CN105544832A - 一种贝壳屋面及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种贝壳屋面及其施工方法，贝壳屋面由多个朝向一致顺序排列的贝壳单元屋面组成，由混凝土浇筑连接；贝壳单元屋面的一端为圆弧，另一端为直线，两端对边连成直线形成屋面整体形状。贝壳屋面施工方法包括如下步骤：（1）放线；（2）两端架体搭设；（3）形成标高控制线网格；（4）将所有架体立杆搭设到设计标高，搭设南北向钢管龙骨；（5）铺设东西向木龙骨；（6）复核现场尺寸配置模板，进行底模铺设；（7）面板上部固定三合板；（8）钢筋绑扎；（9）底模打螺栓孔；（10）扣罩面模板；（11）浇筑混凝土，拆模等。贝壳屋面外形美观，采用仿生学原理，具有理想的承力能力，施工切实可行，为现代化建筑及其施工开辟了全新的途径。

Description

一种贝壳屋面及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，具体为一种贝壳屋面及其施工方法。

背景技术

在公共建筑设计和施工过程中，对于建筑本身来说，不仅要求满足其使用功能，而且还有具有漂亮的外观，满足人们的审美需求，还要满足承载力等要求。这就需要对建筑进行合理的设计，并有详细和可操作的施工方法做保障，使得施工完成后的建筑作品符合预定的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种贝壳型的屋面，不仅能适合公共场所对于大空间的需求，而且还有较好的承载力，外观大气美观。

具体解决方案为：一种贝壳屋面，所述贝壳屋面由多个朝向一致顺序排列的贝壳单元屋面组成，由混凝土浇筑连接；贝壳单元屋面的一端为圆弧，另一端为直线，两端对边连成直线形成屋面整体形状；贝壳单元屋面的贝壳凹面向下，与贝壳单元屋面圆弧端平行的剖面为圆弧，距离圆弧端越远，则圆弧剖面的弧度越小，直至到达直线端；在贝壳单元屋面的直线端浇筑有混凝土屋面梁，屋面梁的上方为相邻贝壳单元屋面的圆弧端，圆弧端与屋面梁现浇在一起形成整体；在贝壳单元屋面的直线端与屋面梁之间设置有排水沟。

进一步，所述贝壳屋面由自密实混凝土浇筑而成，屋面内侧为清水混凝土。

所述贝壳屋面的圆弧端面内侧安装有窗户。

本发明还公开了一种贝壳屋面施工方法，包括如下步骤：

（1）放线，搭设架体略低于设计标高：对所有立杆进行定位放线，其中南北向立杆间距1000mm，东西向间距1040mm，梁底支撑架立杆间距沿梁跨度方向为500mm；首先将架体整体搭设至6m高，待架体标高准确定位后再继续向上搭设；

（2）两端架体搭设至设计标高；首先需要确定屋面东西两端的定位标高，进而才能确定中间位置的标高。根据图纸尺寸确定端部截面的立杆最终标高，并铺设端部梁底模板；

（3）根据立杆间距用细线连接两端，形成标高控制线网格；两端立杆搭设完成后拉密集细线，来确定中间位置立杆标高；

（4）将所有架体立杆搭设到设计标高，搭设南北向钢管龙骨：根据已经拉好的标高控制线，将中间部位立杆搭设至设计标高，并搭设东西向钢管主龙骨；

（5）铺设东西向木龙骨；在已经搭设好的钢管龙骨上铺设50×100的木方龙骨250

（6）复核现场尺寸配置模板，进行底模铺设；在已经搭设好的木方次龙骨上铺设15厚木模板完成一个单元，依次重复以上步骤完成整个屋面的底层模板施工；

（7）面板上部固定三合板；三合板放线采取现场直接控制，即在模板上放线，通过放线情况观察其是否合理，确认合理后，之才进行粘贴工序的施工；

（8）钢筋绑扎；钢筋板扎前要弹线进行控制，以保证钢筋绑扎间距均匀；同时在施工时设置罩面模板马镫，控制罩面模板的定位，保证板浇筑完成后的上表面保护层厚度；

（9）底模打螺栓孔；螺栓孔设置在三合板的中央，且要避开钢筋位置，同时严禁螺栓孔位置与板缝位置重合；

（10）扣罩面模板，对罩面模板打螺栓孔，尔后进行模板加固；

（11）浇筑混凝土，对混凝土进行养护，达到预定强度后进行拆模。

进一步，在步骤（4）中，采用U托顶住钢管，采取临时固定措施以防止骨架变形移位：两根落地立杆间设置一根“定位立杆”，“定位立杆”底部与支撑架体的横杆用扣件连接，顶部用扣件与钢管龙骨连接，以保证屋面龙骨不移动；

临时立杆不落地，，只起固定作用，不承重，用扣件与横杆连接，并与上部钢管龙骨连接，间距同立杆间距，与立杆位置错开。

进一步，在步骤（7）中，三合板在铺贴前首先均匀刷色拉油并晾干，涂油时间应该在贴三合板前6小时左右完成，保证色拉油被三合板充分吸收，但又没有被大量挥发；三合板铺贴时要实行错缝排列，施工前先在模板上放线，之后根据放线情况裁板，并用射钉固定；三合板放线完成后由技术部、质检部会同监理、设计、以及建设方，对放线情况进行验收，以保证三合板分格无误后进行下一步施工；贴三合板时要随贴随检查其粘贴是否顺直，裁剪尺寸是否正确，要保证美观，三合板粘贴完毕后，会同监理、设计、以及建设方共同进行验收，符合要求后进行后续钢筋绑扎；三合板拼缝以东西向为长向进行错缝排列，缝宽3mm,板条宽度控制在100mm宽，在局部需要进行调整找齐时，板条可在120-70mm宽范围进行控制。

进一步，在步骤（8）中，严禁出现漏筋现象，板底钢筋垫块纵横间距600mm，板上部钢筋采用成品马镫控制间距为1500mm；钢筋施工过程中严禁在直接在已经铺好三合板的部位拖拉钢筋，避免破坏其表面效果，需要拖动钢筋时需要垫就模板作为成品保护措施；严禁采用已经锈蚀钢筋的钢筋；钢筋绑扎丝丝头一律朝里。

进一步，在步骤（10）中，罩面模板背楞采用50×100木方600作为次龙骨，以48×3.0双钢管600作为主龙骨，进行加固，配合直径14的对拉螺栓，间距为600×600，端部一排为600×1200；端部梁顶部模板不封，作为混凝土的浇筑口；根据已经打好的螺栓孔眼自底模向罩面板外部打眼；所有螺栓孔在加固完成后用发泡胶将孔侧封闭，对拉螺栓一定要设置PVC套管，以便于拆除；罩面板外侧次楞为100×50木方600南北向布置，东西向采用48×3.0双钢管作为主楞采用对拉螺栓进行加固。

进一步，在步骤（11）中，1）粗骨料采用连续级配或2个及以上单粒径级配搭配使用，最大公称粒径不大于20mm；2）保证整个工程所用混凝土原料一致，在混凝土适配完成后，每次浇筑都严格按照同一配合比进行施工，从而保证建筑物整体外观颜色一致；3）混凝土浇筑要连续浇筑严禁出现冷缝；4）混凝土自梁顶部进行浇筑，从跨中向两端均匀对称浇筑，以一个贝壳单元为一个单位，一个单元浇筑完成后进入下一个单元施工，浇筑过程中利用振捣棒在模板外侧辅助振捣，通过预留的流浆孔观察混凝土是否浇筑密实；5）养护：混凝土浇筑完毕后，必须带模养护不少于七天，之后可拆除外罩模板；6)每个场馆施工后均留设4组同条件砼试块；7）底部模板在混凝土强度达到100%后方可拆除，考虑到对自然流浆效果的保护，避免因过早拆模对其造成破坏；8）拆模时严禁野蛮施工，注意对混凝土表面的效果保护。

本发明是特别针对大空间建筑结构而设计的屋面结构，对于大空间而言室内采光是一个非常重要的问题，只靠四周窗户是不足以保证室内光亮度的，针对这一情况设计利用多个贝壳单元屋面组成了整体直纹曲面拱壳屋面，屋面整体结构空间感很强、整体效果好、不仅外形美观，而且采光合理，屋面上圆弧形的一侧兼具采光的作用，保证室内光亮效果，此外，由于采用仿生学原理，因此具有理想的承力能力，其施工切实可行，从而为现代化建筑及其施工开辟了全新的途径。

附图说明

图1为贝壳屋面施工剖面图；

图2贝壳屋面施工立体图；

图3由多个贝壳单元屋面组成的贝壳屋面的立体图；

图中，1-贝壳单元屋面；2-立杆；3-钢管龙骨；4-木龙骨；5-底模；6-临时立杆；7-横杆。

具体实施方式

本工程为综合体育馆，由游泳管及体育馆两部分组成，其中体育馆部分2、3、4#场馆为贝壳形屋面，屋面面积约3000㎡。屋面为贝壳形单元构成，其构件形状属于直纹曲面类构件。所谓直纹曲面类构件可以理解为直线沿着曲线和直线两个轨迹运动而形成的空间图形。本工程贝壳形单元屋面组成：一端为圆弧，另一端为直线，直线沿着两端对边轨迹运动从而形成了屋面的整体形状。屋面顶棚为清水混凝土效果，且要有模板拼缝间形成的自然流浆效果，以及木纹效果，模板统一采用宽度约100mm的木质板材，平行于A轴方向错缝排列。

具体施工步骤为：

（1）放线搭设架体略低于设计标高：1）根据高支模专项施工方案中立杆排布图对所有立杆进行定位放线，其中南北向立杆间距1000mm，东西向间距1040mm，梁底支撑架立杆间距沿梁跨度方向为500mm，具体立杆布置详见高支模专项方案。2）根据图纸具体情况，首先将架体整体搭设至6m高，待架体标高准确定位后再继续向上搭设。

（2）两端架体搭设至设计标高；首先需要确定屋面东西两端的定位标高，进而才能确定中间位置的标高。根据图纸尺寸确定端部截面的立杆最终标高，并铺设端部梁底模板。

（3）根据立杆间距用细线连接两端，形成标高控制线网格；两端立杆搭设完成后拉密集细线，来确定中间位置立杆标高。

（4）将所有架体立杆搭设到设计标高，搭设南北向钢管龙骨：根据已经拉好的标高控制线，将中间部位立杆搭设至设计标高，并搭设东西向钢管主龙骨。由于采用的是U托顶住钢管，U托与钢管间空隙容易使钢管产生滑动，故需要采取临时固定措施以防止骨架变形移位。措施如下：两根落地立杆间设置一根“定位立杆”，“定位立杆”底部与支撑架体的横杆用扣件连接，顶部用扣件与钢管龙骨连接，以保证屋面龙骨不移动。注意临时立杆不落地，3m长足够，它的作用只是避免钢管龙骨产生滑动影响精度。临时立杆只起固定作用，不承重，采用3m长钢管，用扣件与横杆连接，并且与上部钢管龙骨连接，起到固定作用，间距同立杆间距，与立杆位置错开。

（5）铺设东西向木龙骨；在已经搭设好的钢管龙骨上铺设50×100的木方龙骨250

（6）复核现场尺寸配置模板，进行底模铺设：1)在已经搭设好的木方次龙骨上铺设15厚木模板完成一个单元2）依次重复以上1-8步骤完成整个屋面的底层模板施工

（7）面板上部固定三合板；三合板放线采取现场直接控制，即在模板上放线，通过放线情况观察其是否合理，确认合理后，之才进行粘贴工序的施工。1)三合板在铺贴前首先均匀刷色拉油并晾干，涂油时间应该在贴三合板前6小时左右完成，保证色拉油被三合板充分吸收，但又没有被大量挥发。2）三合板铺贴时要实行错缝排列，施工前先在模板上放线，之后根据放线情况裁板，并用射钉固定。3）三合板放线完成后由技术部、质检部会同监理、设计、以及建设方，对放线情况进行验收，以保证三合板分格无误后进行下一步施工。4）贴三合板时要随贴随检查其粘贴是否顺直，裁剪尺寸是否正确，要保证美观，三合板粘贴完毕后，会同监理、设计、以及建设方共同进行验收，符合要求后进行后续钢筋绑扎。5）三合板拼缝以东西向为长向进行错缝排列，缝宽3mm,板条宽度控制在100宽，在局部需要进行调整找齐时，板条可在120-70宽范围进行控制。

（8）钢筋绑扎：1）根据图纸中板钢筋间距150的特点，为保证木模外露混凝土板底效果，严禁出现漏筋现象，因此板底钢筋垫块纵横间距600，板上部钢筋采用成品马镫控制间距为1500。2）钢筋施工过程中严禁在直接在已经铺好三合板的部位拖拉钢筋，避免破坏其表面效果，需要拖动钢筋时需要垫就模板作为成品保护措施。3）严禁采用已经锈蚀钢筋的钢筋，以避免影响清水面的效果。4）钢筋绑扎丝丝头一律朝里，不得存在丝头伸出保护层的情况发生。5)钢筋板扎前要弹线进行控制，以保证钢筋绑扎间距均匀，为后续模板螺栓孔打眼提供良好的基础。6）同时在施工时设置罩面模板马镫，其间距控制在2000，罩面模板马镫也采取成品马镫，主要是控制罩面模板的定位，保证板浇筑完成后的上表面保护层厚度。

（9）底模打螺栓孔：1）螺栓孔按照加固背楞的间距，按照600×600布置，螺栓孔的位置必须打在三合板的正中央，且要避开钢筋位置，同时严禁螺栓孔位置与板缝位置重合。

2）对拉螺栓孔直径为18mm（此处孔径略大，是考虑到第二次由内向外打眼时操作性强，避免二次打眼时，钻头碰撞对孔径产生破坏）打孔时首先自底模内部向底模外侧打透。3）随打随对产生的锯末等杂物进行清理，保证基底清洁。4）打孔完成后首先用空压机对整个作业面的杂物进行清理，然后用吸尘器做进一步清理。

（10）扣罩面模板，罩面模板打螺栓孔，模板加固：1）由于贝壳形屋面坡度系数较大，且采用的是自密实混凝土流动性远远高于普通混凝土，故必须在板顶配置罩面模板以保证其浇筑成形。2）罩面模板本身受力不大，经验算并结合经验值确定，采用12厚木模板，模板背楞采用50×100木方600作为次龙骨，以48×3.0双钢管600作为主龙骨，进行加固，配合直径14的对拉螺栓，间距为600×600，端部一排为600×1200。3）其中端部梁顶部模板不封，作为浇筑混凝土的浇筑口。4）根据已经打好的螺栓孔眼自底模向罩面板外部打眼。5）所有螺栓孔在加固完成后用发泡胶将孔侧封闭，对拉螺栓一定要设置PVC套管，以便于拆除。注意：部分螺栓孔用红色标记，在罩面板上部标记过的螺栓孔不用发泡胶封堵，利用其缝隙出浆情况判断其混凝土是否已经浇筑到位。6）罩面板外侧次楞为100×50木方600南北向布置，东西向采用48×3.0双钢管作为主楞采用对拉螺栓进行加固。

（11）浇筑砼：1）混凝土选取自密实清水混凝土。2）粗骨料宜采用连续级配或2个及以上单粒径级配搭配使用，最大公称粒径不宜大于20mm。3）混凝土原材要求一次性进全以保证整个工程所用混凝土原料一致，在混凝土适配完成后，每次浇筑都严格按照同一配合比进行施工，从而保证建筑物整体外观颜色一致。4）根据混凝土自密实性能包括填充性、间隙通过性和抗离析性，现场可根据情况进行选择。5）混凝土浇筑要连续浇筑严禁出现冷缝。6）混凝土自梁顶部进行浇筑，从跨中向两端均匀对称浇筑，以一个贝壳单元为一个单位，一个单元浇筑完成后进入下一个单元施工。浇筑过程中要利用振捣棒在模板外侧辅助振捣以保证浇筑密实，边浇筑变通过预留的流浆孔观察混凝土是否浇筑密实。7）养护：混凝土浇筑完毕后，必须带模养护不少于七天，之后可拆除外罩模板。8)每个场馆施工后均留设4组同条件砼试块。9）底部模板必须在混凝土强度达到100%后方可拆除，此条件限制主要是考虑到对自然流浆效果的保护，避免因过早拆模对其造成破坏。10）拆模时应注意严禁采用撬棍等野蛮施工，注意对混凝土表面的效果保护。

Claims (9)

1.一种贝壳屋面，其特征在于，所述贝壳屋面由多个朝向一致顺序排列的贝壳单元屋面（1）组成，由混凝土浇筑连接；贝壳单元屋面（1）的一端为圆弧，另一端为直线，两端对边连成直线形成屋面整体形状；贝壳单元屋面的贝壳凹面向下，与贝壳单元屋面圆弧端平行的剖面为圆弧，距离圆弧端越远，则圆弧剖面的弧度越小，直至到达直线端；在贝壳单元屋面的直线端浇筑有混凝土屋面梁，屋面梁的上方为相邻贝壳单元屋面的圆弧端，圆弧端与屋面梁现浇在一起形成整体；在贝壳单元屋面的直线端与屋面梁之间设置有排水沟。

2.根据权利要求1所述的贝壳屋面，其特征在于，所述贝壳屋面由自密实混凝土浇筑而成，屋面内侧为清水混凝土。

3.根据权利要求1所述的贝壳屋面，其特征在于，所述贝壳屋面的圆弧端面内侧安装有窗户。

4.一种贝壳屋面施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）放线，搭设架体略低于设计标高：对所有立杆（2）进行定位放线，其中南北向立杆间距1000mm，东西向间距1040mm，梁底支撑架立杆间距沿梁跨度方向为500mm；首先将架体整体搭设至6m高，待架体标高准确定位后再继续向上搭设；

（2）两端架体搭设至设计标高；首先需要确定屋面东西两端的定位标高，进而才能确定中间位置的标高；

根据图纸尺寸确定端部截面的立杆最终标高，并铺设端部梁底模板；

（3）根据立杆间距用细线连接两端，形成标高控制线网格；两端立杆搭设完成后拉密集细线，来确定中间位置立杆标高；

（4）将所有架体立杆搭设到设计标高，搭设南北向钢管龙骨（3）：根据已经拉好的标高控制线，将中间部位立杆搭设至设计标高，并搭设东西向钢管主龙骨；

（5）铺设东西向木龙骨（4）；在已经搭设好的钢管龙骨上铺设50×100的木方龙骨250；

（6）复核现场尺寸配置模板，进行底模（5）铺设；在已经搭设好的木方次龙骨上铺设15厚木模板完成一个单元，依次重复以上步骤完成整个屋面的底层模板施工；

（7）面板上部固定三合板；三合板放线采取现场直接控制，即在模板上放线，通过放线情况观察其是否合理，确认合理后，之才进行粘贴工序的施工；

（8）钢筋绑扎；钢筋板扎前要弹线进行控制，以保证钢筋绑扎间距均匀；同时在施工时设置罩面模板马镫，控制罩面模板的定位，保证板浇筑完成后的上表面保护层厚度；

（9）底模打螺栓孔；螺栓孔设置在三合板的中央，且要避开钢筋位置，同时严禁螺栓孔位置与板缝位置重合；

（10）扣罩面模板，对罩面模板打螺栓孔，尔后进行模板加固；

（11）浇筑混凝土，对混凝土进行养护，达到预定强度后进行拆模。

5.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，在步骤（4）中，采用U托顶住钢管，采取临时固定措施以防止骨架变形移位：两根落地立杆间设置一根“定位立杆”，“定位立杆”底部与支撑架体的横杆用扣件连接，顶部用扣件与钢管龙骨连接，以保证屋面龙骨不移动；

临时立杆（6）不落地，只起固定作用，不承重，用扣件与横杆（7）连接，并与上部钢管龙骨连接，间距同立杆间距，与立杆位置错开。

6.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，在步骤（7）中，三合板在铺贴前首先均匀刷色拉油并晾干，涂油时间应该在贴三合板前6小时左右完成，保证色拉油被三合板充分吸收，但又没有被大量挥发；三合板铺贴时要实行错缝排列，施工前先在模板上放线，之后根据放线情况裁板，并用射钉固定；三合板放线完成后由技术部、质检部会同监理、设计、以及建设方，对放线情况进行验收，以保证三合板分格无误后进行下一步施工；贴三合板时要随贴随检查其粘贴是否顺直，裁剪尺寸是否正确，要保证美观，三合板粘贴完毕后，会同监理、设计、以及建设方共同进行验收，符合要求后进行后续钢筋绑扎；三合板拼缝以东西向为长向进行错缝排列，缝宽3mm,板条宽度控制在100mm宽，在局部需要进行调整找齐时，板条可在120-70mm宽范围进行控制。

7.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，在步骤（8）中，严禁出现漏筋现象，板底钢筋垫块纵横间距600mm，板上部钢筋采用成品马镫控制间距为1500mm；钢筋施工过程中严禁在直接在已经铺好三合板的部位拖拉钢筋，避免破坏其表面效果，需要拖动钢筋时需要垫就模板作为成品保护措施；严禁采用已经锈蚀钢筋的钢筋；钢筋绑扎丝丝头一律朝里。

8.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，在步骤（10）中，罩面模板背楞采用50×100木方600作为次龙骨，以48×3.0双钢管600作为主龙骨，进行加固，配合直径14的对拉螺栓，间距为600×600，端部一排为600×1200；端部梁顶部模板不封，作为混凝土的浇筑口；根据已经打好的螺栓孔眼自底模向罩面板外部打眼；所有螺栓孔在加固完成后用发泡胶将孔侧封闭，对拉螺栓一定要设置PVC套管，以便于拆除；罩面板外侧次楞为100×50木方600南北向布置，东西向采用48×3.0双钢管作为主楞采用对拉螺栓进行加固。

9.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，在步骤（11）中，应做到：

1）粗骨料采用连续级配或2个及以上单粒径级配搭配使用，最大公称粒径不大于20mm；

2）保证整个工程所用混凝土原料一致，在混凝土适配完成后，每次浇筑都严格按照同一配合比进行施工，从而保证建筑物整体外观颜色一致；

3）混凝土浇筑要连续浇筑严禁出现冷缝；

4）混凝土自梁顶部进行浇筑，从跨中向两端均匀对称浇筑，以一个贝壳单元为一个单位，一个单元浇筑完成后进入下一个单元施工，浇筑过程中利用振捣棒在模板外侧辅助振捣，通过预留的流浆孔观察混凝土是否浇筑密实；

5）养护：混凝土浇筑完毕后，必须带模养护不少于七天，之后可拆除外罩模板；

6)每个场馆施工后均留设4组同条件砼试块；

7）底部模板在混凝土强度达到100%后方可拆除，考虑到对自然流浆效果的保护，避免因过早拆模对其造成破坏；

8）拆模时严禁野蛮施工，注意对混凝土表面的效果保护。