鐘億云 朱振華

(中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司 福建福州 350000)

0 引言

現(xiàn)階段，場(chǎng)館、商場(chǎng)等大型公共建筑越來(lái)越多，多元化、個(gè)性化的建筑形式逐漸豐富起來(lái)，更多的工程采用外傾的造型，外傾式斜圓柱也有了更加廣泛的應(yīng)用。其中最大的難題是不等徑斜交圓柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)，如何保證工程質(zhì)量成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。這就需要對(duì)不等徑斜交節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)不斷優(yōu)化，消除不利的影響因素，保證施工過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)科學(xué)合理，流程規(guī)范，質(zhì)量達(dá)標(biāo)，使不等徑斜交節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)難題得到解決，有效保證工程質(zhì)量?；耍恼乱匀菔邪蚕h某工程為例，詳細(xì)介紹其施工技術(shù)，為不等徑圓柱斜交節(jié)點(diǎn)施工提供借鑒參考。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

泉州市安溪縣科技館、青少年宮、婦女兒童活動(dòng)中心工程，占地面積1.958hm2，建筑面積37 013.6m2。其中科技館地上4層，青少年宮、婦女兒童活動(dòng)中心地上5層，科技館設(shè)計(jì)為倒錐型，外側(cè)為12根向建筑物外傾斜角度為15°～19.68°D650mm的斜圓柱，如圖1所示；長(zhǎng)度為25.2m，內(nèi)部為20根D1100mm直圓柱，斜圓柱與直圓柱在標(biāo)高+0.6m位置斜交，如圖2所示。

圖1 不等徑圓柱斜交模型

圖2 成型效果

1.2 施工難點(diǎn)

(1)不等徑斜交圓柱節(jié)點(diǎn)鋼筋下料難，彎折角度不易控制；

(2)節(jié)點(diǎn)模板翻樣難，節(jié)點(diǎn)模板尺寸、形狀未知，無(wú)法施工，斜柱外傾角度大，加固難度大；

(3)節(jié)點(diǎn)位置鋼筋密集，箍筋采用螺旋箍，混凝土澆筑振搗困難，難以保證圓柱節(jié)點(diǎn)混凝土質(zhì)量。

2 施工工藝流程

施工工藝流程：節(jié)點(diǎn)模板翻樣制作→斜圓柱鋼筋按不同角度彎折→直圓柱箍筋綁扎→斜圓柱箍筋綁扎→直圓柱模板安裝→斜圓柱模板安裝→混凝土澆筑。

3 施工要點(diǎn)

3.1 鋼筋工程

(1)斜柱角度在15°～19.68°不等，每一個(gè)斜柱對(duì)應(yīng)角度不一致，鋼筋下料彎折角度控制至關(guān)重要。工程采用預(yù)制固定角度鋼板，每個(gè)斜柱對(duì)應(yīng)相同角度鋼板，斜柱鋼筋按角度下料，保證鋼筋定位、角度準(zhǔn)確，便于模板安裝。

(2)直圓柱與斜圓柱箍筋都采用螺旋箍筋，應(yīng)先按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)計(jì)算出螺旋箍筋數(shù)量，直圓柱箍筋先套上，節(jié)點(diǎn)高度用紅油漆標(biāo)示，直圓柱箍筋綁扎完后在節(jié)點(diǎn)位置插入斜圓柱主筋，后綁扎斜圓柱螺旋箍筋，確保了節(jié)點(diǎn)位置主筋定位準(zhǔn)確，箍筋及加密鋼筋間距符合要求，極大地提高了節(jié)點(diǎn)位置鋼筋綁扎效率，也縮短了工期。

3.2 模板工程

(1)材料的選擇

工程基于成本與工期考慮，選擇定型木質(zhì)圓模。木制圓柱模板是屬于建筑工程技術(shù)領(lǐng)域一項(xiàng)新型的模板材料，利用木質(zhì)膠合板的可彎曲性，通過(guò)高溫高壓定型不同的弧度，達(dá)到不同的直徑，從而用于曲面建筑物的成型來(lái)完成澆注混凝土。廠家定制覆面木質(zhì)膠合板圓模，面板厚度18mm，面板抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[f]=31N/mm2，面板彈線模量E=11 500N/mm2，經(jīng)驗(yàn)算滿足規(guī)范[1]與現(xiàn)場(chǎng)施工要求。木模比定型鋼模板質(zhì)量輕，無(wú)需大型吊裝設(shè)備即可進(jìn)行組裝，提高模板拼裝工作效率，節(jié)約人力，縮短工期。鋼模板是固定規(guī)格，定制時(shí)間久。木制圓模板能夠根據(jù)圖紙要求生產(chǎn)任意規(guī)格，生產(chǎn)時(shí)間短，可以大批量預(yù)拼裝整體運(yùn)裝，減少施工耗時(shí)，確保工程施工進(jìn)度。木質(zhì)圓模成本低單價(jià)65元/m2，定制鋼模因節(jié)點(diǎn)異形，無(wú)法再次利用，單價(jià)高達(dá)180元/m2,32根圓柱總面積2170m2，木模節(jié)約成本約249 550元。模板高3m，為兩幅半圓模板拼裝而成。柱箍采用Q235扁鋼，寬32mm、厚2.3mm,固定鋼帶的上下邊距為20cm。

(2)模板翻樣

不等徑圓柱斜交，最大的難點(diǎn)在于節(jié)點(diǎn)模板翻樣，節(jié)點(diǎn)位置模板定位極其困難。為滿足進(jìn)度要求，技術(shù)部進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)提前策劃，抓住最大的難題：節(jié)點(diǎn)模板翻樣下料的問(wèn)題。兩軸線相交圓柱相貫，大圓柱相貫線解析求法[2]為：

解析法中可以看出相貫線為光滑封閉的空間曲線，較為復(fù)雜。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況綜合考慮，兩軸線相交圓柱相貫[3-4]可用作圖法來(lái)求相貫線，作圖法能形象、直觀地把兩圓柱相貫線畫(huà)出來(lái)。假想用輔助平面截切兩圓柱，分別得出兩圓柱表面的截交線。由于截交線的交點(diǎn)既在輔助平面內(nèi)，又在兩圓柱的表面上，因而是相貫線上的點(diǎn)。兩軸線相交圓柱相貫，相貫線的側(cè)面投影已知，可利用輔助平面法求共有點(diǎn)：①等分相貫線在右側(cè)的投影距離，找到每個(gè)等分點(diǎn)，量出每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)斜圓柱上的弦長(zhǎng)；②通過(guò)輔助平面返回到斜圓柱圓上畫(huà)出交線等分對(duì)應(yīng)的每個(gè)交點(diǎn)弦長(zhǎng)；③弦長(zhǎng)交斜圓柱圓上交點(diǎn)作垂直于徑向的斜線；④斜線與投影對(duì)應(yīng)等分點(diǎn)在直圓柱上母線的交點(diǎn)即為相貫線的點(diǎn)。平滑且順次連接各點(diǎn)，作出相貫線，并且判別可見(jiàn)性，整理輪廓線如圖3所示。

相貫線在直圓柱表面為葉子狀的空間曲線，在斜圓柱上展開(kāi)為類似雙曲線。利用弧長(zhǎng)公式把將兩相貫線展開(kāi)，分別計(jì)算出直圓柱與斜圓柱弧長(zhǎng)。將數(shù)據(jù)在Excel中繪制出相貫線形狀，如圖4所示，在牛皮紙上進(jìn)行1∶1還原，畫(huà)出相貫線形狀。貼在鍍鐵板上，剪下大圓柱葉子模型及斜圓柱類似雙曲線模型，分別貼在相應(yīng)的圓模板上，如圖5所示，在不同圓模板上將相貫線切出，然后進(jìn)行試拼裝，如圖6所示，確認(rèn)無(wú)誤后方可批量切割，減少返工，節(jié)約材料。

圖3 輔助平面法

圖4 繪制相貫線

圖5 模板翻樣

圖6 節(jié)點(diǎn)試拼裝

(3)模板加固

在圓柱模板安裝前，根據(jù)施工圖及原始坐標(biāo)點(diǎn)采用全站儀極坐標(biāo)法準(zhǔn)確定位，測(cè)圓柱模板的外邊線及外側(cè)控制線，在圓柱上中下設(shè)置4道定位鋼筋。拼裝模板之前檢查柱根部混凝土，表面應(yīng)平整光潔，如達(dá)不到平整度要求，用1∶1水泥砂漿找平。柱截面內(nèi)鑿毛、剔除松動(dòng)石子及浮漿且用水沖洗干凈。依據(jù)模板定位線，對(duì)齊模板企口用水平固定卡將模板箍緊，再采用水平箍滿堂腳手架支撐體系相連接，水平桿加固間距為1.5。拼裝完成后，必須用吊線和鋼尺采用平行線投點(diǎn)法檢查圓柱垂直度并將圓柱模板校正，使其滿足規(guī)范要求。安裝模板時(shí)，當(dāng)柱高超過(guò)3m，模板的上下連接處的兩塊模板需要錯(cuò)開(kāi)安裝，錯(cuò)位安裝可以保證圓柱體的垂直性和整體性，節(jié)點(diǎn)位置大圓柱需在相貫線中部斷開(kāi)，另一半模板需錯(cuò)開(kāi)。

斜圓柱固定鋼帶要求垂直軸線加固，可以保證鋼帶受力均勻，固定鋼帶的上下邊距為20cm(直徑200mm～1100mm)(安裝技巧：鋼帶安裝時(shí)先彈出每個(gè)加固位置一圈周線。上鋼帶時(shí)將鋼帶放在線上，即可保持鋼帶的安裝緊致)。安裝螺絲時(shí)，每一個(gè)螺絲擰緊度要保持一致，這樣才能保證鋼帶松緊度的一致性及施工安全。由于模板是錯(cuò)開(kāi)安裝，在上下模板水平接口的位置一定要用鋼帶進(jìn)行加固，鋼帶要水平覆蓋在接口部位，而且保證接口位置在加固鋼帶的中間，可以增強(qiáng)模板的穩(wěn)固和施工的效果。鋼帶安裝好后為了加強(qiáng)模板的穩(wěn)定性，要在模板四周垂直加5cm×10cm木方4個(gè)，并用4根鋼管固定木方。這樣不僅可以對(duì)木模板進(jìn)行保護(hù)，而且可以緩沖振動(dòng)棒的壓力，使混凝土成型效果更好，同時(shí)這樣保護(hù)也有利于對(duì)模板進(jìn)行垂直定位，使模板的受力形成一個(gè)整體，達(dá)到二次加固的作用。在兩圓柱相交節(jié)點(diǎn)2m高度內(nèi)每隔100mm高設(shè)置一道附加鋼帶，中間的間隙用土工布包裹方木填塞密實(shí)。相貫線位置用膠帶封堵，后用砂漿填塞，有效減少兩圓柱接縫位置的漏漿率，提高混凝土成型質(zhì)量。斜柱加固最大的影響因素[5]是模板支撐體系設(shè)計(jì)不合理，由于安裝常規(guī)設(shè)計(jì)，在加載后易產(chǎn)生整體性偏移。所以斜柱加固在鋼帶外側(cè)一圈滿布鋼管，在鋼管外再額外加一道鋼帶，使斜柱均勻受力，增加模板剛度。在每層設(shè)置間距1000mm鋼管斜撐，并用鋼帶將直圓柱斜圓柱拉結(jié)在一起，一拉多撐，有效支撐混凝土水平推力，做到安全可靠，如圖7所示。

圖7 豎向支撐

(4)模板拆除

斜柱雖然兩端固結(jié)不屬于懸臂結(jié)構(gòu)，但由于傾斜角度過(guò)大，混凝土強(qiáng)度到達(dá)100%方進(jìn)行拆模。模板拆除順序與安裝順序相反，先支后拆，后支先拆。先拆掉外圈鋼帶再卸掉鋼管，再拆內(nèi)鋼帶，然后用撬棍輕輕撬動(dòng)模板，使模板與混凝土分離。

3.3 混凝土工程

(1)混凝土澆筑采用分層澆筑，分層厚度不大于50cm，圓柱高度大于3m時(shí)采用串筒分段澆筑并振搗密實(shí)，大圓柱分段一次最多澆筑3m。

(2)斜柱斜度大，螺旋箍筋密集，造成混凝土下料困難，振搗棒極易卡在螺旋箍筋上，可采用特制的推子輔助下料[6]。振搗棒隨推子一起下放，提起推子，邊振搗邊緩慢往上提振搗棒。節(jié)點(diǎn)位置使用錘子等在外部進(jìn)行敲打，提高混凝土密實(shí)度，減少蜂窩現(xiàn)象，有效提高了混凝土成型質(zhì)量。

4 實(shí)施效果檢測(cè)

(1)經(jīng)過(guò)復(fù)核，斜柱相貫線平順美觀，斜度符合設(shè)計(jì)要求，節(jié)點(diǎn)位置準(zhǔn)確。斜柱最大的偏位4mm，滿足規(guī)范要求，加固方案可行。

(2)混凝土回彈強(qiáng)度全部符合設(shè)計(jì)要求，拆模后外觀沒(méi)有明顯的蜂窩麻面，混凝土成型質(zhì)量較好。

(3)采用木質(zhì)圓模有效縮短了一個(gè)月工期，節(jié)約了模板投入249 550元(與32根鋼模相比)，技術(shù)創(chuàng)效顯著。

(4)該工程獲得了2017年度福建省閩江杯優(yōu)質(zhì)工程，結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量獲得了專家組的好評(píng)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)澆混凝土外傾式不等徑斜交圓柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)的研究，利用輔助平面法成功解決了木質(zhì)圓模在相交節(jié)點(diǎn)無(wú)法定位的問(wèn)題，并通過(guò)科學(xué)可行的加固方式與混凝土振搗方法，解決了相交節(jié)點(diǎn)眾多施工難題，節(jié)約了成本，縮短了工期，提升了混凝土成型質(zhì)量，做到科技技術(shù)創(chuàng)效，為現(xiàn)澆混凝土外傾式不等徑斜交圓柱節(jié)點(diǎn)提供了成熟完善的施工技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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[6] 黃景忠，鄧蓉.混凝土內(nèi)斜柱施工技術(shù)[J].福建建筑,2010,150(12)：71-73.