超高鋼筋混凝土半球形穹頂屋面模板施工工法(修改2011620)

1、中國青建青建集團(tuán)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ConstructionMethodforSuperelevationFormworkofReinforcedConcreteDomicalVaultRoof2010年12月7日發(fā)布2010年12月10日實(shí)施青建集團(tuán)股份公司發(fā)布TOCo1-5hz1前言22工法特點(diǎn)23適用范圍24工藝原理25工藝流程及操作要點(diǎn)36材料與設(shè)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(shí)例81冃U言圖奧蘭大清真寺效果圖半球形穹頂屋面在阿爾及利亞屬于比較典型的伊斯蘭建筑風(fēng)格，清真寺及其它公共建筑屋面多采用此類造型。

2、在施工過程中，此類結(jié)構(gòu)從定位放線、鋼筋綁扎、模板支設(shè)、混凝土澆筑等各工序施工難度均大于普通混凝土結(jié)構(gòu)。為了加快施工進(jìn)度、保證施工質(zhì)量、節(jié)約成本，阿分公司工程技術(shù)人員在總結(jié)奧蘭大清真寺（見圖）、鐵木森省政府辦公樓、奧蘭38套住宅等項(xiàng)目施工實(shí)踐基礎(chǔ)上，編制本工法，用于指導(dǎo)后續(xù)同類結(jié)構(gòu)施工。本工法以奧蘭大清真寺為例進(jìn)行闡述。2工法特點(diǎn)操作簡(jiǎn)單易行，模板體系采用常用的周轉(zhuǎn)材料，施工方法與普通坡屋面基本類似；節(jié)約工程成本，模板背楞安裝可使用木方小料及膠合板下腳料進(jìn)行拼接（見圖、圖），模板可周轉(zhuǎn)使用；加快施工進(jìn)度，半球模板采用現(xiàn)場(chǎng)組拼，縮短施工時(shí)間；保證成型質(zhì)量，半球分段施工（見圖），模板分段拼裝，混凝土

3、分段澆筑，保證混凝土成型質(zhì)量。3適用范圍本工法主要適用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)半球形穹頂屋面的施工，其它如坡屋面等造型的鋼筋4工藝原理4工藝原理混凝土結(jié)構(gòu)也可借鑒。支模方案選擇以奧蘭大清真寺為例說明，該項(xiàng)目穹頂位于標(biāo)高為+18.00m的屋面上，穹頂天窗上標(biāo)高+23.00m處為穹頂半球,半球?yàn)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，內(nèi)徑為33.48m,薄厚為225mm,見圖、圖。選擇模板工程方案時(shí)，由于半球尺寸較大，需分段施工,分段組拼，薄殼下部第一段至第三段球環(huán)結(jié)構(gòu)沿經(jīng)線方向弦傾角較大，采用類似墻體的雙側(cè)支模方案，第四段球環(huán)及上部球冠部分圓弧的弦傾角較小，采用類似坡屋面的單側(cè)支模。以半球內(nèi)模為例進(jìn)行說明，模板拼裝分段圖見圖，

4、外模與內(nèi)模類似。內(nèi)外模板均采用放大樣方式現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制、分段組拼，為了便于施工，內(nèi)模一次組拼安裝到頂，外模與混凝土分段施工，模板周轉(zhuǎn)使用。水平施工縫的設(shè)置由于模板及混凝土澆筑需分段施工，分段的高度根據(jù)膠合板的規(guī)格(1220mmx2440mmx12mm)，膠合板應(yīng)整張直接使用，盡量減少隨意鋸截，造成膠合板浪費(fèi)，本項(xiàng)目模板預(yù)制組拼，安裝時(shí)沿半球經(jīng)線方向每4480mm弧長(zhǎng)分段一次，見圖，混凝土水平縫施工縫留置同穹頂半球外模高度，見圖523。內(nèi)模球冠內(nèi)模球冠77&圖穹頂半球內(nèi)模拼裝分段圖內(nèi)模第三段球環(huán)模板13975內(nèi)模第二段球環(huán)模板內(nèi)模第一段球環(huán)模板模板內(nèi)模第四段球環(huán)模板5工藝流程及操作要點(diǎn)5.1工藝流程模

5、板組拼配制模板背楞木方t搭設(shè)組拼操作架t鋪放背楞木方t鋪放面層膠合板t將膠合板與背楞用釘子釘牢t鉆穿螺栓孔t安裝吊鉤t模板編號(hào)t合格后吊至存放架內(nèi)存放。模板安裝半球內(nèi)模施工工藝如下：定位放線T搭設(shè)模板滿堂支撐架T用塔吊吊運(yùn)對(duì)應(yīng)編號(hào)模板至半球壁處設(shè)計(jì)位置T根據(jù)墻體控制線將模板下口調(diào)整到位T加設(shè)墻體斜撐T校正圓弧橫肋鋼筋的位置及加固與支撐架的連接。半球外模施工工藝如下：半球鋼筋綁扎T用塔吊吊運(yùn)對(duì)應(yīng)編號(hào)模板至半球壁處設(shè)計(jì)位置T插放穿墻螺栓及塑料套管T根據(jù)套管長(zhǎng)度緊固螺栓T驗(yàn)收T澆筑第一段混凝土T第二、三段模板安裝、混凝土澆筑。拆模松開模板支撐T抽出穿墻螺栓T拆除模板橫肋T塔吊整塊吊離或人工搬運(yùn)T模板

6、表面清理并整平。5.2操作要點(diǎn)配制模板背楞與弧形面板內(nèi)模、外模的背楞與弧形面板配制方法相同，僅以奧蘭大清真寺半球穹頂內(nèi)模為例說明配制技術(shù)要點(diǎn)。1配制模板背楞圖穹頂結(jié)構(gòu)剖面圖按設(shè)計(jì)圖紙尺寸在完工屋面按照1:1的比例放大樣配制背楞。以第一段球環(huán)模板為例說明，在屋面放出半徑R為16.74m、弧長(zhǎng)為4880m的線，背楞選用鋸割成規(guī)格50mmx100mmx600mm短木方沿弧線拼接，接頭兩側(cè)用規(guī)格90mmx200mmx12mm的膠合板小條釘牢連成整體，見圖。2配制弧形面板在屋面搭設(shè)組拼操作架，在操作架側(cè)沿經(jīng)線方向鋪放背楞木方，以球環(huán)第一段為例說明，面板先用整板拼接，然后按設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算出的尺寸用舊板小條拼

7、接斜角，拼裝的模板展開圖見圖。1200X2400mm膠合板整板組拼舊膠合板現(xiàn)場(chǎng)鋸割拼縫為保證每片模板的弧度、強(qiáng)度和整體性，在模板背面用20螺紋鋼筋預(yù)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。模板安裝一展當(dāng)_圖模板分片拼裝圖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(dòng)，然后將按照實(shí)際放樣組拼好的分片模板先后進(jìn)行組裝，模板安裝見圖,20的鋼筋作模板橫肋，與模板背楞連接，根據(jù)每道對(duì)拉螺栓的所在的緯線圓半徑進(jìn)行校正、固定，確保第段模板弧度的準(zhǔn)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

8、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(chǎng)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(cè)支模。外模與內(nèi)模通過對(duì)拉螺栓連接，在鉆對(duì)拉螺栓孔時(shí)，為防止雨水滲漏，內(nèi)模上的開孔要比外模上的孔高5cm，并且在每一段混凝土澆筑時(shí)，放置50 x100mm的木方留置施工縫，施工縫留置應(yīng)遵循內(nèi)高外低的原則，內(nèi)側(cè)混凝土表面高于外側(cè)50mm，見圖。模板滿堂架縱橫間距均為1000mm步高1500mm4*放置50 x100mm的木方留置施工縫，混凝土表面內(nèi)外高差50mm對(duì)拉螺栓直徑14mm內(nèi)孔高于外孔50mm縱橫間距

9、均為600mm最底一道對(duì)拉螺栓距地面25cm。模板背楞為50 x100mm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。圖模板加固及施工縫留置圖模板支架構(gòu)造要求1支架設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求立桿的縱、橫間距均為1.00m，步高采用下小上大的方案進(jìn)行搭設(shè)，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。支撐架按照?qǐng)D、圖所示設(shè)置豎向剪刀撐，縱橫向各設(shè)置四道，豎向剪刀撐由底到頂連續(xù)設(shè)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(shè)置水平剪刀撐(見圖)

10、，與立桿連接，從而形成整體性的水平加強(qiáng)層，使之成為具有較大剛度和變形約束力的空間結(jié)構(gòu)層。（3）立桿底部墊50mm厚的墊板，立桿采用對(duì)接扣件連接，嚴(yán)禁搭接，相鄰兩立桿接頭錯(cuò)開距離不少于500mm,且各接頭中心距主節(jié)點(diǎn)不大于步距的1/3。（4）每步均設(shè)置縱橫向水平桿，連接方式采用對(duì)接，穹頂半球下部縱橫向水平桿與建筑物結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。掃地桿距地面的距離為200mm。（5）滿堂架體搭設(shè)時(shí)，嚴(yán)禁將上段鋼管立柱與下段鋼管立柱錯(cuò)開固定于水平拉桿上。1fy%-jT豎向剪刀撐水平剪刀撐8C；圖穹頂模板滿堂支撐架剖面圖圖穹頂模板滿堂支架平面布置圖2架體驗(yàn)算模板

11、支撐體系中面板、對(duì)拉螺栓及主次楞梁屬于常規(guī)做法，驗(yàn)算略去。由于本模板支撐體系球冠最高處達(dá)39.74m，屬于高大模板支撐體系，僅驗(yàn)算最高處立桿穩(wěn)定性。球冠部位是單側(cè)支模，立桿承受豎向荷載最大，模板支架最高，故驗(yàn)算支撐球冠部位的立桿不同步距最底一步的穩(wěn)定性。計(jì)算過程如下：（1）軸力計(jì)算模板支架是敞開式滿堂架，奧蘭地區(qū)基本風(fēng)壓小于0.35kN/m2，驗(yàn)算立桿的穩(wěn)定性，不考慮風(fēng)荷載作用。軸力設(shè)計(jì)值-V=lYJVcut+AcsifY+1.41Aqk恒載Nk為施工結(jié)構(gòu)架自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力，包括模板及支架自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力；NG2k為構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸

12、向力?；钶d（Mk）為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和，包括施工人員及設(shè)備荷載、振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載、傾倒混凝土?xí)r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(jì)算單元，經(jīng)計(jì)算，NGk=NG1k+NG2k=5.96+6.6=12.56kN，NQk=3kN。=19.27kN（2）穩(wěn)定性驗(yàn)算K細(xì)ItA=y=63,3查表得f襪正系數(shù)=0-SMN19-27X103電“滿足要求。其它步高如1.2m、1.5m驗(yàn)算最底一步的立桿穩(wěn)定性，驗(yàn)算方法類同，經(jīng)驗(yàn)算滿足要求。6材料與設(shè)備6.1材料周轉(zhuǎn)材料使用的主要周轉(zhuǎn)材料包括：48mmK3.5mm鋼管、1220mmx2440mn

13、K12mm勺膠合板、截面50mmx1000mm的小木方、20鋼筋、50mm厚木板、各類扣件、14對(duì)拉螺栓、18塑料套管等。6.2機(jī)具設(shè)備機(jī)具設(shè)備采用的機(jī)具設(shè)備主要包括：塔吊，圓盤鋸，電動(dòng)手鉆，電動(dòng)手鋸，手錘，扳手等。7質(zhì)量控制7.1主要標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范本工法采用混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50204-2002)。質(zhì)量驗(yàn)收內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)見表。表構(gòu)件施工尺寸誤差范圍注:檢查軸線、中心線位置時(shí)，應(yīng)沿縱、橫兩個(gè)方向量測(cè)，并取其中的較大值。項(xiàng)目部位允許偏差(mm)檢查方法軸線位置薄殼內(nèi)側(cè)5鋼尺檢查標(biāo)高全高30水準(zhǔn)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(cè)7.2質(zhì)量

14、控制措施項(xiàng)目部成立質(zhì)量控制小組，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人為小組組長(zhǎng)，包括質(zhì)量員以及各個(gè)工種工長(zhǎng)，并明確責(zé)任，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。模板背楞制作時(shí)，要嚴(yán)格按照施工現(xiàn)場(chǎng)1:1比例進(jìn)行放樣配制。半球內(nèi)側(cè)模板安裝時(shí)，每道20黃肋都要現(xiàn)場(chǎng)放控制線校核，保證半球弧線的準(zhǔn)確性；半球外模通過對(duì)拉螺栓與內(nèi)模連接，通過對(duì)拉螺栓套管的長(zhǎng)度控制半球的壁厚，不同高度的模板的對(duì)拉螺栓套管長(zhǎng)度要根據(jù)圖紙計(jì)算下料，安裝時(shí)對(duì)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。對(duì)拉螺栓內(nèi)孔高于外孔5cm，對(duì)拉螺栓拆卸完后用膨脹水泥砂漿將螺栓孔封堵密實(shí)，防止半球滲漏。留置混凝土施工縫時(shí)，要保證施工縫內(nèi)側(cè)高度高于外側(cè)高度5cm，防

15、止雨水滲漏。組拼好的模板整片吊用時(shí)，要做好加固措施，防止模板翹曲變形。球冠部位混凝土澆筑時(shí)，要適當(dāng)控制混凝土的坍落度，同時(shí)采用點(diǎn)振法振搗，保證混凝土密實(shí)度，減少混凝土流淌。為了保證混凝土強(qiáng)度，球環(huán)部位外模在混凝土澆筑完3天后拆除，內(nèi)側(cè)模板在混凝土試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后拆除。8安全措施鋼管及扣件要符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)混凝土模板用膠合板(ZBB70006)的規(guī)定。模板施工方案要嚴(yán)格編審程序，施工過程中要嚴(yán)格按施工方案執(zhí)行，防止出現(xiàn)坍塌事故。模板支

16、架搭設(shè)時(shí)，要與下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件聯(lián)成整體，縱橫剪刀撐要隨立桿與水平桿同時(shí)搭設(shè)，不得搭設(shè)完立桿與水平桿后再加設(shè)剪刀撐。模板支撐體系半球內(nèi)鋪設(shè)操作平臺(tái)，特種作業(yè)人員要持證上崗，系好安全帶，防止高空墜落。塔吊吊用材料時(shí)要輕吊輕放，防止吊斗碰撞模板及支架。球環(huán)部位混凝土澆筑時(shí)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?xí)r不要堆放過高，隨時(shí)耙平，防止局部荷載過大。遇有六級(jí)以上大風(fēng)等惡劣天氣停止作業(yè)。9環(huán)保措施澆筑混凝土?xí)r，要進(jìn)行作業(yè)前交底，盡量避免散落模板外側(cè)，提高環(huán)境保護(hù)的意識(shí)和能力；合理地安排施工時(shí)間，盡量減少夜間作業(yè)時(shí)間，以減少夜間的噪音污染；機(jī)具及材料必須放在指定的

17、地點(diǎn)，建筑垃圾應(yīng)清理至指定地點(diǎn)，并及時(shí)運(yùn)走，達(dá)到“工完料盡現(xiàn)場(chǎng)清”。10效益分析10.1經(jīng)濟(jì)效益分析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(shí)體上，節(jié)約了材料成本。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。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(jìn)度。10.2社會(huì)和環(huán)保效益本工法能夠保證工程質(zhì)量，穹頂半球成型較好。本工法使用大量木方小料和膠合板廢料，可廢物利用。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

18、工質(zhì)量給當(dāng)?shù)厝肆粝铝松羁痰挠∠?，穹頂及各種圓拱造型尺寸統(tǒng)一，觀感質(zhì)量較好，受到當(dāng)?shù)卣c人民的稱贊。11工程實(shí)例11.1奧蘭大清真寺工程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(gè)區(qū)，其中中心區(qū)F區(qū)為祈禱大廳中心，土0.00以下是兩層地下車庫，土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(biāo)高為39.965m，穹頂混凝土半球壁厚為22.5cm，見圖、圖。整個(gè)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800mmx600mm的圓弧梁連成整體，圓弧梁上部是高度為5.00m的帶天窗