《空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构施工工法》适用于大型公共建筑中外围护结构空间呈不规则几何体的薄壁型现浇混凝土围护结构的施工。
《空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构施工工法》的工艺原理叙述如下:
通过对围护结构的模板及支撑系统空间精确控制,混凝土与钢结构柔性节点的特殊处理,以及在外造型围护结构的钢筋铺设、绑扎、安装中采取的特殊稳固措施,同时对混凝土工程采取有效的措施等方法达到提高工程质量、减少工程成本投入、缩短工期的目的。
工艺流程
《空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构施工工法》的施工工艺流程见下图。
操作要点
《空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构施工工法》的操作要点如下:
根据空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构完成面主结构是否成形将围护结构的节点构造施工分为两大类,一是薄壁型现浇混凝土围护结构完成面主结构已成型,二是薄壁型现浇混凝土围护结构完成面主结构未成形。前者相对简单,主要完成主结构形成各个面的填充即可,而后者需要对空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构成形面重新进行空间精确定位。
一、施工前的准备工作
1.熟悉图纸,研究外挂板围护结构的构造,完成计算书,并编制施工方案。
2.装幕墙的主龙骨(钢结构、钢筋混凝土结构工程等)已完成,并通过验收。
3.现场安装作业人员进行培训和安全技术交底,清理场地,为下一步的工作提供平台。
二、空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构的定位
对于主结构完成面已成型的空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构,参照围护结构与钢结构柔性节点施工,无须空间定位;而对主结构完成面未成形的空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构,这里以多折面倒倾斜几何体为例(其他几何体只是角度不同,施工方法类似):依据设计结构外模型控制面结合外装饰幕墙内龙骨控制面投影完成围护结构空间分割面关键控制点的测量定位和固定,防止空间中幕墙内龙骨与结构外边重叠,然后采用Φ8的钢绞线连接多个空间关键控制点完成空间的控制面,还原现浇混凝土围护结构的设计空间模型(定位方法如下图所示)。
三、空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构与钢结构柔性节点
对于主结构完成面已成形的现浇混凝土围护结构,参照柔性连接大样图进行止水钢板、钢筋和岩棉板安装工程操作,依据设计多层复合构造围护结构的区域结合主钢结构空间模型,找出与之对应的钢结构区域。为薄壁型现浇混凝土围护结构的填充区域,随着主钢结构完成面进行施工(主钢结构与混凝土围护墙体柔性连接见下图)。主钢结构与混凝土围护结构间柔性连接大样在进行止水钢板、钢筋和岩棉板安装等关键工序的操作要点如下:
1.止水钢板必须参照柔性连接大样图与钢结构进行满焊,禁止出现断点焊,以满足钢板止水作用。钢板与钢板交接处也要满焊,钢板的焊接工艺必须满足设计要求,钢板处的混凝土保护层厚度不小于15毫米。
2.混凝土与钢结构的柔性隔断采用人工将岩棉板(不燃)在止水钢板内外进行粘接填充。
3.由于围护结构空间多折面的造型,导致钢筋在铺设、绑扎和安装的过程中采取防止变形、倾覆和滑移的稳固措施,用粗铁钉(≥20毫米)按照钢筋排距每10厘米间距与模板固定,对于无法固定的局部板面采取反十字扣双股扎牢钢筋。为确保钢筋受力性能的发挥,最后钢筋与止水钢板进行焊接,焊接长度为10d(d为钢筋直径)。
四、空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构模板及支撑系统操作要点
1.首先,搭设支撑架体安装围护结构定位模板到与由钢绞线形成的围护结构空间控制面水平距离最近的位置;待固定后,然后不断调整模板和架体,使外支撑模板体系紧贴于钢绞线控制面外边,与钢绞线无缝代换,并对外模板成型面反复微调,直至完全重合。依该法对其他面进行还原定位。支撑架体搭设过程中,预留混凝土垂直运输通道和振捣操作平台(围护墙体支撑架体剖面图见下图)。
2.模板支撑系统须有足够的稳定性,故先采用sap2000进行支撑体系模拟工况计算,确定支撑体系的稳定性要求。然后方案模拟结果对支撑体系中立杆和水平拉杆集中受力的部位进行加强,选用满足要求的材料,使用对拉螺栓加强模板刚度。
3.对于围护结构不同倾斜面模板支撑体系无法通过常规计算得到的水平推力(钢筋混凝土倾斜构件在自重及施工荷载的作用下,除产生向下的压力外,还产生较大的水平推力,而且随着倾斜角度的增大而增大),采取以下技术措施:
1)首先在施工工序上进行调整,先完成外挂幕墙主龙骨施工,将外模板填充到幕墙主龙骨的区域,形成外模板搁置与幕墙主龙骨之上并且外模板支撑钢管锁住主龙骨,从而在浇筑混凝土时形成外模板支撑体系与幕墙主龙骨和主结构整体受力的工况。
2)将模板支撑架体与主体结构相连:柱子附近的支撑架体按照计算书和构造要求的间距双扣件抱柱,边钢梁水平方向外的支撑架体大横杆全部与边钢梁焊接(单面焊10d),焊接长度满足计算书和构造要求。
3)由于模板支撑架体随高度增加,抵抗倾斜围护结构水平推力也随之下降,围护结构外模板支撑架体按照计算书和构造要求的间距与主结构内支撑架体水平大横杆穿越围护结构进行通长连接。
4)最后在浇筑混凝土时,一次浇筑高度不能超过18米。
5)施工中采用的胶合模板,应具有足够刚度,保证模板平整、接触混凝土面光洁并涂刷隔离剂。因围护结构的混凝土振捣是施工过程中的难点,应特别注意外幕墙内龙骨和外面钢梁与外模板拼缝质量,以避免漏浆。
通过以上5种方式确保围护结构在进行混凝土浇筑时,水平推力不会造成外模板支撑架体的变形、位移和倾覆。
五、空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构钢筋安装工程操作要点
1.围护结构的钢筋铺设、绑扎、安装除采取柔性连接大样中的稳固措施外,应确保钢筋受力性能,垫块纵向间距控制在1米内。
2.外造型围护结构的上、下层钢筋受到人为踩踏和重力影响后易弯曲、变形、下垂,可加设并焊接Φ8铁马凳,防止下陷和踩踏变形,铁马凳纵模向间距不大于700毫米,与上、下层钢筋接触点采用焊接,以加强钢筋网整体稳定性。
3.钢筋安装后须注意保护,严禁浇筑混凝土时直接将施工机具安置在钢筋上,以注意避免施工机具直接冲击钢筋造成变形。
六、空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构混凝土施工操作要点
1.现浇混凝土围护结构应在长度方向设置伸缩缝,间距≤30米;同时宜采用聚丙烯纤维膨胀细石混凝土,满足混凝土的抗渗和抗裂要求。
2.对混凝土粗骨料应严格限制,必须采用粒径为5~10毫米的瓜米石保证混凝土流畅入模,同时对于现场的混凝土水灰比也要控制,坍落度≥22厘米且≤25厘米为宜。
3.混凝土浇筑:浇筑前先放同等强度的砂浆→细振捣棒插入外造型围护结构底→放混凝土浇筑(少量放混凝土,随振捣随提棒,每上升1.8米时暂停浇筑混凝土)→振捣棒再次插入振捣→再放混凝土振捣。施工时由于围护结构混凝土分层浇筑、分层振捣,一次浇筑的高度不能超过1.8米,计算好浇筑时间,保证围护结构每一个混凝土浇筑点在初凝前完成下一次混凝土浇筑,避免混凝土搭接前产生冷缝。
4.现浇混凝土围护结构混凝土浇筑的留置口与混凝土随重力作用下自然流动的方向成一定的夹角,所以由吊斗装载的混凝土进入模板留置口时,应通过一定长度的双层帆布带(直径=留置口宽度)完成混凝土入模,帆布带内设Φ10@1000龙骨与模板支撑架体固定(双层帆布袋浇筑混凝土如下图所示)方便转换角度。浇筑高度采用尺杆配手电灯加以控制。振捣棒不得直接触动钢筋和幕墙龙骨,模板外侧应有人随时敲打模板检查是否漏振。
5.混凝土浇筑完成后要做好养护,外造型围护结构浇水养护过程使用湿水养护,以防止混凝土因暴晒而碳化和缩水龟裂,浇水养护应超过14天。
6.操作平台应提前搭设,宽度采用300~500毫米竹条板,长度宜选用4米左右。操作平台有两种作用:一方面便于操作人员站在平台上浇筑和振捣;另一方面防止混凝土在浇筑施工中未入模就滑落出去。
7.浇筑混凝土时应经常观察模板、钢筋、预留孔洞、插筋等位置有无移动变形。
劳动力组织
采用《空间多折面薄壁型现浇混凝土围护结构施工工法》施工时,每班配置人数如下:现场指挥2人、混凝土工10人、值班电工2人、看模木工5人、振捣手4人、照看钢筋5人、混凝土验收1人、其他人员12人(按照2班倒配置)。