三维异形曲面混凝土屋面板施工技术

三维异形曲面混凝土屋面板施工技术

李庆华

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

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