CN104818792A - 曲型屋面模板系统测控施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造涉及建筑施工技术领域，具体涉及曲型屋面模板系统测控施工方法。在测量定位上，对混凝土屋面的曲面进行投影分割，通过坐标平面转换计算公式，可以准确地计算出曲面上任意一点的空间标高。通过以轴线为依据，将曲面的水平投影分成若干个小规格的网格，再将这些网格的网格节点计算出标高进行测放定位，最后连接形成光滑的空间曲面作为搭建曲型屋面模板系统的依据，利用上述标高采用放样切割背枋，配合普通模板和竹夹板组成曲型屋面模板系统的底模，并搭设钢管横杆支撑底模，在支设好的底模铺设折弯好的钢筋。该方法降低了测放难度和施工劳动强度，加快施工进度，提高了施工质量。

Description

曲型屋面模板系统测控施工方法

技术领域

本发明创造涉及建筑施工技术领域，具体涉及曲型屋面模板系统测控施工方法。

背景技术

曲面型混凝土屋面的施工前期准备，需要对曲面造型的屋面进行标高，再将标高连接起来形成一个曲面以作为曲型屋面模板系统的依据。相关技术中，对于曲面型混凝土屋面的标高一般采用等截面直接测量的方式，由于曲面型混凝土屋面在空间上为三维曲面，直接测量的难度较大，而且操作繁琐，最终在测量定位上也常常会出现定位不准确的情况，导致最后曲型屋面模板系统不精准，从而影响曲面型混凝土屋面的施工质量。

发明内容

本发明创造的目的在于避免现有技术中的上述不足之处而提供一种简单高效、定位精确的曲型屋面模板系统测控施工方法，提高曲型屋面模板系统的搭建精度，以提高曲面型混凝土屋面的施工质量。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

提供了屋面测控施工方法，包括以下步骤内容：

轴线标高引测：

A.将曲面型混凝土屋面进行三个方向的投影，分别是沿竖直方向将曲面型混凝土屋面向水平面投影、将曲面型混凝土屋面沿前后方向投影和将曲面型混凝土屋面沿左右方向投影；

B.曲面型混凝土屋面在水平面投影形成第一投影面，以第一投影面的右下角端点处作为原点O建立水平坐标系，水平坐标系包括互相垂直的横轴a和纵轴b，曲面型混凝土屋面沿左右方向投影形成第二投影面，曲面型混凝土屋面向左侧投影形成的第二投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的左边曲线，曲面型混凝土屋面向右侧投影形成的第二投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的右边曲线；曲面型混凝土屋面沿前后方向投影形成第三投影面，曲面型混凝土屋面向后侧投影形成的第三投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的后边曲线，曲面型混凝土屋面向前侧投影形成的第三投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的前边曲线；第二投影面沿横轴a连接第一投影面的边界，第三投影面沿纵轴b连接第一投影面的边界，从而组成曲面型混凝土屋面的三向投影面；

C.在步骤B中完成的三向投影面上分别沿水平坐标系的横轴a和纵轴b以相同的间距画分割线，将三向投影面分成若干个网格；

D.在施工现场按上述步骤C中的分割线分布弹墨线于现场底板混凝土面层上；

E.计算三向投影面中任一网格节点的竖向标高Z，该节点在水平坐标系上的横坐标为a，纵坐标为b，首先计算该网格节点在左侧投影上的竖向标高H_C，计算公式为公式中R₁为第二投影面的上边界的半径，b₀为第二投影面的上边界与其纵切线的切点m的纵坐标，h₁为所述切点m的竖向标高，其中R₁、b₀、h₁均为已知常数，然后计算该网格节点对应所处的后侧投影曲线的半径R，计算公式为L为第一投影面的横向长度，h₀为坐标原点相对于第三投影面的相对竖向标高，其中L、h₀为已知常数，最后计算Z，计算公式为当网格节点取在第二投影面的上边界时，计算所得即为曲面型混凝土屋面的左边曲线或右边曲线的竖向标高，当网格节点取在第三投影面的上边界时，计算所得即为曲面型混凝土屋面的后边曲线或前边曲线的竖向标高；

F.将计算所得的每个网格节点的标高进行现场引测标注，作为搭建曲型屋面模板系统的依据，将所有计算出的点位标高连起来即可形成一个用于搭建曲型屋面模板系统的参考曲面。

其中，所述网格的长、宽均分别小于或等于1000mm。

优选地，所述第二投影面由曲面型混凝土屋面向左侧投影形成，第二投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的左边曲线；第三投影面由曲面型混凝土屋面向后侧投影形成，第三投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的后边曲线；第二投影面连接第一投影面的左边界，第三投影面连接第一投影面的上边界，从而组成曲面型混凝土屋面的三向投影面。

其中，该屋面测控施工方法，还包括以下步骤，搭建曲型屋面模板系统底模支设：

G.采用放样切割法，将上述每个网格节点的标高连成的曲线投放在厚木板上，厚木板的厚度优选为80mm～120mm，更优选地为100mm，根据所述曲线切割成弧形的背枋，背枋的内弧面与外弧面之间的距离为50mm，用作曲型屋面模板系统的底模的承力件，底模由普通模板和利于弯曲的竹夹板组合拼成，其中，在底模曲率小的地方用普通木模板，在曲率大的地方用竹夹板；

H.根据步骤一中计算所得的每个网格节点的标高搭设钢管横杆、搁设所述背枋、铺普通模板和竹夹板。

其中，该屋面测控施工方法还包括以下步骤，钢筋绑扎及混凝土浇筑：

I.钢筋的每个转折处均采用冷弯机按设计角度弯折，铺设钢筋前，先对加工制作好的钢筋的数量及弯折角度进行检查验收；

J.钢筋应先弹线，后绑扎，在浇筑混凝土前搭好人行道或操作台，严禁随意践踏钢筋；

K.采用汽泵向曲型屋面模板系统的底模浇筑混凝土，汽泵布置于底模的低处，采用多向同时推进浇筑法，一次浇筑成形，其中，混凝土的坍落度为12～15，混凝土中的碎石最大粒径小于3cm。

本发明创造的有益效果：

本发明创造的屋面测控施工方法，在测量定位上，利用有限元分析软件对混凝土屋面的曲面进行投影分割，将空间三维曲面转换成平面，通过以轴线为依据，将曲面的水平投影分成若干个1000mm*1000mm或更小的网格，再将这些网格节点计算出标高进行测放定位，计算出三向投影面的各个节点的平面坐标，再通过坐标平面转换计算公式，可以准确地将该平面坐标换算成对应的曲面上任意一点的空间标高，最后连接形成光滑的空间曲面。采用此法，将空间三维坐标转换成二位平面坐标来计算，操作简单，而且最终计算得出的标高定位十分准确，可大大降低测放难度和劳动强度，加快施工进度，并为搭建曲型屋面模板系统创造良好条件，使搭建的曲型屋面模板系统定位准确，从而确保曲面型混凝土屋面的施工质量。

在支设曲型屋面模板系统的底模时，底模根据不同曲率选取不同材料作，即曲率小的地方用木制的普通模板，曲率大的地方用竹夹板，在支模板操作上简单易行，与传统使用钢模相比，省却了繁琐的安装、校正、加固等程序，相应大大加快了施工进度。又采用了弧形背枋加工法，确保底模的弯曲效果及承力要求，以达到设计曲率，从而确保了曲面型混凝土屋面的质量。

混凝土浇筑方面，通过多向同时推进浇筑法，可一次浇筑成形。与分时浇筑法相比，可节约劳动力机械的组织时间、混凝土的调配时间、处理施工缝的时间，相应节约了工期。因是一次成形，不用留置施工缝，同时有效避免冷缝，故确保了曲面型混凝土屋面结构的密实性。

附图说明

利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是曲面型混凝土屋面的结构示意图。

图2是曲面型混凝土屋面的三向投影面的示意图。

图3是布置有分割线的三向投影面的示意图。

图4是第二投影面的示意图。

图5是第三投影面的示意图。

图6是曲面型混凝土屋面的曲面上任一点的竖向标高Z的计算示意图。

图7是对三向投影面内的网格节点进行竖向标高的示意图。

图8是对三向投影面中对应于曲面型混凝土屋面的左边曲线及后边曲型的边界进行竖向标高的示意图。

图9背枋放样切割示意图。

图10曲面型混凝土屋面的角点标高示意图。

图11是曲型屋面模板系统的底模支设结构示意图。

图12是混凝土浇筑推进示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明创造作进一步描述。

本发明创造的屋面测控施工方法，在搭建施工底模前需要快速准确地对曲面型混凝土屋面的曲面进行轴线标高引测，本发明创造采用坐标网格测量定位法，将空间曲面进行水平投影，轴线标高引测具体包括以下步骤内容：

A.曲面型混凝土屋面如图1所示，通过利用有限元分析软件将其进行三个方向的投影，分别是沿竖直方向将曲面型混凝土屋面向水平面投影、将曲面型混凝土屋面向后侧投影和将曲面型混凝土屋面向左侧投影。

B.曲面型混凝土屋面在水平面投影形成第一投影面，以第一投影面的右下角端点处作为原点O建立水平坐标系，水平坐标系包括互相垂直的横轴a和纵轴b，如图2所示，曲面型混凝土屋面向左侧投影形成第二投影面，见图2左侧，曲面型混凝土屋面向后侧投影形成第三投影面，见图2上方，第二投影面连接第一投影面的左边界，第三投影面连接第一投影面的上边界，从而组成曲面型混凝土屋面的三向投影面，其中，第二投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的左边曲线，第三投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的后边曲线。

C.在步骤B中完成的三向投影面上分别沿水平坐标系的横轴a和纵轴b以相同的间距画分割线，将三向投影面分成若干个网格，如图3所示，所述网格是大小为1000mm*1000mm或者更小的网格。

D.在施工现场按上述步骤C中的分割线分布弹墨线于现场底板混凝土面层上。

E.坐标平面转换计算公式开始计算三向投影面中任一网格节点的竖向标高Z：选取一网格节点，该节点在水平坐标系上的横坐标为a，纵坐标为b，首先计算该网格节点在左侧投影方向上的竖向标高H_C，计算公式为公式中R₁为第二投影面的上边界的半径，b₀为第二投影面的上边界与其纵切线的切点m的纵坐标，h₁为所述切点m的竖向标高，其中R₁、b₀、h₁均为已知常数，各参数之间的关系可参考图4；接着利用上述计算出来H_C来计算该网格节点对应所处的后侧投影曲线的半径R，计算公式为 L为第一投影面的横向长度，h₀为坐标原点相对于第三投影面的相对竖向标高，其中L、h₀为已知常数，公式计算关系可参考图5所示；得出R后，最后轮到计算Z，计算公式为各参数的几何具体见图6所示；当网格节点取在第二投影面的上边界时，计算所得即为曲面型混凝土屋面的左边曲线的竖向标高，当网格节点取在第三投影面的上边界时，计算所得即为曲面型混凝土屋面的后边曲线的竖向标高。一般先算出三向投影面内各网格节点的的竖向标高，然后先在三向投影面内标值，如图7所示，然后再分别算出曲面型混凝土屋面的左边曲线和后边曲线的竖向标高，分别在三向投影面的左边界和上边界标值，如图8所示。

F.计算好所需的竖向标高后，将计算所得的每个网格节点的标高进行现场引测标注，以作为搭建曲型屋面模板系统的依据，将所有计算出的点位标高连起来即可形成用于搭建曲型屋面模板系统的参考曲面。

完成曲面型混凝土屋面的标高引测后，即可进行下一步骤——曲型屋面模板系统底模支设，但是由于平常一般用的背枋是直的，无法在曲面应用，因此需要先采用放样切割法，切割出弧形的背枋，以确保曲面型支模的成形效果，其原理是：将上述每个网格节点的标高连成的曲线投放在100mm厚的木板上，根据所述曲线切割成50×100mm的弧形的背枋，如图9所示。

另外，为了便于复测每个网格节点标高，以为曲型屋面模板系统底模的支设作准备，可在曲面型混凝土屋面的水平投影上设置四个永久固定标高基准点，首先要计算并测放出曲面型混凝土屋面各角点标高，作为控制性数据，其次测放出轴线交点处标高，最后大量测放出网格节点标高，如图10所示。

根据图9的方法进行完背枋加工后，加工好的弧形的背枋即可用作曲型屋面模板系统的底模的承力件，确保模板达到设计的曲率要求。

如图11所示，根据上述计算所得的每个网格节点的标高搭设承力钢管横杆，在承力钢管横杆上搁设背枋，再在背枋上铺设模板以拼成曲型屋面模板系统的底模，最后再进行整体加固。模板包括木制的普通模板和量较好的、利于弯曲的竹夹板，底模即由普通模板和竹夹板组合拼接而成，具体地，是在底模曲率小的地方用普通木模板，在曲率大的地方用竹夹板。

底模支设好后，接着就可以进行下一步骤——钢筋绑扎及混凝土浇筑。

在曲型屋面模板系统的底模上铺设绑扎钢筋：由于曲面型混凝土屋面的钢筋长度不规整，且弯拆较多，因此，钢筋在每个转折处均要在加工棚中用冷弯机按设计角度完成，以保证其结构在转折处的断面尺寸。

各类钢材按各构件部位设计图要求加工，各种数据和成型尺寸等均按设计图纸和规范要求。各种成型钢材按料单进行分类，各构件应挂牌整齐堆放，切不混肴。对加工制作好的钢筋质量及数量先检查验收后使用。底模板面的纵横筋应先弹线，后绑扎，以保证纵横筋的间距均匀。钢筋加工与绑扎必须要有自检、复检以及抽检，确认合格后再进入下一道工序施工。底模的底筋绑扎后，在浇筑混凝土前应搭好人行道或操作台，严禁随意践踏钢筋，以免钢筋变形。

混凝土浇筑：为确保混凝土浇筑连贯，采用汽泵浇筑，将汽泵布置于曲型屋面模板系统的底模的低处，以便从下往上布料如图12所示，采用多向同时推进浇筑法，一次浇筑成形，如有多块双曲板相连，也便于同时向多块双曲板下料。混凝土的坍落度优选控制在12～15。为防止混凝土堵塞泵管，混凝土配比中的碎石最大粒径优选不大于3cm。

由于曲面型混凝土屋面坡度较大，平板振动器已经无法发挥功效，因此混凝土使用振捣棒进行振捣。必须控制好混凝土振捣时机和振动时间，宜在布料后隔一段时间,使混凝土获得初步沉实,再进行振捣。屋面板厚度较薄时，振捣宜“密布、浅插、快速移动”，即振捣时插入深度不宜过大，插入深度优选为1/2的板厚，而振点须紧密，振点之间的距离优选为200mm～300mm。这样一方面可保证曲面型混凝土屋面振捣密实，另一方面又防止混凝土沿坡度方向产生过大的滑动流淌。振捣时掌握程度以混凝土表面泛出水泥浆为宜，并注意观察混凝土下滑流淌情况，以流淌的混凝土盖住了底模板面筋的上层筋为宜。混凝土浇筑后12小时(视气温情况而定)以内进行养护，混凝土表面采用塑料薄膜覆盖养护。

需要注意的是，本施工方法适用于不同高度和跨度的曲面型混凝土屋面的模板系统工程，特别适用于跨度10m及以上；施工总荷载10kN/㎡及以上；集中线荷载15kN/m及以上的曲面型混凝土屋面的模板系统工程。使用面积越大，应用的效果越明显，效益越显著。而对于住宅楼等小跨度、层高低的工程可参考适用。

需要补充的是，在本曲型屋面模板系统测控施工方法中进行轴线标高引测前，为了确保整个施工过程准确有序、顺畅高效的实行，需要在施工之前做好施工准备。施工准备包括技术准备和作业条件准备。

1、技术准备

1)认真进行施工图纸的复核，发现问题及时提出并加以解决，为顺利施工创造条件。

2)编制专项施工方案，主要部位施工方法要具有针对性及可操作性。

3)编制见证取样试验计划方案，确保各施工部位的模板、钢筋及混凝土等的见证取样工作达到规范化和标准化。

4)做好施工工艺的技术交底及安全交底工作。

5)对进场材料进行检查验收，及时做好见证取样工作。将混凝土的技术参数及技术要求提供给商混生产厂家，并商定好浇筑计划。

6)对现场使用的机具设备等进行检查，确保其使用状态良好。

2、作业条件准备

1)现场要具备模板及钢筋的堆放的施工场地。

2)垂直运输机械、混凝土浇筑运输等机械设备的性能能满足工程施工需要。

3)结合工程实际情况合理配置足够的施工作业人员，确保各道工序施工正常进行。

4)临边安全防护设施及劳动保护用品配置齐全。

5)雨雪天气及风力超过5级(含5级)以上时的气候条件下禁止施工，气温低于0℃以下时不宜施工。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.曲型屋面模板系统测控施工方法，其特征在于包括以下步骤：

A.将曲面型混凝土屋面进行三个方向的投影，分别是将曲面型混凝土屋面沿竖直方向向水平面投影、将曲面型混凝土屋面沿前后方向投影和将曲面型混凝土屋面沿左右方向投影；

B.曲面型混凝土屋面在水平面投影形成第一投影面，以第一投影面的右下角端点处作为原点O建立水平坐标系，水平坐标系包括互相垂直的横轴a和纵轴b，曲面型混凝土屋面沿左右方向投影形成第二投影面，曲面型混凝土屋面向左侧投影形成的第二投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的左边曲线，曲面型混凝土屋面向右侧投影形成的第二投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的右边曲线；曲面型混凝土屋面沿前后方向投影形成第三投影面，曲面型混凝土屋面向后侧投影形成的第三投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的后边曲线，曲面型混凝土屋面向前侧投影形成的第三投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的前边曲线；第二投影面沿横轴a连接第一投影面的边界，第三投影面沿纵轴b连接第一投影面的边界，从而组成曲面型混凝土屋面的三向投影面；

C.在步骤B中完成的三向投影面上分别沿水平坐标系的横轴a和纵轴b以相同的间距画分割线，将三向投影面分成若干个网格；

D.在施工现场按上述步骤C中的分割线分布弹墨线于现场底板混凝土面层上；

E.计算三向投影面中任一网格节点的竖向标高Z，该节点在水平坐标系上的横坐标为a，纵坐标为b，首先计算该网格节点在左侧投影上的竖向标高H_C，计算公式为公式中R₁为第二投影面的上边界的半径，b₀为第二投影面的上边界与其纵切线的切点m的纵坐标，h₁为所述切点m的竖向标高，其中R₁、b₀、h₁均为已知常数，然后计算该网格节点对应所处的后侧投影曲线的半径R，计算公式为R＝(H_c-h₀)²+L²/2(H_c-h₀)，L为第一投影面的横向长度，h₀为坐标原点相对于第三投影面的相对竖向标高，其中L、h₀为已知常数，最后计算Z，计算公式为当网格节点取在第二投影面的上边界时，计算所得即为曲面型混凝土屋面的左边曲线或右边曲线的竖向标高，当网格节点取在第三投影面的上边界时，计算所得即为曲面型混凝土屋面的后边曲线或前边曲线的竖向标高；

F.将计算所得的每个网格节点的标高进行现场引测标注，作为搭建曲型屋面模板系统的依据，将所有计算出的点位标高连起来即可形成一个用于搭建曲型屋面模板系统的参考曲面。

2.根据权利要求1所述的曲型屋面模板系统测控施工方法，其特征在于，所述网格的长、宽均小于或等于1000mm。

3.根据权利要求1所述的曲型屋面模板系统测控施工方法，其特征在于，所述第二投影面由曲面型混凝土屋面向左侧投影形成，第二投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的左边曲线；第三投影面由曲面型混凝土屋面向后侧投影形成，第三投影面的上边界对应曲面型混凝土屋面的后边曲线；第二投影面连接第一投影面的左边界，第三投影面连接第一投影面的上边界，从而组成曲面型混凝土屋面的三向投影面。

4.根据权利要求1所述的曲型屋面模板系统测控施工方法，其特征在于，还包括以下步骤：

G.采用放样切割法，将上述每个网格节点的标高连成的曲线投放在厚木板上，根据所述曲线将厚木板切割成弧形的背枋，用作曲型屋面模板系统的底模的承力件，底模由普通模板和利于弯曲的竹夹板组合拼成，其中，在底模曲率小的地方用普通木模板，在曲率大的地方用竹夹板；

H.根据计算所得的每个网格节点的标高搭设钢管横杆、搁设所述背枋、铺普通模板和竹夹板。

5.根据权利要求4所述的曲型屋面模板系统测控施工方法，其特征在于，所述厚木板的厚度为80mm～120mm，所述背枋的内弧面与外弧面之间的距离为50mm。

6.根据权利要求4所述的曲型屋面模板系统测控施工方法，其特征在于，还包括以下步骤：

I.钢筋的每个转折处均采用冷弯机按设计角度弯折，铺设钢筋前，先对加工制作好的钢筋的数量及弯折角度进行检查验收；

J.钢筋应先弹线，后绑扎，在浇筑混凝土前搭好人行道或操作台，严禁随意践踏钢筋；

K.采用汽泵向曲型屋面模板系统的底模浇筑混凝土，汽泵布置于底模的低处，采用多向同时推进浇筑法，一次浇筑成形。

7.根据权利要求6所述的曲型屋面模板系统测控施工方法，其特征在于，向曲型屋面模板系统的底模浇筑的混凝土的坍落度为12～15，混凝土中的碎石最大粒径小于3cm。