CN110080517A - 混凝土薄壳穹顶结构的模架系统及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的混凝土薄壳穹顶结构的模架系统及其施工方法，涉及薄壳穹顶结构浇筑技术领域。针对现有薄壳穹顶结构浇筑技术存在施工成本与施工周期无法同时兼顾的问题。它包括：脚手架，搭设于待浇筑薄壳穹顶结构底部；内模，其紧贴脚手架顶部设置，它由围绕于待浇筑薄壳穹顶结构轴线的多个圆弧段木模板拼装而成。施工方法：以薄壳穹顶结构顶部为中心将内模拆分成若干个圆弧段，按照圆弧段尺寸制作圆弧段木模板，地基处理并定位放线，搭设脚手架；沿待浇筑薄壳穹顶结构的轴线将圆弧段木模板拼装整个内模，在内模外侧绑扎上、下皮钢筋；沿待浇筑薄壳穹顶结构自下而上均匀浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求的强度后，拆除脚手架及内模。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土薄壳穹顶结构浇筑技术领域，特别涉及一种混凝土薄壳穹顶结构的模架系统及其施工方法。
背景技术
现有的薄壳穹顶结构的施工主要采用现浇法，包括如下两种形式：
1、气膜支模，采用喷射混凝土浇筑，具体施工工艺流程：球模充气→绑扎结构钢筋→喷射混凝土→球模顶部开孔，优点是结构受力性能良好，外形美观、工期缩短等，缺点是施工成本高，需要专业的设备。
2、钢管扣件式排架+双侧支模，采用混凝土分层浇筑，具体施工工艺流程：搭设钢管扣件式排架→搭设内侧模板→搭设首层外侧模板→混凝土浇筑→搭设第二层外侧模板→混凝土浇筑→搭设第N层外侧模板→混凝土浇筑，优点是施工成本低，缺点是施工工序繁琐，施工周期长，而且施工缝较多。
综上，现有的薄壳穹顶结构浇筑技术的上述种常见形式存在无法同时兼顾施工成本与施工周期，亟需对其实施技术优化。
发明内容
针对现有混凝土薄壳穹顶结构浇筑技术存在施工成本与施工周期无法同时兼顾的问题，本发明的目的是提供一种混凝土薄壳穹顶结构的模架系统及其施工方法，单侧内模搭建简单快捷，无需引入专业设备，提高了施工效率，缩短了施工工期，降低了施工成本，并提高了工程质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：混凝土薄壳穹顶结构的模架系统，包括：脚手架，搭设于待浇筑薄壳穹顶结构底部；内模，其紧贴脚手架顶部设置，它由围绕于待浇筑薄壳穹顶结构轴线的多个圆弧段木模板拼装而成。
优选的，所述内模外侧绑扎上皮钢筋和下皮钢筋，所述上皮钢筋和所述下皮钢筋之间设置马凳筋，且所述马凳筋与位于其两侧的上皮钢筋、下皮钢筋通过钢丝绑扎。
优选的，它还包括：设置于待浇筑薄壳穹顶底部的钢丝网片，所述钢丝网片与所述上皮钢筋连接。
优选的，所述脚手架采用钢管扣件式脚手架，所述钢管扣件式脚手架内设置连续的纵向剪刀撑及横向剪刀撑。
优选的，所述脚手架还包括：多个设置于所述脚手架边缘的水平加强杆，所述水平加强杆与相邻的至少两根立杆连接。
另外，本发明还提供了一种混凝土薄壳穹顶结构的施工方法，步骤如下：
S1：根据薄壳穹顶结构的设计图纸进行现场放样，以所述薄壳穹顶结构顶部为中心将内模拆分成若干个圆弧段，再按照所述圆弧段的尺寸制作圆弧段木模板，地基处理并定位放线，搭设脚手架；
S2：沿待浇筑薄壳穹顶结构的轴线将所述圆弧段木模板依次对称安装，完成整个内模的拼装，在所述内模外侧绑扎上皮钢筋和下皮钢筋；
S3：沿待浇筑薄壳穹顶结构底部向顶部自下而上均匀浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求的强度后，拆除所述脚手架及所述内模。
优选的，所述步骤S2中，在所述下皮钢筋的铺设过程中，先沿所述内模铺设多个竖向钢筋，再将横向钢筋铺设于所述竖向钢筋上，所述竖向钢筋与所述横向钢筋通过钢丝绑扎连接。
优选的，所述步骤S2中，在待浇筑薄壳穹顶底部设置钢丝网片，所述钢丝网片与待浇筑薄壳穹顶结构的上皮钢筋连接。
优选的，所述步骤S3中，在浇筑混凝土时，采用微型振捣棒辅以点振。
本发明的效果在于：
本发明的混凝土薄壳穹顶结构的模架系统，采用脚手架结合单侧内模的结构形式实现曲面薄壳穹顶结构的整体浇筑，单侧内模由围绕于待浇筑薄壳穹顶结构轴线的多个圆弧段木模板拼装而成，单侧内模搭建简单快捷，无需引入专业设备，提高了施工效率，缩短了施工工期，相比气模及双侧支模而言，单侧内模显著降低了施工成本；尤其重要的是，单侧内模配合混凝土整体浇筑减少了薄壳穹顶结构的施工缝，提高了工程质量，从而实现技术与经济的有机结合，高质量与低成本的高度统一。本发明的模架系统尤其适用于弧度较小的薄壳穹顶结构的整体浇筑施工。
本发明混凝土薄壳穹顶结构的施工方法，首先，制作圆弧段木模板，定位放线并搭设脚手架，沿待浇筑薄壳穹顶结构的轴线拼装整个内模，绑扎内侧双层钢筋，采用塌落度较小的混凝土整体浇筑，无需分层浇筑，极大简化了薄壳穹顶结构的施工工艺，提高了施工效率，缩短了施工工期，降低了施工成本；而且单侧内模配合混凝土整体浇筑减少了薄壳穹顶结构的施工缝，施工质量可控性更强，同时兼顾了施工成本和施工周期，实现高质量与低成本的高度统一。
附图说明
图1为本发明的混凝土薄壳穹顶结构的模架系统一实施例的结构示意图；
图2为图1的A部分的局部放大图。
图中标号如下：
脚手架10；内模11；钢丝网片12；水平加强杆14；剪刀撑15；上皮钢筋21；下皮钢筋22。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
结合图1和图2说明本发明的混凝土薄壳穹顶结构的模架系统，它包括：
脚手架10，搭设于待浇筑薄壳穹顶结构底部；
内模11，其紧贴脚手架10顶部设置，它由围绕于待浇筑薄壳穹顶结构轴线的多个圆弧段木模板拼装而成。
本发明的混凝土薄壳穹顶结构的模架系统，采用脚手架10结合单侧内模11的结构形式实现曲面薄壳穹顶结构的整体浇筑，单侧内模11由围绕于待浇筑薄壳穹顶结构轴线的多个圆弧段木模板拼装而成，单侧内模11搭建简单快捷，无需引入专业设备，提高了施工效率，缩短了施工工期，相比气模及双侧支模而言，单侧内模11显著降低了施工成本；尤其重要的是，单侧内模11配合混凝土整体浇筑减少了薄壳穹顶结构的施工缝，提高了工程质量，从而实现技术与经济的有机结合，高质量与低成本的高度统一。本发明的模架系统尤其适用于弧度较小的薄壳穹顶结构的整体浇筑施工。
请继续参考图1和图2，内模11搭设完成后，在内模11外侧绑扎上皮钢筋21和下皮钢筋22，上皮钢筋21和下皮钢筋22之间设置马凳筋(图中未示出)，且马凳筋与位于其两侧的上、下皮钢筋22通过钢丝绑扎的形式牢靠连接，马凳筋间距优选50cm X50cm，通过设置马凳筋来控制上、下皮钢筋22的间距及保护层的厚度。
更佳的，混凝土薄壳穹顶结构的模架系统还包括设置于待浇筑薄壳穹顶底部的钢丝网片12，钢丝网片12与待浇筑薄壳穹顶结构的上皮钢筋21连接。靠近薄壳穹顶底部弧度较大的区域不采用传统的双边支模+对拉螺杆的方式，而是在上皮钢筋21下面设置钢丝网片12，严格控制混凝土塌落度，避免底部混凝土由于坡度太大而导致塌落，既简化了模架结构，又保证了浇筑质量。上述钢丝网片12的高度应根据施工需要而定，本实施例根据薄壳穹顶的弧度在其底部设置约2米高的钢丝网片12。
上述脚手架10采用钢管扣件式脚手架10，安装简单，便于拆装，本实施例中的钢管尺寸优选D48×3.0，脚手架10每隔5-6m设置一道纵向剪刀撑15，每三步设置一道横向剪刀撑15，以提高脚手架10的结构强度。
混凝土薄壳穹顶结构的模架系统还包括：多个设置于脚手架10边缘的水平加强杆14，水平加强杆14与相邻的至少两根立杆连接，以保证整个内模11的弧度，本实施例中脚手架10边缘加密设置的水平加强杆14与相邻的4根立杆相连。
结合图1和图2说明本发明混凝土薄壳穹顶结构的施工方法，具体步骤如下：
S1：根据薄壳穹顶结构的设计图纸进行现场放样，以薄壳穹顶结构顶部为中心把整个内模11拆分成若干个圆弧段，再按照圆弧段的尺寸制作圆弧段木模板，本实施例优选18mm厚多层板制作圆弧段木模板；地基处理并定位放线，搭设脚手架10；
S2：在内模11安装阶段，沿待浇筑薄壳穹顶结构的轴线将圆弧段木模板依次对称安装，完成整个内模11的拼装，对其进行检查以及修正，保证整个内模11的弧度、平整度以及拼接的牢靠度，在内模11外侧绑扎上皮钢筋21和下皮钢筋22；
S3：搅拌站测试混凝土，确定最合适的配合比，混凝土到场后，施工管理人员对混凝土的塌落度进行检测，确保混凝土塌落度不会过大，导致混凝土浇筑不密实，在混凝土浇筑过程中需要注意混凝土的浇捣顺序，配合人工自薄壳穹顶结构底部向顶部自下而上均匀浇筑，浇筑过程中需要控制混凝土的泵送速度，不宜过快，混凝土达到设计要求的强度后，拆除脚手架10及内模11。
本发明混凝土薄壳穹顶结构的施工方法，首先，制作圆弧段木模板，定位放线并搭设脚手架10，沿待浇筑薄壳穹顶结构的轴线拼装整个内模11，绑扎内侧双层钢筋，采用塌落度较小的混凝土整体浇筑，无需分层浇筑，极大简化了薄壳穹顶结构的施工工艺，提高了施工效率，缩短了施工工期，降低了施工成本；而且单侧内模11配合混凝土整体浇筑减少了薄壳穹顶结构的施工缝，施工质量可控性更强，同时兼顾了施工成本和施工周期，实现高质量与低成本的高度统一。
步骤S1中，脚手架10的立杆搭设完成后，采用测量仪器对每根立杆进行标高复核，并对标高有误差的立杆进行修正，以保证脚手架10整体的稳定性。
步骤S1中，在下皮钢筋22的铺设过程中，先沿内模11铺设多个竖向钢筋，再将横向钢筋铺设于竖向钢筋上，竖向钢筋与横向钢筋通过钢丝绑扎连接，横向钢筋和纵向钢筋不仅能够牢靠固定，在浇筑混凝土时还能够有效控制混凝土的浇筑厚度，从而保证施工质量。
步骤S2中，在待浇筑薄壳穹顶底部且弧度较大的区域设置钢丝网片12，钢丝网片12与待浇筑薄壳穹顶结构的上皮钢筋21连接，严格控制混凝土塌落度，避免底部混凝土由于坡度太大而导致塌落，既简化了模架结构，又保证了浇筑质量。
步骤S3中，由于薄壳穹顶底部设置了钢丝网片12，混凝土泵送点需设于钢丝网片12上方，本实施例中的钢丝网片12高度2米，混凝土泵送点设置在距离薄壳穹顶底部3米高的位置，然后配合人工，自薄壳穹顶底部自下而上均匀浇筑。
步骤S3中，由于薄壳穹顶截面尺寸小，钢筋密集，混凝土粘聚性大，为保证混凝土充分密实，在浇筑时应采用微型振捣棒辅以点振，避免由于混凝土的不均匀流动造成质量缺陷。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。
Claims (9)
1.混凝土薄壳穹顶结构的模架系统，其特征在于，包括：
脚手架，搭设于待浇筑薄壳穹顶结构底部；
内模，其紧贴脚手架顶部设置，它由围绕于待浇筑薄壳穹顶结构轴线的多个圆弧段木模板拼装而成。
2.根据权利要求1所述的模架系统，其特征在于：所述内模外侧绑扎上皮钢筋和下皮钢筋，所述上皮钢筋和所述下皮钢筋之间设置马凳筋，且所述马凳筋与位于其两侧的上皮钢筋、下皮钢筋通过钢丝绑扎。
3.根据权利要求2所述的模架系统，其特征在于，还包括：设置于待浇筑薄壳穹顶底部的钢丝网片，所述钢丝网片与所述上皮钢筋连接。
4.根据权利要求1所述的模架系统，其特征在于：所述脚手架采用钢管扣件式脚手架，所述钢管扣件式脚手架内设置连续的纵向剪刀撑及横向剪刀撑。
5.根据权利要求4所述的模架系统，其特征在于，所述脚手架还包括：多个设置于所述脚手架边缘的水平加强杆，所述水平加强杆与相邻的至少两根立杆连接。
6.混凝土薄壳穹顶结构的施工方法，其特征在于，步骤如下：
S1：根据薄壳穹顶结构的设计图纸进行现场放样，以所述薄壳穹顶结构顶部为中心将内模拆分成若干个圆弧段，再按照所述圆弧段的尺寸制作圆弧段木模板，地基处理并定位放线，搭设脚手架；
S2：沿待浇筑薄壳穹顶结构的轴线将所述圆弧段木模板依次对称安装，完成整个内模的拼装，在所述内模外侧绑扎上皮钢筋和下皮钢筋；
S3：沿待浇筑薄壳穹顶结构底部向顶部自下而上均匀浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求的强度后，拆除所述脚手架及所述内模。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于：所述步骤S2中，在所述下皮钢筋的铺设过程中，先沿所述内模铺设多个竖向钢筋，再将横向钢筋铺设于所述竖向钢筋上，所述竖向钢筋与所述横向钢筋通过钢丝绑扎连接。
8.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于：所述步骤S2中，在待浇筑薄壳穹顶底部设置钢丝网片，所述钢丝网片与待浇筑薄壳穹顶结构的上皮钢筋连接。
9.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于：所述步骤S3中，在浇筑混凝土时，采用微型振捣棒辅以点振。
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