空間錐體曲面清水復(fù)合保溫雙墻施工關(guān)鍵技術(shù)

□文/胡 洋 付效鐸

空間錐體曲面清水復(fù)合保溫雙墻施工關(guān)鍵技術(shù)

□文/胡 洋 付效鐸

呈傾斜錐體曲面造型的現(xiàn)澆清水混凝土結(jié)構(gòu)，最大的施工難度在于混凝土曲面必須圓潤(rùn)連續(xù)且表面不做任何修飾，同時(shí)為使墻體兩個(gè)清水面達(dá)到內(nèi)外呼應(yīng)的藝術(shù)效果，要求蟬縫、螺桿孔的位置具有一定的邏輯關(guān)系，因此對(duì)模板制作及安裝工藝要求極高；當(dāng)建筑外墻采用雙面清水時(shí)，為同時(shí)達(dá)到節(jié)能要求及視覺效果，采用了雙層混凝土墻內(nèi)夾保溫層的設(shè)計(jì)。文章結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，闡述了施工關(guān)鍵技術(shù)的解決方案。

清水混凝土；復(fù)合保溫；錐體；曲面

1 工程概況

華都中心項(xiàng)目美術(shù)館采用現(xiàn)澆清水混凝土結(jié)構(gòu)，建筑主立面外墻設(shè)計(jì)為清水混凝土復(fù)合保溫雙墻，上部采用空間錐體曲面造型，見圖1。

圖1 華都中心項(xiàng)目清水美術(shù)館效果

曲面墻體長(zhǎng)53.88 m，高10.20 m，復(fù)合保溫雙墻總厚度800 mm（內(nèi)墻厚250 mm、外墻厚200 mm、間距350 mm），錐體底面半徑17 800 mm，弧長(zhǎng)8 074 mm（25.99°），整個(gè)曲面部分呈10.8°斜放，見圖2。

圖2 弧形墻設(shè)計(jì)

2 工程重難點(diǎn)

1）南立面2層以上外墻為圓錐體曲面的一部分且有向上、向后傾斜的角度，整體呈“翻開書頁(yè)”狀。由于飾面清水混凝土構(gòu)件需一次澆筑成型，表面不做任何裝飾，要求混凝土的曲面圓潤(rùn)連續(xù)，因此曲面模板體系的設(shè)計(jì)和施工既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。

2）墻面上有多個(gè)連通內(nèi)外的門窗洞口，因此要求內(nèi)外兩個(gè)清水墻面的蟬縫和螺桿孔相互對(duì)應(yīng)，設(shè)計(jì)師更是要求兩個(gè)墻面的蟬縫、螺桿孔在特定投影面上矩陣式規(guī)則排列，由于投影面與圓錐體底面不平行，造成模板體系的所有面板分塊，背楞弧度均無(wú)規(guī)律可循，見圖3。

圖3 曲面墻禪縫、螺桿孔排布

3）由于雙墻兩面都是飾面清水效果，只能將保溫層設(shè)置在兩層混凝土墻體之間。雙墻、清水墻、弧形墻獨(dú)立施工具有一定難度，三重特性相疊加，難度系數(shù)加大，而解決辦法又相互制約，給曲面復(fù)合保溫清水雙墻的施工帶來(lái)極大難度。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 飾面清水混凝土施工

模板尺寸精確，采用研縫、填膠、封漆等工藝，確保密不透水，使混凝土成型后表面光澤飽滿，配以有規(guī)律的蟬縫和螺桿孔布置，形成自然的飾面效果。施工重點(diǎn)在于可靠的材料、周密精細(xì)的策劃、嚴(yán)格細(xì)致的管理，關(guān)于飾面清水混凝土施工工藝，本文不做詳細(xì)討論。

3.2 內(nèi)夾保溫雙墻施工

為保證中間保溫層施工質(zhì)量，防止冷橋的產(chǎn)生，雙墻必須分開澆筑。根據(jù)工程特點(diǎn)，弧形墻向外挑出，因此擬定由外向內(nèi)的施工順序。即先澆筑外側(cè)墻體，粘貼保溫板，以保溫板作為內(nèi)側(cè)墻體模板，再支設(shè)內(nèi)側(cè)墻體另外一側(cè)模板，澆筑內(nèi)側(cè)墻體。內(nèi)側(cè)墻體澆筑需要借助外側(cè)墻體上預(yù)埋的拉接點(diǎn)，設(shè)置對(duì)拉螺桿，為模板體系提供反力。為保證受力且便于調(diào)節(jié)，螺桿與拉接點(diǎn)采用焊接方式連接。

施工流程：外墻鋼筋綁扎、模板支設(shè)→拉接點(diǎn)定位預(yù)埋→外墻澆筑→焊接內(nèi)墻螺桿→粘貼保溫板→內(nèi)墻鋼筋綁扎、模板支設(shè)、混凝土澆筑。

3.3 空間錐體曲面弧形墻模板體系設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的模板體系，一般以方木或方鋼管作為模板背楞，將方形背楞應(yīng)用在空間錐體曲面墻體模板體系，背楞在彎曲的同時(shí)，與模板接觸面需要進(jìn)行空間扭轉(zhuǎn)，加工難度過大且質(zhì)量不易控制，無(wú)法滿足要求；如以圓鋼管作為模板背楞，雖然能解決接觸面空間扭轉(zhuǎn)的問題，但是鋼管本身剛度不夠，容易發(fā)生變形，無(wú)法滿足高精度要求。

為同時(shí)滿足精度高、體系穩(wěn)定和施工可行的要求，創(chuàng)新性的使用了鋼板肋背楞體系，即以立放鋼板作為模板背楞，使背楞與模板線性接觸，可忽略接觸面扭轉(zhuǎn)問題；鋼板與模板接觸面，分段焊接窄鋼蒙板，使得接觸面較窄且分段可調(diào)，滿足清水混凝土施工的精細(xì)度。鋼板肋之間使用短鋼板橫肋連接，以達(dá)到模板龍骨體系整體穩(wěn)定。

為精確控制每一條背楞的弧度，利用BIM技術(shù)對(duì)曲面墻體進(jìn)行建模，按背楞間距對(duì)模型進(jìn)行剖切，得出每一條背楞對(duì)應(yīng)的弧度曲線，再將這些曲線導(dǎo)入數(shù)控機(jī)床，自動(dòng)化等離子切割鋼板，精確加工每一條弧形背楞。最后將這些背楞組拼成榀，現(xiàn)場(chǎng)吊裝就位，見圖4。

圖4 背楞體系現(xiàn)場(chǎng)安裝就位

采用原位安裝矯正的方式，從模型中導(dǎo)出的每條背楞上下口投影位置關(guān)系，見圖5?，F(xiàn)場(chǎng)安裝下口與已澆筑的墻體頂緊，上口根據(jù)深化設(shè)計(jì)尺寸，使用垂球逐一與下口矯正，確保整個(gè)弧面連續(xù)順暢，見圖6。

圖5 上下口位置相對(duì)投影線

圖6 吊墜矯正上下口偏差

4 各特性疊加產(chǎn)生的難點(diǎn)及解決辦法

4.1 清水+錐體曲面：無(wú)規(guī)律的面板分割

按照設(shè)計(jì)師的理念，曲面清水墻上所有蟬縫和螺桿孔在軸線方向上的投影應(yīng)是一條直線，又因錐體成一定角度傾斜，實(shí)際展開面上的禪縫和螺桿孔是無(wú)規(guī)律可尋的。

因此，需要使用BIM軟件將曲面模型展開，見圖7。提取每一塊模板，精確標(biāo)注每一塊模板的裁切尺寸及打孔位置，盡量減小誤差。為使模板裁切操作需簡(jiǎn)易可行，采用了先裁出模板的外接矩形，再分別對(duì)四邊拼縫進(jìn)行修正的方法，每塊模板8鋸成活，見圖8。

圖7 使用BIM軟件展開弧面

圖8 單塊模板配模

裁切好的模板必須詳細(xì)標(biāo)注模板的行、列、方向和正反面等信息，避免模板安裝錯(cuò)誤。選用較薄的木模板以便于彎曲，在彎曲度較大位置，可適當(dāng)在模板背面均勻開豁。將模板覆在背楞上，使用短螺絲從背面固定。

4.2 清水+雙墻+錐體曲面：高難度的對(duì)拉螺桿定位

設(shè)計(jì)師要求內(nèi)外兩側(cè)的螺桿孔位置對(duì)應(yīng)，但清水對(duì)拉螺桿使用的錐形頭，必須與模板面完全貼緊，才能避免澆筑時(shí)出現(xiàn)漏漿，這就要求對(duì)拉螺桿必須沿曲面法向設(shè)置。因此在澆筑外側(cè)墻體時(shí)，預(yù)埋的拉接點(diǎn)需提前計(jì)算好位置，使內(nèi)側(cè)墻體的對(duì)拉螺桿連接在其上面，可以保持在內(nèi)側(cè)模板面法向上。由于墻體是空間錐體曲面，這個(gè)位置本身又是一個(gè)變量，見圖9。

圖9 兩側(cè)對(duì)拉螺桿對(duì)應(yīng)

利用BIM模型，沿對(duì)拉螺桿所在平面剖切，經(jīng)過處理后即可得到每一個(gè)拉接點(diǎn)與先澆筑墻體內(nèi)側(cè)螺桿孔的位置關(guān)系，進(jìn)而準(zhǔn)確定位預(yù)埋，見圖10。

圖10 對(duì)拉螺桿預(yù)埋定位

內(nèi)側(cè)合模需要整列安裝，同時(shí)對(duì)齊30個(gè)螺桿孔，因此要求焊接接長(zhǎng)的對(duì)拉螺桿長(zhǎng)度、定位都非常精確。項(xiàng)目采用了預(yù)支模的方法焊接接長(zhǎng)對(duì)拉螺桿：將內(nèi)側(cè)局部模板預(yù)先安裝在背楞上，上好錐形頭和半截對(duì)拉螺桿后，安裝就位，將對(duì)拉螺桿焊接在預(yù)埋的拉接點(diǎn)上，再拆除內(nèi)側(cè)模板，重新進(jìn)行正式組拼和安裝。

5 施工效果

空間錐體曲面清水復(fù)合保溫雙墻成型效果見圖11。

圖11 空間錐體曲面清水復(fù)合保溫雙墻成型效果

6 結(jié)語(yǔ)

通過大量的技術(shù)攻關(guān)和嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)控制，空間錐體曲面清水復(fù)合保溫雙墻得以一次澆筑成型，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的藝術(shù)效果。實(shí)施過程中，借助BIM技術(shù)輔助曲面模板體系設(shè)計(jì)、鋼板背楞的加工及空間測(cè)量定位，體現(xiàn)了其在三維領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用價(jià)值。

[1]JGJ 7—2010，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]DB11/T464—2015，建筑工程清水混凝土施工技術(shù)規(guī)程[S].

[3]JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)程[S].

□付效鐸/中建八局第三建設(shè)有限公司。

TU377

C

1008-3197（2016）06-17-03

10.3969/j.issn.1008-3197.2016.06.005

2016-11-04

胡 洋/男，1989年出生，助理工程師，中建八局第三建設(shè)有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。