黑龙江省二建建筑工程有限责任公司
【摘 要】若要三维异形曲面混凝土屋面板施工技术得以有效落实,一方面施工人员需做好屋面板结构的定位,确保每处梁柱位置准确,并能够使屋面板衔接良好,才能使结构受力更均匀;另一方面,还需考虑混凝土材料的浇筑,做好材料的调配与钢丝网的布置,使材料凝结均匀,以便保障屋面板的结构质量。本文基于混凝土屋面板施工难点展开分析,在明确定位与混凝土浇筑技术要点同时,期望能够为后续三维异形曲面混凝土屋面板的制作提供良好参照。
【关键词】三维异形曲面;混凝土屋面板;弧形结构;施工技术
基于城市建筑功能多元化的设计要求,现代建筑受立面形象等因素影响,有较多工程屋面会选用三维异形曲面混凝土屋面板的结构形式,使建筑的观感得以优化。而从施工技术角度来看,此种屋面板的施工难度远高于传统屋面板材,若要确保弧度设计合理,确保屋面雨水得以及时排除,便必须做好定位工作,并提供适宜的模板结构,使混凝土弧面浇筑成为可能,才能满足建筑立面形象的施工要求。
一、三维异形曲面混凝土屋面板施工难点
本项目以某市音乐厅建筑为例,为满足室内声学、室外形象等要求,本工程屋面采用了马鞍形屋面结构,其中屋面标高差为9.930m~18.030m,可见屋顶曲面弧度变化较大,若无法通过精准定位浇筑屋面板材料,则室内声学环境势必会受到影响,并会导致室外立面形象违和。而从定位工作角度来看,大空间的弧度定位难度也非常大。
其次,建筑屋面为双曲马鞍形,基于混凝土浇筑流动性的特点,下端混凝土材料受重力的影响,浇筑质量较好,但上方则极易因为浮液、拱形高度等因素,使得混凝土板的强度与厚度受影响,近而无法满足建筑的施工质量要求。
二、三维异形曲面混凝土屋面定位技术
1. 定位工艺原理
三维曲面屋顶共有南北向梁23根,东西向梁13根,没有主梁、次梁之分。也就是说只要放出一个方向上梁的弧度的话,另一个方向上的梁的弧度也就自然形成。
综合考虑多方面的因素最终选择了南北向的23根梁,该方向梁数目较多,可减少误差,提高精度。定位钢架在满足刚度和挠度等力学要求方面存在一定的技术难度。南北向梁长度较小,更容易满足钢构架的刚度和挠度要求。
音乐厅屋顶南北方向共有23根梁。这23根梁的弧度从两端到中间逐渐增加,两边22根梁以中间梁为基准线,左右对称,两端2根梁无弧度,为水平。因此放线时仅需对对称的ll根梁加上中间的l根梁共12根梁进行放线即可。
2. 钢构架制作
(1)钢架组成如下:①钢构架:钢构架由3条币12mm的钢筋组成,位置互成等腰三角形,中间用长度约为500mm的细钢筋条连接,固定3根长钢筋的位置,同时起着增加钢构架抗弯刚度的作用;②固定装置:为了便于定位加工,采用角钢制作了12套对应的固定装置。
(2)钢构架制作流程如下。①平面上放出单根梁的弧线;②安装好固定装置;③架设长钢筋条,并固定牢靠;④焊接细钢筋,焊接结束后,拆除固定装置,将钢构架搬运安放至指定场所,注意保护。
3. 三维曲面屋顶施工
(1)在施工排演厅A外墙的同时,搭设排演厅内部高排架体系约至屋顶标高处,搭设时,应对立杆的垂直度进行严格控制。
(2)配合塔吊将加工好的钢构架捌顺序依次调到屋顶对应梁的位置,通过人工进行对齐校准后,在排架上固定牢靠。
(3)架设好钢构架后,为了确定每个立杆的搭设标高,在相邻2个固定好的钢构架中间搁置木方,木方间距与脚手架立杆间距相同,这样,施工人员无需精确明了每根立杆的搭设高度和搭接长度,只需要明白立杆的搭设高度与木方的高度一致即可进行施工。如此不仅简化了整个施工过程,而且避免了施工过程中二次误差的产生。
(4)高排架立杆达到标高后,拆除木方,塔吊配合将钢构架调至屋顶其他对称区域进行重复操作,确定对称区域其他立杆的顶端标高。立杆已达到标高的区域,排架施工人员架设排架顶端的横杆,并用扣件固定牢靠,并交接给木工施工人员,进行后续模板的支设。
三、三维异形曲面屋面板混凝土浇筑技术
基于以往混凝土浇筑经验可知,混凝土材料在浇筑时为固液混合物,通常需从高处浇筑,借助材料重量使混凝土凝固,以便保障屋面板的浇筑质量,但弧形结构的受力环境存有差异,因此在浇筑混凝土材料时,上端板厚及材料凝结强度通常都不及下端,这便极易使屋面板受力失衡,使屋面板的使用质量难以得到保障。对此,若要解决此种问题,便需要在混凝土材料浇筑期间,考虑以下几方面的施工措施。
(1)混凝土塌落度的调整:为保障混凝土凝固质量,管理人员需结合工程结构特征对混凝土的配比进行调整,并降低材料的塌落度系数,确保混凝土材料浇筑更便捷且在不同位置更均匀,才能使混凝土材料的浇筑质量得以保障。期间,塌落度系数可控制在90~100mm。
(2)分层浇筑措施:为确保屋面板浇筑结构稳定,在施工之前需做好梁柱结构体系的浇筑,确保梁柱承载力水准足以托起屋面板,再进行屋面板的浇筑。期间,材料浇筑应遵循自下而上的原则,优先在梁柱部位浇筑部分材料,并结合梁将屋面板分成不同板块及区域,由边缘向中央浇筑,优先浇筑2/3层,待混凝土达到初凝状态前,在浇筑剩余材料,做好振捣与收光,以便板材浇筑均匀且持力结构稳定。
(3)薄膜覆盖施工:曲形屋面的坡度数值变化较大,若仍旧采用双面封模工艺,则上端模板受材料与板材搭接等因素的影响,很难做成带有弧度的样式,如此曲形屋面的浇筑质量便极易受到影响。因此,在面层模板施工期间,可通过薄膜覆盖的方法,使屋面混凝土受阻尼与重力等影响,产生面板弧度,以便更好的控制混凝土板材的成型质量。
(4)钢丝网片分隔施工:薄膜覆盖的施工方法,仅适用于坡度较小的位置,若坡度超过一定限值,则薄膜的阻尼不足以约束混凝土的成型形状,因此可在屋面板网格的基础上,通过钢丝网分隔的方式做成多个小区域,间距控制在混凝土粗骨料的平均粒径以上,确保混凝土材料能够浇筑均匀,且钢丝网片牢固,不会出现滑动等问题,才能通过钢丝网片有效抵抗混凝土材料下滑的压力,避免上端混凝土材料对下端施加压力,造成整体材料滑动问题。
四、结语
混凝土屋面板施工技术的有效落实,既能够结合现场梁柱结构定位,确定适宜的屋面支撑点,以便屋面整体受力结构合理,避免变形与不稳定等问题出现,同时凭借定位与浇筑技术的实施,能够将混凝土屋面板施工以更精细化的形式展开,由此更好的控制各个区域内的板材弧度。故而,在论述三维异形曲面混凝土屋面板施工技术要素期间,必须明确此类屋面的施工难点与具体流程,并拟定详细的施工方案,才能使混凝土屋面的施工质量得到更好的保障。
参考文献
[1]呙晓欧.钢筋混凝土帆船屋面弧形屋面板弧度精确控制[J].施工技术,2017.
[2]李斌,李伟.浅谈弧形斜屋面结构施工技术[J].四川建筑,2018,38(06):233-235.
[3]李兵生,郭钧健,杨向阳,etal.新疆益民大厦双曲混凝土结构屋面施工技术[J].施工技术,2017(18).
[4]秦德滨.大跨度拱形混凝土屋面板结构施工工法[J].房地产导刊,2017(3).