(wěn)定性。計算過程如下：（1）軸力計算模板支架是敞開式滿堂架，奧蘭地區(qū)基本風壓小于0.35kN/m2，驗算立桿的穩(wěn)定性，不考慮風荷載作用。軸力設計值QUOTE錯誤!未找到引用源。恒載NG1k為施工結構架自重標準值產(chǎn)生的軸向力，包括模板及支架自重標準值產(chǎn)生的軸向力；NG2k為構配件自重產(chǎn)生的軸向力，包括新澆混凝土自重及鋼筋自重標準值產(chǎn)生的軸向力?；钶d（NQk）為施工荷載標準值產(chǎn)生的軸向力總和，包括施工人員及設備荷載、振搗混凝土時產(chǎn)生的荷載、傾倒混凝土時產(chǎn)生的荷載。由于立桿縱橫間距均按1m均勻布置，故選取穹頂中心支撐桿所支撐的1m2面積為計算單元，經(jīng)計算，NGk=NG1k+NG2k=5.96+6.6=12.56kN，NQk=3kN。（2）穩(wěn)定性驗算查表得滿足要求。其它步高如1.2m、1.5m驗算最底一步的立桿穩(wěn)定性，驗算方法類同，經(jīng)驗算滿足要求。6材料與設備6.1材料6.1.1周轉(zhuǎn)材料使用的主要周轉(zhuǎn)材料包括：Φ48mm×3.5mm鋼管、1220mm×2440mm×12mm的膠合板、截面50mm×1000mm的小木方、Φ20鋼筋、50mm厚木板、各類扣件、Φ14對拉螺栓、Φ18塑料套管等。6.2機具設備6.2.1機具設備采用的機具設備主要包括：塔吊，圓盤鋸，電動手鉆，電動手鋸，手錘，扳手等。7質(zhì)量控制7.1主要標準及規(guī)范7.1.1本工法采用《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）。7.1.2質(zhì)量驗收內(nèi)容及標準見表7.1.2。表7.1.2構件施工尺寸誤差范圍項目部位允許偏差（mm）檢查方法軸線位置薄殼內(nèi)側5鋼尺檢查標高全高±30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)外表面無目測注:檢查軸線、中心線位置時，應沿縱、橫兩個方向量測，并取其中的較大值。7.2質(zhì)量控制措施7.2.1項目部成立質(zhì)量控制小組，項目技術負責人為小組組長，包括質(zhì)量員以及各個工種工長，并明確責任，嚴把質(zhì)量關。7.2.2模板背楞制作時，要嚴格按照施工現(xiàn)場1：1比例進行放樣配制。7.2.3半球內(nèi)側模板安裝時，每道Φ20橫肋都要現(xiàn)場放控制線校核，保證半球弧線的準確性；7.2.4半球外模通過對拉螺栓與內(nèi)模連接，通過對拉螺栓套管的長度控制半球的壁厚，不同高度的模板的對拉螺栓套管長度要根據(jù)圖紙計算下料，安裝時對拉螺栓要從下至上逐道擰緊。不得采用放置鋼筋頭的辦法控制壁厚，防止雨水滲漏。7.2.5對拉螺栓內(nèi)孔高于外孔5cm，對拉螺栓拆卸完后用膨脹水泥砂漿將螺栓孔封堵密實，防止半球滲漏。7.2.6留置混凝土施工縫時，要保證施工縫內(nèi)側高度高于外側高度5cm，防止雨水滲漏。7.2.7組拼好的模板整片吊用時，要做好加固措施，防止模板翹曲變形。7.2.8球冠部位混凝土澆筑時，要適當控制混凝土的坍落度，同時采用點振法振搗，保證混凝土密實度，減少混凝土流淌。7.2.9為了保證混凝土強度，球環(huán)部位外模在混凝土澆筑完3天后拆除，內(nèi)側模板在混凝土試塊強度達到設計強度100%后拆除。8安全措施8.0.1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12mm，并應符合國家現(xiàn)行標準《混凝土模板用膠合板》（ZBB70006）的規(guī)定。8.0.2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。8.0.3模板支架搭設時，要與下部結構構件聯(lián)成整體，縱橫剪刀撐要隨立桿與水平桿同時搭設，不得搭設完立桿與水平桿后再加設剪刀撐。8.0.4模板支撐體系半球內(nèi)鋪設操作平臺，特種作業(yè)人員要持證上崗，系好安全帶，防止高空墜落。8.0.5塔吊吊用材料時要輕吊輕放，防止吊斗碰撞模板及支架。8.0.6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。8.0.7遇有六級以上大風等惡劣天氣停止作業(yè)。9環(huán)保措施9.0.1澆筑混凝土時，要進行作業(yè)前交底，盡量避免散落模板外側，提高環(huán)境保護的意識和能力；9.0.2合理地安排施工時間，盡量減少夜間作業(yè)時間，以減少夜間的噪音污染；9.0.3機具及材料必須放在指定的地點，建筑垃圾應清理至指定地點，并及時運走，達到“工完料盡現(xiàn)場清”。10效益分析10.1經(jīng)濟效益分析10.1.1本工法所用模板背楞均可使用了其他工程剩余的的短木方小料拼接，模板橫肋所用鋼筋使用完畢后可用到工程實體上，節(jié)約了材料成本。10.1.2本工法模板的弧形面板絕大部分采用整張膠合板彎曲成圓弧，周轉(zhuǎn)使用，斜角拼縫模板使用其它工程剩余的舊料鋸割，減少了材料損耗。10.1.3本工法模板施工，采用在屋面分片組拼、用塔吊吊用組裝的方式，加快了施工進度。10.2社會和環(huán)保效益10.2.1本工法能夠保證工程質(zhì)量，穹頂半球成型較好。10.2.2本工法使用大量木方小料和膠合板廢料，可廢物利用。10.2.2本工法可加快工程施工速度。奧蘭大清真寺位于奧蘭市中心，本工程的施工速度和施工質(zhì)量給當?shù)厝肆粝铝松羁痰挠∠螅讽敿案鞣N圓拱造型尺寸統(tǒng)一，觀感質(zhì)量較好，受到當?shù)卣c人民的稱贊。11工程實例11.1奧蘭大清真寺工程11.1.1工程概況奧蘭大清真寺由祈禱大廳和宣禮塔組成，祈禱大廳總建筑面積為6100m2，分為9個區(qū)，其中中心區(qū)F區(qū)為祈禱大廳中心，±0.00以下是兩層地下車庫，±0.00以上第一層為祈禱大廳，大廳高10.60m，第二層為裝飾性半圓拱門，層高為7.40m，祈禱大廳總高為18.00m，大廳頂板以上是外徑33.93m的半球穹頂，穹頂頂部標高為39.965m，穹頂混凝土半球壁厚為22.5cm，見圖11.2.1、圖11.2.2。整個穹頂是由8根直徑900mm的混凝土圓柱支撐，8根圓柱在屋面由一道800mm×600mm的圓弧梁連成整體，圓弧梁上部是高度為5.00m的帶天窗的圓弧墻，圓弧墻上是一道700mm×500mm的圓弧梁，本工法所要研究的對象即為圓弧梁上的半球穹頂。圖圖11.1.2穹頂混凝土結構完工圖圖11.1.1奧蘭大清真寺主體結構完工圖11.1.2應用效果該工法解決了半球型模板制作、拼裝和高大模板支撐系統(tǒng)的施工難題，達到了保證工程質(zhì)量、安全、工期等要求的目的，同時降低了工程成本，此前并無同類工程的成熟經(jīng)驗可以借鑒，在采用本工法施工的混凝土半球穹頂，接槎平順，結構密實，無滲漏現(xiàn)象，觀感質(zhì)量較好。11.2鐵木森省政府辦公樓圖11.2.1鐵木森省政府辦公樓圖11.2.1鐵木森省政府辦公樓鐵木森省政府辦公樓項目業(yè)主為鐵木森省行政局(DAL)，工程位于鐵木森省政府院內(nèi)，建筑面積3600m2，由省長辦公室和其它100個辦公室組成，工程的結構形式為框架剪力墻結構。地上四層，建筑最高處為29.98米，首層和二層層高為5.95米，三層和四層層高為4.42米，目前該工程已竣工。屋頂有兩個大圓球造型結構較為復雜，一個直徑為9米，另一個直徑為5米，大圓球半圓底部設有拱形