CN110284702A - 一种双曲面弧形混泥土墙体的施工装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的双曲面弧形混凝土墙体的施工装置及施工方法，涉及双曲面弧形墙施工领域，包括沿着水平圆弧线间隔开布置的多榀弧形钢支撑，在多榀弧形钢支撑的外侧面固定连接多道间隔开布置的内侧横向木楞，内侧横向木楞的外侧面固定连接有一层内侧纵向木楞，一层内侧纵向木楞的外侧面铺满有一层内模板，一层内模板的外侧面绑扎墙体钢筋，墙体钢筋的外侧面铺满有一层外模板，内模板与外模板之间设置有混泥土内衬，沿外模板的外侧面布置多道间隔开设置的外侧纵向木楞，外侧纵向木楞外侧面铺设有一层外侧横向木楞，向内模板与外模板之间浇筑混泥土得到双曲面弧形混凝土墙体。本发明能够实现双曲面弧形墙结构安全、经济、高效的施工。
Description
技术领域
本发明涉及双曲面弧形墙施工领域，尤其涉及一种双曲面弧形混凝土墙体的施工装置及施工方法。
背景技术
随着建筑技术的不断提高，建筑造型更趋新颖、多样化，双曲面弧形墙现浇混凝土结构逐渐的应用于工程中。传统弧形墙多采用钢模，但造价及运输成本高，重量大、拆装繁琐、劳动强度高，三维空间定位繁琐、复杂却不易于检测控制，这成为施工过程中一道较为复杂的工序；近年来，随着大型复杂异性的工程运用越来越多，常用的大型钢结构胎模也有推广，虽然解决了空间定位和造型上的要求，但需要专业设计进行结构计算，投入措施费用、机械设备以及劳动力投入大，工期较长。面对不常规的双曲面弧形墙结构，如何采取安全、经济、高效的施工方法，是施工技术管理的一个重要课题。
发明内容
本发明目的就是为了弥补现有技术存在的缺陷，提供一种双曲面弧形混凝土墙体的施工装置及施工方法，实现双曲面弧形墙结构安全、经济、高效的施工。
本发明技术方案如下：一种双曲面弧形混凝土墙体的施工装置，其特征在于：所述双曲面弧形混凝土墙体由外部的上曲面、内部的下曲面、位于基础水平面上的底侧平面、竖直的顶侧平面和两端的竖直平面围成，所述上曲面和下曲面分别由位于上方的竖向圆弧段和位于下方的竖向圆弧段在基础水平面标高上围绕具有一半径的水平圆弧线进行单轨扫掠得到，所述位于上方的竖向圆弧段和位于下方的竖向圆弧段具有相同的圆心；所述施工装置包括沿着所述水平圆弧线间隔开布置的多榀弧形钢支撑，多榀所述弧形钢支撑的弧形形状均与所述位于下方的竖向圆弧段视为弧形形状相匹配，所述多榀弧形钢支撑的底端均固定连接在所述基础水平面上；所述多榀弧形钢支撑下方沿所述水平圆弧线设置有支撑所述多榀弧形钢支撑的满堂脚手架；每相邻的两榀所述弧形钢支撑之间在所述两榀弧形钢支撑的外侧面固定连接多道间隔开布置的内侧横向木楞，所述内侧横向木楞的外侧面固定连接有铺满所述多榀弧形钢支撑的外侧面连接形成的曲面的外侧的一层内侧纵向木楞，所述一层内侧纵向木楞的外侧面铺满有一层内模板，所述一层内模板的外侧面绑扎墙体钢筋，所述墙体钢筋的外侧面铺满有一层外模板，所述内模板与所述外模板之间设置有混泥土内衬，沿所述外模板的外侧面布置多道间隔开设置的外侧纵向木楞，所述外侧纵向木楞外侧面铺设有一层铺满所述外模板外侧的外侧横向木楞，所述内侧横向木楞与所述外侧横向木楞之间穿设多个对拉丝杆，并在所述多个对拉丝杆的两端采用双钢管进行加固，向所述内模板与所述外模板之间浇筑混泥土得到所述双曲面弧形混凝土墙体。
进一步，所述多榀弧形钢支撑均为工字型钢支撑。
进一步，每榀所述弧形钢支撑的底端设置有安装板，通过膨胀螺栓将所述安装板固定连接到所述基础水平面上来将所述多榀弧形钢支撑的底端固定连接在所述基础水平面上。
进一步，所述基础水平面为地基面或楼面。
进一步，每榀所述弧形钢支撑均通过多段弧形钢支撑件连接形成，所述弧形钢支撑件的端部设置有连接板，通过螺栓连接相邻的两段所述弧形钢支撑件的所述连接板来连接相邻的两段所述弧形钢支撑件。
进一步，每榀所述弧形钢支撑的外侧面通过多个纵向间隔开的U型连接卡连接设置有木方。
进一步，所述满堂脚手架由多根立杆、多根横杆、多道竖向剪刀撑、多道水平剪刀撑和多道抛撑连接形成。
进一步，每榀所述弧形钢支撑的内侧面还连接设置有与所述弧形钢支撑的内侧面垂直的顶托，所述顶托连接有支撑钢管。
进一步，所述内模板和外模板均为复合胶合板。
上述双曲面弧形混凝土墙体的施工装置的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、利用BIM技术对所述双曲面弧形混凝土墙体的三维模型进行数据分析，得出双曲面弧形混凝土墙体的三维坐标数据；
S2、根据BIM技术得出的位于下方的竖向圆弧段的半径及长度数据，结合辅助现场放样，确定每榀所述弧形钢支撑的下料尺寸，加工定制所述弧形钢支撑；
S3、根据BIM技术得出的所述水平圆弧线的轨迹数据，在所述基础水平面上定位所述多榀弧形钢支撑，并将所述多榀弧形钢支撑的底端固定连接在所述基础水平面上；
S4、在所述多榀弧形钢支撑下方沿所述水平圆弧线搭设支撑所述多榀弧形钢支撑的满堂脚手架；
S5、布置所述内侧横向木楞，铺设所述一层内侧纵向木楞，铺设所述一层内模板；
S6、利用BIM技术对节点部位的钢筋进行建模，得出可视化的钢筋三维视图，确定节点部位钢筋预下料和绑扎情况，钢筋绑扎过程中，节点处钢筋施工采用BIM技术预先放样定位，再结合施工图纸、及相关规范完成钢筋的绑扎；
S7、设置混泥土内衬，铺设所述一层外模板，布置所述多道外侧纵向木楞，铺设所述一层外侧横向木楞，所述内侧横向木楞与所述外侧横向木楞之间穿设所述多个对拉丝杆，并在所述多个对拉丝杆的两端采用双钢管进行加固，向所述内模板与所述外模板之间浇筑混泥土得到所述双曲面弧形混凝土墙体。
本发明的有益效果在于：（1）运用BIM技术辅助双曲面弧形墙模板施工，对弧形墙结构进行数据分析，建立独立的坐标管理体系；确定弧形钢支撑加工尺寸以及安装就位、校正的相关数据，对弧形墙进行双向定位；通过钢支撑与木模板有机组合，采用顶托、钢管、方木楞、混凝土内衬、对拉丝杆及钢管排架构成一个模板支撑受力体系，可有效保证双曲面弧形墙的施工质量；具有加工方便、拆装快、质量可靠。（2）施工方便，现场可操作性强，利用BIM技术对双曲面弧形墙进行数据分析，建立独立的三维坐标体系。为定制弧形钢支撑、模板支撑体系，三维空间测量等提供了各项参数，省去了繁重、低价值反复协调与人工检测工作，提高了施工整体质量和效率。（3）操作便捷，劳动强度低，根据施工条件，对定制的弧形钢支撑进行分段加工，减轻弧形钢支撑重量，每段钢支撑之间用螺栓连接,无需大型吊装设备即可完成组装，提高装模工率，缩短工期。（4）工艺简洁，质量易保证，对于大面积弧形墙模板体系，将弧形钢支撑与木模板有机组合，并运用木模板平口连接，铺装速度快，连接牢靠，接缝严密不漏浆等特点，保证双曲面弧形墙架体及模板强度及施工安全。（5）绿色环保可操作性强，安全防护容易，节能降耗效果明显。
附图说明
图1为本发明的双曲面弧形混凝土墙体的施工装置的部分水平剖面图。
图2为本发明的双曲面弧形混凝土墙体的俯视图。
图3为本发明的双曲面弧形混凝土墙体的竖直剖面图。
图4为本发明的弧形钢支撑与基础水平面的连接结构图。
图5为本发明的多段弧形钢支撑件的连接结构图。
图6为本发明的弧形钢支撑与木方的连接结构图。
图7为本发明的U型连接卡的结构示意图。
图8为本发明的满堂脚手架的结构示意图。
图9为本发明的弧形钢支撑的支撑加强的结构示意图。
其中，1-弧形钢支撑；2-木方；3-内侧横向木楞；4-内侧纵向木楞；5-内模板；6-双曲面弧形混凝土墙体；7-混泥土内衬；8-外模板；9-外侧纵向木楞；10-外侧横向木楞；11-对拉丝杆；12-双钢管；13-基础水平面；14-安装板；15-膨胀螺栓；16-弧形钢支撑件；17-连接板；18-螺栓；20-U型连接卡；21-满堂脚手架；22-顶托；23-支撑钢管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作出简要说明。
如图1-3所示，一种双曲面弧形混凝土墙体的施工装置，所述双曲面弧形混凝土墙体6由外部的上曲面、内部的下曲面、位于基础水平面上的底侧平面、竖直的顶侧平面和两端的竖直平面围成，所述上曲面和下曲面分别由位于上方的竖向圆弧段和位于下方的竖向圆弧段在基础水平面标高上围绕具有一半径的水平圆弧线进行单轨扫掠得到，所述位于上方的竖向圆弧段和位于下方的竖向圆弧段具有相同的圆心；所述施工装置包括沿着所述水平圆弧线间隔开布置的多榀弧形钢支撑1，多榀所述弧形钢支撑1的弧形形状均与所述位于下方的竖向圆弧段视为弧形形状相匹配，所述多榀弧形钢支撑1的底端均固定连接在所述基础水平面13上；所述多榀弧形钢支撑1下方沿所述水平圆弧线设置有支撑所述多榀弧形钢支撑1的满堂脚手架21；每相邻的两榀所述弧形钢支撑1之间在所述两榀弧形钢支撑1的外侧面固定连接多道间隔开布置的内侧横向木楞3，所述内侧横向木楞3的外侧面固定连接有铺满所述多榀弧形钢支撑1的外侧面连接形成的曲面的外侧的一层内侧纵向木楞4，所述一层内侧纵向木楞4的外侧面铺满有一层内模板5，所述一层内模板5的外侧面绑扎墙体钢筋，所述墙体钢筋的外侧面铺满有一层外模板8，所述内模板5与所述外模板8之间设置有混泥土内衬7，沿所述外模板8的外侧面布置多道间隔开设置的外侧纵向木楞9，所述外侧纵向木楞9外侧面铺设有一层铺满所述外模板8外侧的外侧横向木楞10，所述内侧横向木楞3与所述外侧横向木楞10之间穿设多个对拉丝杆11，并在所述多个对拉丝杆11的两端采用双钢管12进行加固，向所述内模板5与所述外模板8之间浇筑混泥土得到所述双曲面弧形混凝土墙体6。
所述多榀弧形钢支撑1优选的选用工字型钢支撑。
如图4所示，所述弧形钢支撑1固定在基础水平面13上的方式可选的为：每榀所述弧形钢支撑1的底端设置有安装板14，通过膨胀螺栓15将所述安装板14固定连接到所述基础水平面13上来将所述多榀弧形钢支撑1的底端固定连接在所述基础水平面13上。
所述基础水平面13可以为地基面或楼面，根据施工场所确定。
考虑到弧形钢支撑1单榀重量过大，为方便施工，将其加工为一固定弧长的多段弧形钢支撑件16，在运送至施工现场后，再进行组合安装；如图5所示，每榀所述弧形钢支撑1均通过多段弧形钢支撑件16连接形成，所述弧形钢支撑件16的端部设置有连接板17，通过螺栓18连接相邻的两段所述弧形钢支撑件16的所述连接板17来连接相邻的两段所述弧形钢支撑件16。
如图6-7所示，每榀所述弧形钢支撑1的外侧面通过多个纵向间隔开的U型连接卡连20接设置有木方2，这里使用木方2主要是为了主楞、次楞、模板之间可以采用铁钉相互之间拼接。
如图8所示，所述满堂脚手架21由多根立杆、多根横杆、多道竖向剪刀撑、多道水平剪刀撑和多道抛撑连接形成。
如图9所示，每榀所述弧形钢支撑1的内侧面还连接设置有与所述弧形钢支撑1的内侧面垂直的顶托22，所述顶托22连接有支撑钢管23，以加强弧形钢支撑1的支撑强度。
优选的，所述内模板5和外模板8均为复合胶合板。
上述双曲面弧形混凝土墙体的施工装置的施工方法，包括如下步骤：
S1、利用BIM技术对所述双曲面弧形混凝土墙体6的三维模型进行数据分析，得出双曲面弧形混凝土墙体6的三维坐标数据；
S2、根据BIM技术得出的位于下方的竖向圆弧段的半径及长度数据，结合辅助现场放样，确定每榀所述弧形钢支撑1的下料尺寸，加工定制所述弧形钢支撑1；
S3、根据BIM技术得出的所述水平圆弧线的轨迹数据，在所述基础水平面上定位所述多榀弧形钢支撑1，并将所述多榀弧形钢支撑1的底端固定连接在所述基础水平面13上；
S4、在所述多榀弧形钢支撑1下方沿所述水平圆弧线搭设支撑所述多榀弧形钢支撑1的满堂脚手架21；
S5、布置所述内侧横向木楞3，铺设所述一层内侧纵向木楞4，铺设所述一层内模板5；
S6、利用BIM技术对节点部位的钢筋进行建模，得出可视化的钢筋三维视图，确定节点部位钢筋预下料和绑扎情况，钢筋绑扎过程中，节点处钢筋施工采用BIM技术预先放样定位，再结合施工图纸、及相关规范完成钢筋的绑扎；
S7、设置混泥土内衬7，铺设所述一层外模板8，布置所述多道外侧纵向木楞9，铺设所述一层外侧横向木楞10，所述内侧横向木楞3与所述外侧横向木楞10之间穿设所述多个对拉丝杆11，并在所述多个对拉丝杆11的两端采用双钢管12进行加固，向所述内模板5与所述外模板8之间浇筑混泥土得到所述双曲面弧形混凝土墙体6。
当双曲面弧形混凝土墙体6凝固后并且强度满足要求后，进行模板拆除。拆模板时，应先拆除外模板8，依次把支撑钢管、木楞等去掉，对于靠竖向的内弧一侧的内模板5，在拆除模板之前，应对同条件下的试压块进行试压，待强度达到100%方可提出申请拆模。拆模前，应对参与拆模工作的各方作业、管理等人员进行书面安全技术交底。拆除时严格按照“后支先拆，先支后拆”的原则进行作业，并做好养护工作。
弧形墙混凝土浇筑完成后，因混凝土内外温差较大，现场通过适当延长弧形墙混凝土的拆模时间，并且拆模时不要马上移走模板，而是先让模板拆开一条缝隙作浇水养护，或者采用涂刷混凝土养护剂进行养护。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种双曲面弧形混凝土墙体（6）的施工装置，其特征在于：所述双曲面弧形混凝土墙体（6）由外部的上曲面、内部的下曲面、位于基础水平面（13）上的底侧平面、竖直的顶侧平面和两端的竖直平面围成，所述上曲面和下曲面分别由位于上方的竖向圆弧段和位于下方的竖向圆弧段在基础水平面（13）标高上围绕具有一半径的水平圆弧线进行单轨扫掠得到，所述位于上方的竖向圆弧段和位于下方的竖向圆弧段具有相同的圆心；所述施工装置包括沿着所述水平圆弧线间隔开布置的多榀弧形钢支撑（1），多榀所述弧形钢支撑（1）的弧形形状均与所述位于下方的竖向圆弧段视为弧形形状相匹配，所述多榀弧形钢支撑（1）的底端均固定连接在所述基础水平面（13）上；所述多榀弧形钢支撑（1）下方沿所述水平圆弧线设置有支撑所述多榀弧形钢支撑（1）的满堂脚手架（21）；每相邻的两榀所述弧形钢支撑（1）之间在所述两榀弧形钢支撑（1）的外侧面固定连接多道间隔开布置的内侧横向木楞（3），所述内侧横向木楞（3）的外侧面固定连接有铺满所述多榀弧形钢支撑（1）的外侧面连接形成的曲面的外侧的一层内侧纵向木楞（4），所述一层内侧纵向木楞（4）的外侧面铺满有一层内模板（5），所述一层内模板（5）的外侧面绑扎墙体钢筋，所述墙体钢筋的外侧面铺满有一层外模板（8），所述内模板（5）与所述外模板（8）之间设置有混泥土内衬（7），沿所述外模板（8）的外侧面布置多道间隔开设置的外侧纵向木楞（9），所述外侧纵向木楞（9）外侧面铺设有一层铺满所述外模板（8）外侧的外侧横向木楞（10），所述内侧横向木楞（3）与所述外侧横向木楞（10）之间穿设多个对拉丝杆（11），并在所述多个对拉丝杆（11）的两端采用双钢管（12）进行加固，向所述内模板（5）与所述外模板（8）之间浇筑混泥土得到所述双曲面弧形混凝土墙体（6）。
2.根据权利要求1所述的双曲面弧形混凝土墙体（6）的施工装置，其特征在于，所述多榀弧形钢支撑（1）均为工字型钢支撑。
3.根据权利要求1所述的双曲面弧形混凝土墙体（6）的施工装置，其特征在于，每榀所述弧形钢支撑（1）的底端设置有安装板（14），通过膨胀螺栓（15）将所述安装板（14）固定连接到所述基础水平面（13）上来将所述多榀弧形钢支撑（1）的底端固定连接在所述基础水平面（13）上。
4.根据权利要求1所述的双曲面弧形混凝土墙体（6）的施工装置，其特征在于，所述基础水平面（13）为地基面或楼面。
5.根据权利要求3所述的双曲面弧形混凝土墙体（6）的施工装置，其特征在于，每榀所述弧形钢支撑（1）均通过多段弧形钢支撑件（16）连接形成，所述弧形钢支撑件（16）的端部设置有连接板（17），通过螺栓（18）连接相邻的两段所述弧形钢支撑件（16）的所述连接板（17）来连接相邻的两段所述弧形钢支撑件（16）。
6.根据权利要求5所述的双曲面弧形混凝土墙体（6）的施工装置，其特征在于，每榀所述弧形钢支撑（1）的外侧面通过多个纵向间隔开的U型连接卡（20）连接设置有木方（2）。
7.根据权利要求6所述的双曲面弧形混凝土墙体（6）的施工装置，其特征在于，所述满堂脚手架（21）由多根立杆、多根横杆、多道竖向剪刀撑、多道水平剪刀撑和多道抛撑连接形成。
8.根据权利要求7所述的双曲面弧形混凝土墙体（6）的施工装置，其特征在于，每榀所述弧形钢支撑（1）的内侧面还连接设置有与所述弧形钢支撑（1）的内侧面垂直的顶托（22），所述顶托（22）连接有支撑钢管（23）。
9.根据权利要求8所述的双曲面弧形混凝土墙体（6）的施工装置，其特征在于，所述内模板（5）和外模板（8）均为复合胶合板。
10.一种如权利要求1所述的双曲面弧形混凝土墙体（6）的施工装置的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、利用BIM技术对所述双曲面弧形混凝土墙体（6）的三维模型进行数据分析，得出双曲面弧形混凝土墙体（6）的三维坐标数据；
S2、根据BIM技术得出的位于下方的竖向圆弧段的半径及长度数据，结合辅助现场放样，确定每榀所述弧形钢支撑（1）的下料尺寸，加工定制所述弧形钢支撑（1）；
S3、根据BIM技术得出的所述水平圆弧线的轨迹数据，在所述基础水平面（13）上定位所述多榀弧形钢支撑（1），并将所述多榀弧形钢支撑（1）的底端固定连接在所述基础水平面（13）上；
S4、在所述多榀弧形钢支撑（1）下方沿所述水平圆弧线搭设支撑所述多榀弧形钢支撑（1）的满堂脚手架（20）；
S5、布置所述内侧横向木楞（3），铺设所述一层内侧纵向木楞（4），铺设所述一层内模板（5）；
S6、利用BIM技术对节点部位的钢筋进行建模，得出可视化的钢筋三维视图，确定节点部位钢筋预下料和绑扎情况，钢筋绑扎过程中，节点处钢筋施工采用BIM技术预先放样定位，再结合施工图纸、及相关规范完成钢筋的绑扎；
S7、设置混泥土内衬（7），铺设所述一层外模板（8），布置所述多道外侧纵向木楞（9），铺设所述一层外侧横向木楞（10），所述内侧横向木楞（3）与所述外侧横向木楞（10）之间穿设所述多个对拉丝杆（11），并在所述多个对拉丝杆（11）的两端采用双钢管（12）进行加固，向所述内模板（5）与所述外模板（8）之间浇筑混泥土得到所述双曲面弧形混凝土墙体（6）。
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