CN108678258B - 大跨度半球形钢筋混凝土穹顶结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大跨度半球形钢筋混凝土穹顶结构及其施工方法，所述大跨度半球形钢筋混凝土穹顶结构包括半球形钢筋混凝土穹顶，其施工方法包括放穹顶控制线、满堂支架搭设、穹顶龙骨安装、模板拼装、混凝土浇筑等步骤，其采用钢管扣件式满堂架作为整个穹顶屋面的支撑体系，安全性高，采用预制模板，模板弯曲处理，尺寸精确度高，模板采用双层曲面模板拼装而成，拼缝处采用腻子填塞抹平，防止漏浆，减少后期修补费用。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，具体涉及大跨度半球形钢筋混凝土穹顶结构及其施工方法。
背景技术
近年来，西方的欧式风格以及中国的传统建筑形式已成为国内建筑的潮流模式，穹顶造型美观，是中国古典建筑与西式宗教建筑风格的结合，备受人们的青睐。
目前市场上大部分建筑材料抗压能力强，抗剪、抗弯、抗拉的能力较差，而穹顶可将上部荷载转为“拱”的轴向压应力，而不产生拉、剪、弯的应力，可以节省大量的建筑材料，具有美观和节能的双重优点。
然而由于穹顶结构表面为弧面，采用传统方法施工作业难度高、模板拼缝不严实、混凝土外观成型质量差、模板支撑体系所受集中荷载大、安全难以保证。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的问题是提供一种施工成体低、施工难度小、并能有效保证施工质量和安全的大跨度钢筋混凝土穹顶结构施工方法。
一种大跨度钢筋混凝土穹顶结构，其包括半球形钢筋混凝土穹顶，所述半球形钢筋混凝土穹顶与周边斜屋顶相连并支撑于斜屋顶之上，钢筋混凝土穹顶底部与斜屋顶连接位置设置有底部腰梁，所述钢筋混凝土穹顶顶部设置有檐口。
一种大跨度钢筋混凝土穹顶结构的施工方法，其包括以下步骤：
步骤一、放穹顶控制线
在屋面结构的模板工程开始施工之前，要求在楼面板上进行控制线的投放，同时要求把斜屋面平面布置的轮廓线投放出来，具体步骤为：在下层砼楼板上弹出穹顶水平投影线，包括圆心点、穹顶平直段水平投影线、穹顶底部内梁边水平投影线及穹顶底部边200mm控制线；根据施工图纸的标高标注情况，计算出屋面各个角点的标高数值并标注在楼面斜屋面轮廓投影线的相应位置上。
步骤二、满堂支架搭设
满堂支架为施工期间整个穹顶屋面的支撑体系，其与周边楼板支撑架连为整体；所述满堂支架距梁侧、柱边的间距为300mm，立杆间距900mm，步距1500mm，水平杆横、纵两个方向拉通设置，立杆离地200mm处两个方向各设置一道水平扫地杆；在所述满堂支架外侧周边及内部纵、横向每5m～8m，设置由底至顶的连续竖向剪刀撑，剪刀撑宽度为5m～8m，在竖向剪刀撑顶部交点平面设置连续水平剪刀撑，水平剪刀撑至架体底平面距离与水平剪刀撑间距不超过8m。
步骤三、穹顶龙骨安装
穹顶龙骨安装顺序为：斜撑的固定→纬度主龙骨固定→周圈经度龙骨固定→微调整体弧度及加固；内龙骨的支撑斜杆与内侧满堂架用旋转扣件连接，连接点不少于三个；对斜撑加固时，将周圈支撑点控制在同一水平标高上，斜撑高度按照主龙骨标高设置；内侧主龙骨采用双排Φ48×3.6钢管，同一标高两根钢管用现场废钢筋头焊接成整体，内侧次龙骨采用单排Φ48×3.6钢管，间距250~300mm，与主龙骨焊接固定，外侧主龙骨采用两根Φ25的钢筋材料。
步骤四、模板拼装
施工流程为：定位放线→铺放模板→将模板与背楞用钉子钉牢→钻穿螺栓孔→模板拼缝腻子修补→钢筋绑扎→插放防水、固定穿墙螺栓→铺面模板→紧固螺栓→验收。
步骤五、混凝土浇筑
混凝土采用自密实混凝土，浇筑顺序由底到高，周圈循环浇筑；浇筑形式采用塔吊加溜槽的方式浇筑，混凝土自吊斗口下落的自由倾落高度不超过2m；底部混凝土通过模板中部预留洞口浇筑、振捣，浇筑完成后将振捣口位置外模封闭，继续浇筑穹顶上部混凝土；
进一步的，对于所述步骤四，内外模板采用18mm厚木胶板，沿模板经纬方向每隔50mm进行切槽处理，槽与槽之间模板表面轻微切割，保证模板整体性、弧度满足要求，且不得破坏模板的整体强度。
进一步的，对于所述步骤四，内外模板均采用放大样方式现场预制、分段组拼，每一段的高度根据胶合板的规格确定穹顶的弧长；外模与内模之间通过三段式止水对拉螺栓连接；在每段模板安装前，先找出每段模板上下两边的圆心，在满堂架上加固好，圆心不能移动，然后将按照实际放样组拼好的分片模板先后进行现场组装，与模板背楞连接，根据每道对拉螺栓的所在的纬线圆半径进行校正、固定，确保模板弧度的准确性；底模拼缝的位置采用腻子抹平，防止混凝土浇筑过程中漏浆，减少拼缝及后期顶面的修补工作；外模板支设时在穹顶中部标高位置设置浇筑口和振捣口，洞口尺寸400mm×400mm，沿穹顶中部标高位置间距1.5m设置1个，以便混凝土下料、振捣棒下伸至穹顶底部和观察混凝土填充是否密实，混凝土浇筑至振捣口位置后，将振捣口位置外模封闭，继续浇筑穹顶上部混凝土。内外双层模板采用三段式止水对拉螺杆固定，对拉螺栓纬向间距500mm一道。
本发明的有益效果：
1、安全性高：
采用钢管扣件式满堂架作为整个穹顶屋面的支撑体系；选用Φ48×3.5钢管作为模板的主次龙骨，相比木方龙骨整体性及刚度增加；采用溜槽浇筑混凝土，控制混凝土自由下落高度。
2、成型效果好
采用预制模板，尺寸精确度高；在模板的内侧进行切缝，便于模板弯曲处理；选用自密实混凝土浇筑，确保成型效果。
3、成本节约
模板采用双层曲面模板拼装而成，拼缝处采用腻子填塞抹平，防止漏浆，减少后期修补费用。
附图说明
图1是施工流程图；
图2是支撑体系总示意图；
图3是模板加固及拼接节点示意图。
图中，1-穹顶；2-在先施工的斜屋面；3-檐口；5-附加双排斜向钢管；6-斜撑；7-竖向剪刀撑；8-水平剪刀撑；9-支撑立杆；10-水平杆；11-外龙骨；12-模板；13-模板拼缝；14-止水螺杆；15-钢钉；16-内龙骨。
具体实施方式
一种大跨度钢筋混凝土穹顶结构，其包括半球形钢筋混凝土穹顶，穹顶直径约11米，所述半球形钢筋混凝土穹顶与周边斜屋顶相连并支撑于斜屋顶之上，钢筋混凝土穹顶与斜屋顶连接位置设置有水平环梁，所述钢筋混凝土穹顶顶部设置有檐口。
一种大跨度钢筋混凝土穹顶结构的施工方法，其施工流程如图1所示，包括BIM模型制作、放穹顶控制线、满堂支架搭设、穹顶龙骨安装、模板拼装、混凝土浇筑等步骤，主要步骤操作要点如下：
1．放穹顶控制线
在下层砼楼板上弹出穹顶水平投影线，包括圆心点、穹顶平直段水平投影线、穹顶底部内梁边水平投影线及穹顶底部边200mm控制线。
在屋面结构的模板工程开始施工之前，要求在楼面板上进行控制线的投放；同时要求把斜屋面平面布置的轮廓线投放出来。根据施工图纸的标高标注情况，计算出屋面各个角点的标高数值并标注在楼面斜屋面轮廓投影线的相应位置上，对标注在楼板上的斜屋面各个角点完成标高进行一一核实，以便于工人选取合适长度的钢管立杆进行满堂架搭设，进而保证对斜屋面结构模板支设标高的控制。
2．满堂支架搭设
采用满堂架作为整个穹顶屋面的支撑体系，穹顶屋面满堂架与周边楼板支撑架为一个整体，保证架体整体性，搭设高度满足相关规范要求。
屋面结构模板支撑满堂架立杆距梁侧、柱边的间距为300mm。
立杆间距900mm，步距1500mm，水平杆横、纵两个方向拉通设置，立杆离地200mm处两个方向各设置一道水平扫地杆。
立杆接长严禁搭接，必须采用对接扣件连接，相邻两立柱的对接接头不得在同步距内，且对接接头沿竖向错开的距离不宜小于500mm，各接头中心距主节点不宜大于步距的1/3。
在满堂支撑架体外侧周边及内部纵、横向每5m～8m，设置由底至顶的连续竖向剪刀撑，剪刀撑宽度为5m～8m；剪刀撑杆件底端与地面顶紧，夹角为45°～60°；在竖向剪刀撑顶部交点平面应设置连续水平剪刀撑，水平剪刀撑至架体底平面距离与水平剪刀撑间距不宜超过8m。
立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度不应超过500mm，顶托的伸出长度不宜超过200mm。
沿梁两侧立杆搭设水平钢管（水平杆中部加设两根顶托、立杆），用于摆放梁底木方。
穹顶内侧最底部需设置水平剪刀撑，中间高度位置加设水平剪刀撑。
穹顶外双排防护架同时支设，外架满挂安全网。
3．穹顶龙骨安装
穹顶龙骨安装的顺序为：斜撑的固定→纬度主龙骨固定→周圈经度龙骨固定→微调整体弧度及加固。
搭设内龙骨的支撑斜杆，与内侧满堂架用旋转扣件连接，不得少于三个连接点。
主龙骨（纬度龙骨），采用双排Φ48×3.6的钢管，根据不同位置确定钢管的弧度，同一标高两根钢管用现场废钢筋头（4根Φ22～25）焊接成整体，现场加工。
次龙骨（经度龙骨），采用单排Φ48×3.6的钢管，间距250~300mm，与主龙骨焊接固定，通过计算，确定钢管的弧度，现场加工。
4．模板拼装
模板采用18mm厚木胶板，为将木模板现场加工成双曲面，沿模板经纬方向每隔50mm进行切槽处理，槽与槽之间模板表面轻微切割，保证模板整体性、弧度满足要求，且不得破坏模板的整体强度。
施工流程：定位放线→铺放模板→将模板与背楞用钉子钉牢→钻穿螺栓孔→模板拼缝腻子修补→钢筋绑扎→插放防水、固定穿墙螺栓→铺面模板→紧固螺栓→验收。
施工工艺要点如下：
（1）内外模板均采用放大样方式现场预制、分段组拼，每一段的高度根据胶合板的规格确定穹顶的弧长；外模与内模之间通过三段式止水对拉螺栓连接；在每段模板安装前，先找出每段模板上下两边的圆心，在满堂架上加固好，圆心不能移动，然后将按照实际放样组拼好的分片模板先后进行现场组装，与模板背楞连接，根据每道对拉螺栓的所在的纬线圆半径进行校正、固定，确保模板弧度的准确性。
（2）底模拼缝的位置采用腻子抹平，防止混凝土浇筑过程中漏浆，减少拼缝及后期顶面的修补工作。
（3）外模板支设时在穹顶中部标高位置设置浇筑口和振捣口，洞口尺寸400mm×400mm，沿穹顶中部标高位置间距1.5m设置1个，以便混凝土下料、振捣棒下伸至穹顶底部和观察混凝土填充是否密实，混凝土浇筑至振捣口位置后，将振捣口位置外模封闭，继续浇筑穹顶上部混凝土（浇筑口封闭模板事先准备，封闭时间控制在半小时内完成，保证上下层混凝土相互粘结紧密，防止出现冷缝）。
（4）内外双层模板采用三段式止水对拉螺杆固定，对拉螺栓纬向间距500一道。螺杆拆除后使用水泥防水砂浆加108胶封堵。
（5）顶部800高檐口部位，对撑吊模加固。
5．混凝土浇筑
由于穹顶后期装修的特殊性，为保证穹顶混凝土观感质量，减少后期表面修补，混凝土采用自密实混凝土，在保证混凝土强度的前提下适当加入减水剂和粉煤灰从而减少水泥用量，降低水化热。混凝土坍落度控制在120~140MM，浇筑顺序由底到高，周圈循环浇筑。
浇筑形式采用塔吊加溜槽的方式浇筑，混凝土自吊斗口下落的自由倾落高度不得超过2m。
底部混凝土通过模板中部预留洞口浇筑、振捣，浇筑完成后将振捣口位置外模封闭，继续浇筑穹顶上部混凝土。
如需留设施工缝，在新旧混凝土接口位置，埋设4×300止水钢板。
混凝土浇筑完成后，为减少砼的水分散失和塑性开裂，必须从砼入模开始就进行湿养护，砼初凝之后，宜采取薄膜覆盖，并及时浇水，以使砼能及时散热，养护龄期不宜少于14天。上层拆模时间应大于3天，最好7天以后。
Claims (3)
1.一种大跨度半球形钢筋混凝土穹顶结构的施工方法，其特征在于，大跨度半球形钢筋混凝土穹顶结构，包括半球形钢筋混凝土穹顶，所述半球形钢筋混凝土穹顶与周边斜屋顶相连并支撑于斜屋顶之上，钢筋混凝土穹顶底部与斜屋顶连接位置设置有底部腰梁，所述钢筋混凝土穹顶顶部设置有檐口；
所述施工方法包括以下步骤：
步骤一、放穹顶控制线
在屋面结构的模板工程开始施工之前，在楼面板上进行控制线的投放，同时把相邻斜屋面平面布置的轮廓线投放出来，具体步骤为：在下层砼楼板上弹出穹顶水平投影线，包括圆心点、穹顶平直段水平投影线、穹顶底部内梁边水平投影线及穹顶底部边200mm控制线；根据施工图纸的标高标注情况，计算出屋面各个角点的标高数值并标注在楼面斜屋面轮廓投影线的相应位置上；
步骤二、满堂支架搭设
满堂支架为施工期间整个穹顶屋面的支撑体系，其与周边楼板支撑架连为整体；所述满堂支架距梁侧、柱边的间距为300mm，立杆间距900mm，步距1500mm，水平杆横、纵两个方向拉通设置，立杆离地200mm处两个方向各设置一道水平扫地杆；在所述满堂支架外侧周边及内部纵、横向每5m～8m，设置由底至顶的连续竖向剪刀撑，剪刀撑宽度为5m～8m，在竖向剪刀撑顶部交点平面设置连续水平剪刀撑，水平剪刀撑至架体底平面距离与水平剪刀撑间距不超过8m；
步骤三、穹顶龙骨安装
穹顶龙骨安装顺序为：斜撑的固定→纬度主龙骨固定→周圈经度龙骨固定→微调整体弧度及加固；内龙骨的支撑斜杆与内侧满堂架用旋转扣件连接，连接点不少于三个；对斜撑加固时，将周圈支撑点控制在同一水平标高上，斜撑高度按照主龙骨标高设置；
步骤四、模板拼装
内外模板均采用现场预制、分段组拼；外模与内模之间通过三段式止水对拉螺栓连接；在每段模板安装前，先找出每段模板上下两边的圆心，在满堂架上加固好，圆心不能移动，然后将按照实际放样组拼好的分片模板先后进行现场组装，与模板背楞连接，根据每道对拉螺栓的所在的纬线圆半径进行校正、固定，确保模板弧度的准确性；底模拼缝的位置采用腻子抹平；外模板支设时在穹顶中部标高位置设置浇筑口和振捣口，洞口尺寸400mm×400mm，沿穹顶中部标高位置间距1.5m设置1个；
步骤五、混凝土浇筑
将穹顶结构分为穹顶下部、穹顶上部、穹顶底部腰梁三个部位分别进行浇筑，首先，经步骤四所预留的浇筑口浇筑穹顶下部，待穹顶下部浇筑完成后，封闭模板中部的所述浇筑口，然后浇筑上部混凝土，上、下部分砼分开浇筑时间控制在半个小时内，待穹顶曲面混凝土浇筑完成后，拆除下部模板，浇筑底部腰梁混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种大跨度半球形钢筋混凝土穹顶结构的施工方法，其特征在于，内外模板采用木胶板，沿模板经纬方向每隔50mm进行切槽处理，切槽深度不大于板厚的1/3。
3.根据权利要求1所述的一种大跨度半球形钢筋混凝土穹顶结构的施工方法，其特征在于，混凝土采用自密实混凝土，浇筑顺序由底到高，周圈循环浇筑；浇筑形式采用塔吊加溜槽的方式浇筑，混凝土自吊斗口下落的自由倾落高度不超过2m。
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