异型筒体结构施工工法申报资料Word下载.docx
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教授级高工
事业部总工
公司质量总监
高级工程师
工程部副经理
工法应用工程
名称和时间
1、工程名称:
南宁市规划展示馆工程
应用时间:
2011年6月至2011年12月
2、工程名称:
浙江省东阳市东阳剧院工程
2011年8月至2012年1月
3、工程名称:
衢州市浙西农产品展览交易中心
2011年9月至2012年3月
工法关键技术名称、组
织审定的单位和时间
无
工法关键技术获科技
成果奖励的情况
原工法名称、完成单位、自治区级工法批准文号及工法编号(重新申报项目填写此栏)
工法内容简述:
本工法由11章节组成,包括:
前言、工法特点、适用范围、工艺原理、施工工艺流程及操作要点、材料与设备、质量控制、安全措施、环保措施、效益分析和应用实例。
本工法全面地阐述了异型筒体结构施工的全过程,详细地说明了异型筒体结构施工所需材料及机具要求,明确地指出了施工质量、安全及环保控制要点,综合分析了应用本工法所产生的经济、环保、节能和社会效益,最后通过应用实例进行进一步地阐述。
下面就本工法的核心技术操作要点概括说明如下。
南宁市规划展示馆、浙江省东阳市东阳剧院、浙江省衢州市浙西农产品展览交易中心等工程均为大型综合性公共建筑,其中南宁市规划展示馆工程共有8个异型筒体,筒体结构均为不规则椭圆形状,下小上大展开,呈喇叭花造型,筒体混凝土壁从500-1200mm不等,最高筒体从基础底板-6.3米一直到屋面层16.0米,高度为22.3米。
该项工程采用本施工工法,施工流程为:
测量放线→支设筒体外模板→钢筋绑扎→支设筒体内模板→筒体模板加固→浇筑混凝土。
经检查,拆模后筒体的标高,截面尺寸,表面平整度,倾斜度,轴线位移的控制,筒体混凝土强度,蜂窝麻面,夹渣烂根等方面质量情况控制良好。
筒体混凝土质量稳定,表观质量好,总体施工质量得到显著提高。
此做法不仅为企业的发展积累了经验,亦为今后类似工程项目施工提供参考。
关键技术及保密点(如有专利权,请注名专利号):
发明专利“多变异型曲面型钢混凝土筒体结构施工方法”,于2012年3月12日受理,申请号:
201210062104.6。
1)测量放线前,先利用BIM(建筑信息模型)软件绘出筒体模型。
再根据模型,结合施工图纸进行测算,最后根据测算数据进行放样,有效的提高了放样的精度。
2)按照每2度放射线来确定筒体内外壁的边线,拾取线连接成多边形,边线折角距离弧线为1mm,精度可以保证。
3)筒体模板采用18mm厚九层板,须将915×
1830mm大的模板分成5块,再进行拼装。
同时在筒体的外壁模板内层加钉一层光面板,有效提高浇筑完成后混凝土外观质量。
技术水平和技术难度(与国内外同类技术水平比较):
南宁市规划展示馆,地上二层(局部三层)混凝土框架结构,为具有“本土”、“低耗”、“精细化”特点的绿色建筑。
规划展示馆的结构设计造型独特,外部展厅采用大跨度预应力梁板结构,其主要支撑构件为经过拓扑变形生成的8个荷叶状混凝土结构筒体,断面为不规则曲线,C40,高度13.2m~22.3m,壁厚500mm~1200mm,筒体自下而上不规则变大,下口最大周长3451mm,上口最大周长8393mm。
筒体承受竖向荷载,部分兼做楼梯间、电梯间,并起到绿化、装饰作用,筒内用光导纤维采光。
结构极为复杂,无规则线形,定位放线繁复,模板、钢筋、混凝土施工困难。
随着国家“十一五”科技支撑计划和“十二五”建筑信息化发展纲要将BIM技术纳入研究内容,国内建设工程领域已经逐步重视BIM技术的研究与应用。
对于广西建筑行业来说,无论地方行政主管部门、相关协会、施工单位、设计单位,BIM技术的研发、应用都是急需开展的一项重要工作。
经查新显示,除本查新项目委托单位外,未见广西区内有采用建筑信息模型(BIM)技术建模的异型筒体结构施工技术的公开文献报道。
工法成熟、可靠性说明(当工法工程应用少于3项时填写):
工法应用情况及应用前景:
本工法对不规则曲线的喇叭花状异型筒体进行了施工研究,其难点在于异型筒体筒壁的成型和筒体施工质量控制,异形筒体筒壁厚度自下而上分别为从500mm至1200mm不规则变形。
测量放线、模板制作安装和定位必须摒弃常规思路,以解决异形筒体筒壁施工难题。
通过基于BIM的REVIT软件的应用,很好地解决了造型复杂、结构复杂、内部空间复杂等多个难题。
浙江省东阳市东阳剧院工程,是该市最大的集演出、会议、展览为一体的大型场馆,总建筑面积23678㎡,总投资额2亿元,该工程共有4个异型筒体,筒体混凝土壁厚450—1100mm不等,最高筒体17.6米,采用本施工工法施工,其异型筒体结构的标高、截面尺寸,表面平整度,倾斜度等均符合设计要求,整体质量控制良好。
浙江省衢州市浙西农产品展览交易中心工程,是浙西地区最大的农产品交易平台,总建筑面积14958㎡,总投资额1.3亿元,该工程共有6个异型筒体,筒体混凝土壁厚500—1150mm不等,最高筒体19.8米,采用本施工工法施工,其异型筒体结构的标高、截面尺寸,表面平整度,倾斜度等均符合设计要求,混凝土表观质量很好,总体施工质量得到明显的提高。
中国已经将BIM建筑信息模型系统作为国家科技部“十二五”的重点科研项目,但据第三方的统计数据显示,目前我国工程建设行业中BIM的使用率只有6%。
现阶段BIM的使用者以设计单位为主,就应用广度和深度而言,BIM在中国的应用还只是刚刚开始,但会逐步推广和深入到建筑行业各个领域。
经济效益和社会效益(包括节能和环保效益):
1、经济效益
本工法采用木模板材料,比原方案采用异型钢模具有减少材料成本,不延误工期,混凝土浇筑完成表面平整度良好,观感质量良好等优势。
整个工程8个筒体外壁和内壁面积一共约为4150㎡。
原计划采用异型钢模板,异型钢模单价为830元/㎡,材料费用为:
830×
4150=3444500(元)
现采用木模板,木模板单价为60元/块,单块模板面积为0.930×
1.800=1.674㎡,共需木模板为2479块,材料费用为:
60×
2479=148740(元)
异型钢模与木模板所需常规人工费一样,木模板加固所需人工费比异型钢模多115元/㎡,115×
4150=477250(元)
故降低成本费用约为3444500-148740-477250=2818510(元)。
2、社会效益
本工法通过使用高精度全站仪等测量仪器,利用BIM和AutoCAD等软件进行建模,采用科学的测量和计算方法,较好的解决了异型筒体曲面测量放线工作计算量大、施测精度要求高的难题,同时还解决了倾斜轴线控制的难题,对异型筒体结构工程的测量放线技术具有较高指导意义。
筒体内外壁模板采用九层板,且外壁九层板内层加钉一层光面板,有效的提高了筒体混凝土的外观质量。
此外,筒体模板加固以双钢管围楞,横向采用钢筋加固,同时用Φ14对拉螺杆加Φ16套管,很好的控制模板的曲面形状,解决了倾斜模板的支设。
本工法施工工艺合理可行,便于操作,达到了国内领先水平。
整个筒体施工过程在工期紧条件下,采用本工法后优质、安全的完成施工任务,为开展下道工序赢得宝贵时间,充分显示了企业的技术势力,得到业主、监理单位及其他兄弟单位的好评。
为企业赢得了信誉,创造了良好的社会效益,并给类似工程施工积累了宝贵的经验。
主要完成单位意见:
该施工技术经过实践证明,科学合理,技术先进,质量安全可靠,同意申报广西自治区级工法。
中国建筑第八工程局有限公司浙江新东阳建设集团
广西分公司有限公司
第一完成单位签章第二完成单位签章
2012年6月25日2012年6月25日
推荐单位意见:
1、如工法应用工程实例少于3项,对该工法关键技术可靠、成熟性提出意见:
该工法具备可靠性及完整性要求,同意推荐申报广西自治区级工法。
2、推荐意见:
同意推荐申报广西自治区级工法。
(签章)
年月日
1前言
随着我国建筑行业的实力不断发展壮大,从上世纪90年代起,全国各地城市面貌发生剧烈变化,新建筑如雨后春笋层出不穷。
如今,结合现代大众的建筑审美理想,建筑设计者匠心独运,冲破了以往的思想束缚,设计建造了一批造型新颖独特、风格日益多样化的建筑,反映了强烈的时代气息。
这其中就有许多以异型筒体造型为建筑表现手段,而且使异型筒体水平截面形状及尺寸随高度升高而改变且上大下小,结构复杂程度和施工难度也随之不断加大。
南宁市规划展示馆工程位于南宁市桂花路东侧,南邻凤岭南路,东侧紧贴自然山体,自然景色优美。
项目总建筑面积21984m²
,总投资约2.6亿元。
工程结构设计造型独特,外部展厅采用大跨度预应力梁板结构,其主要支撑构件为8个构造为不规则曲线的喇叭花状双筒筒体柱。
衢州市浙西农产品展览交易中心展厅采用大跨度预应力梁板结构,其主要支撑结构为6个结构不规则曲线的喇叭花状筒体柱,总建筑面积14958㎡,总投资1.3亿元。
东阳市东阳剧院工程,总建筑面积23678㎡,总投资2亿元。
其东侧展览厅采用大跨度预应力梁板结构,主要支撑构件为8个结构不规则的喇叭花状筒体柱。
中国建筑第八工程局有限公司联合浙江新东阳建设集团有限公司针对南宁市规划展示馆、衢州市浙西农产品展览交易中心、东阳剧院等工程的异型筒体结构进行深入研究,经多次讨论后总结制定出了一套行之有效的异型筒体施工工法。
2工法特点
2.01现浇混凝土异型筒体结构,形态独特,造型各异。
本工程八个现浇混凝土异型独立筒体从地下层直升至屋面层,水平截面为不规则圆形,水平截面形状及尺寸随高度升高而改变且上大下小,外形犹如一朵盛开的喇叭花,建筑设计大胆新颖,造型独特美观。
2.02结构复杂,施工难度大。
异型筒体内部的竖向及水平钢筋和暗柱、暗梁、连梁、框架梁、连梁斜向交叉暗撑、拉筋较多,相互交叉点很多,钢筋绑扎不易到位,且钢筋保护层不易控制;
筒体的定位放样要求精确,而不规则形状给测量工作带来了不小的难度;
二层以上筒体采用型钢混凝土组合结构,结构施工难度比较大;
筒体立面是曲面,故内外壁模板的安装难度比较大。
3适用范围
本工法适用于水平变截面尺寸较大,不规则圆形,竖向结构由小变大的现浇混凝土筒体结构的施工,此类结构常见于大型文化娱乐设施、展览馆、博物馆及商城等。
4工艺原理
本工法核心部分在于筒体的测量放线和模板施工,其中筒体的测量放线、模板的组合体系及筒体内外模板的拼装和加固等均为该工艺的核心技术。
1)先通过BIM(建筑信息模型)软件绘出筒体模型,再根椐模型,结合施工图纸进行计算,确保筒体每个坐标点准确无误。
2)利用“微积分”理论,先“微分”平面后“积分”组成异形筒体曲面的思路,将筒体按照每2度放射线来确定筒体内外壁的边线,拾取线连接成多边形,当割线无限趋近于切线,曲线无限趋近于直线,从而以直线代替曲线以线性化的方法解决非线性问题,解决多变异形曲面钢筋混凝土筒体的内、外曲面模板成型难题。
3)异形筒体模板采用18mm厚九夹板,将915×
1830mm大的模板分成5块,然后再进行拼装,采用钢筋做围箍固定模板,确保模板成型质量,采用廉价的木模板节约的成本,在筒体的外壁模板内层加钉一层光面板,解决了由于模板与模板拼装形成的棱角,使模板与模板之间处混凝土成型平顺圆滑,有效提高混凝土外观质量。
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
异型筒体结构施工工艺流程如图5.1所示:
每1m标高放线
测量放线
脚手架搭设
外模模板拼装
钢筋绑扎、型钢安装
筒体模板施工
内模三合板施工
筒体砼浇筑
混凝土养护
图5.1异型筒体施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1测量放线及脚手架搭设
1、测量放线前,先利用BIM软件绘出筒体模型。
见图5.2.1-1、图5.2.1-2。
图5.2.1-1筒体内部构造图图5.2.1-2筒体施工透射图
2、在筒体内外侧均搭设脚手架用于测量放线及模板加固,脚手架立杆纵向间距为900mm,横向间距为1800mm,步距为1800mm,架体距筒体内外边线为300mm,在距筒体一侧设一道与筒体内外壁斜向平行的斜立杆,筒体脚手架每步均设固定模板,用于从地下吊线上来内外筒壁的标高线确定。
筒体第一段施工是从基础顶垂直到正负零,故内外筒壁分别只有一条线;
第二段以上施工时,每1.8m分别标注筒体内外壁线,故需要在平面上事先测放的线有多条,如图5.2.1-3。
按照每3度放射线来确定筒体内外壁的边线,拾取线连接成多边形,边线折角距离弧线为1mm,精度可以保证,如图5.2.1-4、图5.2.1-5。
图5.2.1-3筒体上部标高线投影图
图5.2.1-4每3度放射线确定筒壁边线图图5.2.1-5每3度拾取成多边形图
3、脚手架搭设以每段筒体高度为准,从楼层上200mm设一道扫地杆,脚手架以方形包围筒体,内侧斜杆以筒体形状为准,距离筒体内外壁为300mm,脚手架在筒体砼浇筑完成后可以修改成楼层板承重架,脚手架搭设如图5.2.1-6、图5.2.1-7。
图5.2.1-6筒体脚手架平面布置图
图5.2.2-7筒体脚手架侧面图
5.2.2模板施工
筒体模板采用18mm厚九层板,须将915×
如图5.2.2-1、图5.2.2-2。
图5.2.2-1筒体外壁模板展开图
图5.2.2-2模板拼装示意图
筒体内外壁模板加固措施为:
竖向背楞采用Φ48×
3.0双钢管,间距为100mm,横向采用2Φ16钢筋加固,间距为400mm,采用Φ14对拉螺杆加Φ16套管,螺杆间距竖向为400mm,横向为440~560mm。
如图5.2.2-3.
图5.2.2-3筒体模板加固图
5.2.3钢筋施工
筒体正负零以上钢筋绑扎应在筒体外壁脚手架完成后再进行,筒体钢筋施工同剪力墙钢筋施工方法,钢筋保护层厚度为20mm,体内竖向钢筋Φ16以下采用搭接,Φ16(包括Φ16)~Φ20采用电渣压力焊,Φ22以上(包括Φ22)采用直螺纹套筒连接;
水平钢筋Φ20以上(包括Φ20)采用直螺纹套筒连接,Φ20以下采用搭接。
钢筋施工工艺为:
竖向钢筋位移调整→电渣压力焊或绑扎搭接→绑扎墙暗柱钢筋→绑扎过梁钢筋→绑扎墙体竖向定位筋→绑扎墙体竖向钢筋→在墙竖筋外侧绑扎墙水平钢筋→绑扎拉筋→保护层垫块放置→隐蔽验收。
1、墙体可根据弹好的墙、暗柱位置线,将墙、柱钢筋调整到位,满足保护层的要求,然后搭设定位钢管架,将上口位置固定,并在中间@2m设定位钢管,满足保护层要求,最后再绑扎暗柱箍筋和墙体水平筋。
竖筋搭接长度为Lae(受拉钢筋抗震锚固长度);
暗柱搭接区按≤5d及≤100加密箍筋;
墙体钢筋网格全部扎牢,不得跳格扎。
2、绑扎过梁钢筋:
过梁钢筋绑扎时,用水准尺进行调平,并考虑建筑地面作法,箍筋要求间距均匀,垂直于梁主筋,箍筋大小标准一致,弯钩角度1350,直线段长度为10d;
起步筋第一道在柱内距外侧主筋50mm,第二道在柱外,距主筋50mm;
封顶梁时,箍筋满绑。
3、绑扎墙体钢筋:
先绑扎墙体竖向定位筋,竖向定位筋间距为1200--1500mm一道,排列均匀,遇到暗柱间距小时,可以视情况放在两个暗柱中间。
定距框间距与水平筋间距相同,顶模撑上中下各一道,比墙厚小2mm,一侧各小1mm;
要求梯凳筋高度一致。
4、墙体竖筋绑扎完毕后,绑扎墙体水平钢筋,水平钢筋间距依据竖向定位梯子筋的梯凳距离拉通线进行绑扎,第一道起步筋距顶板面50mm,同时保证搭接段有三根水平筋(见下图),要求扎丝长度一致,无毛刺,扎丝绑扎时,从对面绑扎,保证丝头在墙体钢筋内。
最后在墙体顶部加水平定位框:
定位框间距与墙体竖筋间距相同,其形状如图5.2.3-1。
5、拉筋拉住竖筋与水平筋,拉筋直径为φ6-8,间距600*600mm;
6、加保护层垫块,间距内墙800×
800,外墙600×
600,呈梅花型布置,要求垫块间距均匀,横竖斜均在一条直线上,垫块不能有歪斜情况;
钢筋上口采用“双F”卡进行定位;
扎垫块时勿将梁、柱垫块绑到筒体筋内。
5.2.4混凝土施工
1、在浇筑混凝土时,亦至少安排2个值班木工,应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况,当发现有变形、移位时,应立即停止浇筑,并应在已浇筑的混凝土凝结前修整完好。
尤其注意剪力墙新老砼结合面不涨模、移位。
2、筒体混凝土浇筑前底部应先填以50~100mm厚与混凝土配合比相同减半石水泥砂浆。
3、混凝土自吊斗口下落的自由倾落高度不得超过2m,浇筑高度如超过3m时必须采取措施,用串桶、溜管、振动溜管使混凝土下落,或在柱、墙体模板上留设浇捣孔等。
浇筑混凝土时应分段分层连续进行,浇筑层高度应根据结构特点、钢筋疏密决定,一般为振捣器作用部分长度的1.25倍,最大不超过500mm。
4、使用插入式振捣器应快插慢拔,插点要均匀排列,逐点移动,顺序进行,不得遗漏,做到均匀振实。
移动间距不大于振捣作用半径的1.25倍(一般为300~400mm)。
振捣上一层时应插入下层50mm,以消除两层间的接缝。
5、浇筑混凝土应连续进行,如必须间歇,其间歇时间应尽量缩短,并应在前层混凝土凝结之前,将次层混凝土浇筑完毕。
间歇的最长时间应按所用水泥品种、气温及混凝土凝结条件确定,一般超过2h应按施工缝处理。
6材料与设备
本工法无特别需要说明的材料,主要的机具设备见表6-1。
表6-1主要施工机具表
名称
规格
数量
备注
圆盘锯
MJ-106
2台
手提电锯
M-651A
5把
手电钻
钻头直径12~20㎜
5个
钢丝钳
长150、175㎜
4把
砂轮切割机
配套
2个
水准仪
天津DS32
1台
水平尺
长450、500㎜
钢筋切断机
GJ401
钢筋弯曲机
QJT-400
电渣压力焊机
BX3-500
钢筋调直机
JK-2
钢筋直螺纹机
电焊机
BX-300-2
5台
套丝机
JSG-400
汽车泵
DC115B
插入式振动器
HZ50A
4台
全站仪
TOPCOM6020
激光准直仪
徕卡ZL
激光经纬仪
J2
精密水准仪
徕卡NA2
激光扫平仪
SJ2
5/30m钢卷尺
/
10把
汽车吊
25t/50t
7质量控制
针对目前没有关于异型筒体相应质量验收标准,在参考了相关规范和查阅了类似施工工法后,根据本工程设计要求,结合工程实际,制定了质量验收标准。
详见表7:
表7异型筒体质量验收标准
序号
项目
允许偏差
检查方法
1
异型筒体水平截面位置
±
8
尺量
2
异型筒体墙模板轴线位移
5
全站仪或拉线尺量
3
标高全高
30
4
截面尺寸
表面平整度
10
2m靠尺和楔形塞尺
6
倾斜度
40
8安全措施
8.01所有筒体架子在装、拆过程中,下方必须设安全禁区,围挡范围距操作点中心半径大于20m,并设专人看管,严禁其他人员穿行。
8.02高处、复杂结构模板的拆除,设专人指挥,并在下面标出作业区,严禁非操作人员进入作业区。
操作人员应配挂好安全带,禁止站在模板的横拉杆上操作,拆下的模板应集中吊运,并多点捆牢,不准向下乱扔。
8.03浇筑混凝土时,需在筒体周围搭设操作平台,每个平台脚手架须加一道1.2米高防护栏杆,平台上满铺脚手板。
所有平台脚手架不得与模板的支撑直接连接。
8.04严禁碰撞已固定好的门、洞模导致变形或发生位移,检查完毕后封闭墙模。
8.05遇5级以上大风及雨、雪天气要停止模板吊装操作,大风及雨后要及时检查和加固各部位,做好防风、防滑工作,保证施工安全。
8.06型钢吊装之前检查:
工、机具在使用前必须经过检查,确认合格安全可靠,方可使用。
对吊具、绳索、机工具进行必要的负荷试验,进行试吊、试运转,确认安全可靠,方可进行吊装。
每次吊装,在吊装前应查清吊物重量,选好吊点,严禁超负荷起吊。
起吊时,重物下面不得通过和站人,无关人员严禁进入吊装现场。
吊装时,应设有警界线,并有专人负责。
吊篮主要用于横梁高强度螺栓的安装紧固和连接件焊接吊篮。
采用角钢或者钢筋作骨架,钩挂在横梁上。
8.07试吊:
正式吊装前应进行试吊,以检查吊装过程中使用的吊具和设备是否符合吊装要求。
试吊时将构件起吊离地面20cm时停止,间隔30分钟,期间检查吊机的电器及制动机构是否运转正常,吊耳、滑轮组、吊机固定点情况是否有异常。
8.08型钢吊装:
构件吊装过程中,构件下方严禁站人和通过,构件吊装前应对参加吊装的人员进行安全技术交底,吊装区域拉设红白旗,设警示牌。
9环保措施
9.01在搭拆架子过程中材料要分类分规格一齐码放整齐,扣件等零散物品要装袋存放。
9.02做到活完料净脚下清。
9.03对强噪声机械如电锯、电刨等,使用时须在封闭工棚内,尽量选用低噪声或消声降噪设备的施工机械;
对使用时不能封闭的机械如振捣棒等,严格控制工作时间。
9.04夜间施工尽量减少撞击声等,禁止乱扔模板、拖铁器,禁止大声喧哗等人为噪声。
10效益分析
10.1社会效益
本工法通过使用高精度全站仪等测量仪器,利用BIM和AutoCAD等软件进行建模,采用科学的测量和计算方法,较好的解决了异型筒体曲面测量放线工作计算量大、施测精度要求高的难题,同时还解决了倾斜轴线控制的难题,对异型筒体结构工程的测量放线技术具有较高指导意义。
10.2经济效益
现采用木模板,木模板单价
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