CN110284706A - 一种针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于风洞施工方法技术领域，尤其是涉及一种针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法；包括如下步骤：步骤A、对内钢筒模板和型钢结构支撑架进行结构设计并将其委托加工；步骤B、内钢筒模板和型钢结构支撑架加工完后，检查合格，运往施工现场，项目部组织材料验收，根据二维码数据逐块复核每块模板的尺寸、平整度、曲率、弦长等数据，确保满足设计要求；步骤C、进行内钢筒模板各个截面段的现场定位放线；步骤D、进行内钢筒模板和型钢结构支撑架的定位安装；本发明有效解决了超大型风洞圆变方扩散段施工难题，应用该方法，可以搭建起满足施工精度要求的内模支撑体系，保证施工的顺利完成。

Description

一种针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法

技术领域

本发明属于风洞施工方法技术领域，尤其是涉及一种针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法。

背景技术

随着国内汽车行业的发展，越来越多的大型车企、研究院等开始规划建设自己的大型混凝土实车风洞，其中风洞内与风机室对接的流道扩散段为水平方向由圆渐变为方形的筒状结构，一般长度超过30米。作为风洞流道内壁，为保证试验段流场品质，如气流速度分布均匀度、平均气流方向偏离风洞轴线的大小、沿风洞轴线方向的压力梯度、截面温度分布的均匀度、气流的湍流度和噪声级等，其空间定位和内表面平整度偏差需不超过5mm，同时由于风洞内气流速度极高，达到250km/h，所以严禁内表面后期修补。

可以看出，修建汽车风洞对风洞内壁施工精度要求很高，因此，内模支撑体系的搭建施工是最为关键的步骤，而且由于风洞扩散段是渐变异形结构，每个截面尺寸均不相同，所以，在建造过程中，传统木模板加钢管脚手架的支模体系已无法满足现场施工和质量精度要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法，有效解决了超大型风洞圆变方扩散段施工难题，应用该方法，可以搭建起满足施工精度要求的内模支撑体系，保证施工的顺利完成。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法，包括如下步骤：

步骤A、对内钢筒模板和型钢结构支撑架进行结构设计并将其委托加工；

步骤B、内钢筒模板和型钢结构支撑架加工完后，检查合格，运往施工现场，项目部组织材料验收；

步骤C、进行内钢筒模板各个截面段的现场定位放线；

步骤D、进行内钢筒模板和型钢结构支撑架的定位安装。

进一步地，所述步骤A中，对内钢筒模板和型钢结构支撑架进行结构设计时，BIM工程师根据施工图纸对流道结构进行三维建模，建立项目预制加工族库，绘制出每个截面段的图纸，将族库模板信息反馈至内钢筒模板加工厂家，厂方直接提取模板模型尺寸信息进行内钢筒模板加工。

进一步地，所述步骤A中，对内钢筒模板和型钢结构支撑架进行结构设计时，BIM工程师利用软件对每块内钢筒模板及型钢结构支撑架制作二维码标签。

进一步地，所述步骤C中，进行内钢筒模板各个截面段的现场定位放线时，依据各个截面段的圆弧段来确定：

依据每个流道截面的BIM模型和CAD图纸测算出从流道中心O点到圆弧端点A和E的距离，将圆弧段四等分，再从CAD图纸确定出四等分点的位置，并测算出中心点O点到各四等分点B、C、D的距离；

沿着流道截面将经纬仪架设在O点处，对准中线，方向旋转90°，从中心点O点拉尺，根据图纸测算出OA、OB、OC、OD、OE的数据，在现场模板上确定该流道截面圆弧段A、B、C、D、E点的位置，来将对应的截面段定位。

进一步地，所述步骤D中，内模支撑体系安装前，BIM工程师利用内钢筒模板BIM模型制作安装动画演示，并对现场管理人员和工人进行可视化交底，工人根据动画演示的顺序进行内模支撑体系的安装。

进一步地，所述步骤D中，进行内钢筒模板和型钢结构支撑架的定位安装的方法为；

步骤D1、安装内钢筒模板底部平面部分对应的型钢模板单元；

步骤D2、安装内钢筒模板侧壁底部圆弧段对应的型钢模板单元及型钢结构支撑架第一道横向支撑柱；

步骤D3、安装圆环段剩余的型钢模板单元以及圆环段对应的型钢结构支撑架的纵向支撑柱和剩余的横向支撑柱，横向支撑柱和纵向支撑柱在交点处通过螺栓连接的方式垂直相接；

步骤D4、按照步骤D3的方法，从圆环段开始按照由圆环段至矩形段的方向逐环安装内钢筒模板剩余的型钢模板单元及剩余的型钢结构支撑架的横向支撑柱和纵向支撑柱，支撑施工和模板施工同时进行。

进一步地，所述步骤D中，项目部提前根据模板分块利用BIM技术计算出每块对称的型钢模板单元的横距位置尺寸和标高，每环按设计要求安装完成后，复核每块对称的型钢模板单元的横距位置尺寸和标高，合格后方可进行下一环的安装。

进一步地，所述步骤D中，在内模支撑体系安装过程中，进行内钢筒模板的抗浮处理，方法为：在进行底板平面混凝土施工时预埋多根竖向的连接柱，待安装内钢筒模板时将该连接柱与型钢结构支撑架的纵向支撑柱以及内钢筒模板的底部连接在一起，利用底板下面的结构支撑柱受力拉住内钢筒模板，防止上浮。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

1、利用计算机和移动客户端信息技术将BIM技术应用于内钢模板支撑体系的设计、加工、安装的全过程，提前预判和解决设计加工中可能产生的问题，有效避免内钢模板支撑体系现场安装所带来的施工不便。

2、与传统木模板加钢管脚手架的支模体系施工方法相比，该体系施工方法大大简化了施工工序，提高了施工效率，并能够保证扩散段施工质量精度高的要求，有利于建筑工业化。

3、本发明对流道扩散段进行测量放线，采用分段定点的方式确定钢模板位置，并且结合标记条进行标记，使得标记条所在的圆弧的弧线与设计圆弧线重合，通过这种方法确定的扩散段内壁位置更加准确。

4、本发明采用先施工底板钢模板，后由流道扩散段圆环段至矩形段逐环施工侧壁和顶板钢模板的方式施工，能有效的确保底板与钢模板有效结合，防止钢模板安装过程中位移，及时复核流道内径尺寸，加快施工进度，同时减少施工中存在的弊病，提高工作效率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为内模支撑体系第一步安装的结构示意图；

图2为内模支撑体系在安装过程中的结构示意图；

图3为内模支撑体系在安装完成后的结构示意图；

图4为内钢筒模板各个截面段的现场定位放线施工示意图；

图5为圆环段的断面结构示意图；

图6为过渡段的断面结构示意图；

图7为矩形段的断面结构示意图。

附图标记说明：

1-内钢筒模板；11-圆环段；12-过渡段；121-过渡环；13-矩形段；14-型钢模板单元；2-型钢结构支撑架；21-横向支撑柱；22-纵向支撑柱；3-经纬仪。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-7所示，一种针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法，包括如下步骤：

步骤A、对内钢筒模板1和型钢结构支撑架2进行结构设计并将其委托加工；

其中，对内钢筒模板1和型钢结构支撑架2进行结构设计时，BIM工程师根据施工图纸对流道结构进行三维建模，提取模型数据，对内模支撑体系进行合理划分，建立项目预制加工族库，根据圆变方主扩散段设计图纸提供的截面尺寸和数据用AutoCAD绘图软件和BIM软件绘制出每个截面段的图纸，对每一块内钢筒模板1及型钢结构支撑架2的三维模型进行节点出图，详细展示每块模板的四角标高，将族库模板信息反馈至内钢筒模板1加工厂家，厂方直接提取模板模型尺寸信息进行内钢筒模板1加工。

通过建立BIM模型，其三维空间的几何信息已经集成，可对需要的截面和空间定位点进行方便提取，将测算出的具体数据绘制在电子版图纸上，计算结果用来指导并复核现场实际结构部位的一种测量施工技术。

对内钢筒模板1和型钢结构支撑架2进行结构设计时，BIM工程师利用软件对每块内钢筒模板1及型钢结构支撑架2制作二维码标签，这样，施工及管理人员通过扫描二维码快速确定内钢筒模板1定位信息，快速完成内钢筒模板1精确定位安装。二维码中详细展示构件信息和安装工艺交底动画，方便工人理解操作要点，最终顺利完成流道扩散段的施工任务。

步骤B、内钢筒模板1和型钢结构支撑架2加工完后，检查合格，运往施工现场，项目部组织材料验收，根据二维码数据逐块复核每块模板的尺寸、平整度、曲率、弦长等数据，确保满足设计要求。

步骤C、进行内钢筒模板1各个截面段的现场定位放线。

本发明所述的超大型风洞扩散段的内模支撑体系，包括一个异形筒状的内钢筒模板1和多个型钢结构支撑架2；内钢筒模板1由多个大小形状不同的型钢模板单元14拼接而成；内钢筒模板1的一端端口为圆形，另一端端口为矩形，内钢筒模板1由圆环段11、过渡段12和矩形段13组成；其中，过渡段12由多个沿轴向排列的过渡环121组成。圆环段11、过渡段12和多个过渡环121分别形成内钢筒模板1各个截面段。

因各个截面段的圆弧段的曲率不同，内钢筒模板1各个截面段定位时，依据各个截面段的圆弧段来确定。

流道截面段圆弧段确定时，依据每个流道截面的BIM模型和CAD图纸测算出从流道中心O点到圆弧端点A和E的距离，将圆弧段四等分，再从CAD图纸确定出四等分点的位置，并测算出中心点O点到各四等分点B、C、D的距离。沿着流道截面将经纬仪3架设在O点处，对准中线，方向旋转90°，从中心点O点拉尺，根据图纸测算出OA、OB、OC、OD、OE的数据，在现场模板上确定该流道截面圆弧段A、B、C、D、E点的位置，来将对应的截面段定位。

按照以上方法确定圆变方流道其它截面段的位置。

本发明对流道扩散段进行测量放线，采用分段定点的方式确定钢模板位置，并且结合标记条进行标记，使得标记条所在的圆弧的弧线与设计圆弧线重合，通过这种方法确定的扩散段内壁位置更加准确。

步骤D、进行内钢筒模板1和型钢结构支撑架2的定位安装。

当圆变方主扩散段底板平面及其下部的结构支撑柱混凝土施工完毕达到4MPa后进行内钢筒模板1和型钢结构支撑架2的定位安装。

内模支撑体系安装前，BIM工程师利用内钢筒模板1BIM模型制作安装动画演示，并对现场管理人员和工人进行可视化交底，工人根据动画演示的顺序进行内模支撑体系的安装。

型钢结构支撑架2为一个由多根横向支撑柱21和多根纵向支撑柱22连接而成的格栅状结构，安装完成后，型钢结构支撑架2沿轴向依次排列支撑在内钢筒模板1内部，将内钢筒模板1支撑定位。

步骤D1、安装内钢筒模板1底部平面部分对应的型钢模板单元14；

步骤D2、安装内钢筒模板1侧壁底部圆弧段对应的型钢模板单元14及型钢结构支撑架2第一道横向支撑柱21；

步骤D3、安装圆环段11剩余的型钢模板单元14以及圆环段11对应的型钢结构支撑架2的纵向支撑柱22和剩余的横向支撑柱21，横向支撑柱21和纵向支撑柱22在交点处通过螺栓连接的方式垂直相接；

步骤D4、按照步骤D3的方法，从圆环段11开始按照由圆环段11至矩形段13的方向逐环安装内钢筒模板1剩余的型钢模板单元14及剩余的型钢结构支撑架2的横向支撑柱21和纵向支撑柱22，支撑施工和模板施工同时进行。

本发明采用先施工底板钢模板，后由圆环段11至矩形段13逐环施工侧壁和顶板钢模板的方式施工，能有效的确保底板与钢模板有效结合，有效防止钢模板安装过程中位移；同时，由圆环段11开始施工，因为流道圆环段11外侧是风机室，操作空间大，便于设置定位控制点，同时，从圆环段11至矩形段13方便安装，因为圆环段11尺寸小，第一道水平支撑到底板钢模板的距离小，方便工人操作，而矩形段13第一道水平支撑到底板钢模板的距离大，安装高度高于正常人的身高，工人操作起来不方便。

逐环施工也便于及时复核每环模板及支撑体系尺寸，避免出现模板装不上的情况，确保流道内径尺寸精准，加快施工进度，同时减少施工中存在的弊病，提高工作效率。同时由于内钢筒模板支撑体系的质量较大(约300t)，在混凝土浇筑时能起到一定的抗浮作用。

为保证每块型钢模板单元14的安装精度，项目部提前根据模板分块利用BIM技术计算出每块对称的型钢模板单元14的横距位置尺寸和标高，每环按设计要求安装完成后，复核每块对称的型钢模板单元14的横距位置尺寸和标高，合格后方可进行下一环的安装。

在内模支撑体系安装前，需要首先进行圆变方主扩散段的底板及其下部的结构支撑柱部分的施工，为防止在接下来的混凝土施工时，内钢筒模板1上浮，在进行底板平面混凝土施工时预埋多根竖向的连接柱，待安装内钢筒模板1时将该连接柱与型钢结构支撑架2的纵向支撑柱22以及内钢筒模板1的底部连接在一起，利用底板下面的结构支撑柱受力拉住内钢筒模板1，防止上浮。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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之内。

Claims (8)

1.一种针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤A、对内钢筒模板(1)和型钢结构支撑架(2)进行结构设计并将其委托加工；

步骤B、内钢筒模板(1)和型钢结构支撑架(2)加工完后，检查合格，运往施工现场，项目部组织材料验收；

步骤C、进行内钢筒模板(1)各个截面段的现场定位放线；

步骤D、进行内钢筒模板(1)和型钢结构支撑架(2)的定位安装。

2.根据权利要求1所述的针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法,其特征在于：所述步骤A中，对内钢筒模板(1)和型钢结构支撑架(2)进行结构设计时，BIM工程师根据施工图纸对流道结构进行三维建模，建立项目预制加工族库，绘制出每个截面段的图纸，将族库模板信息反馈至内钢筒模板(1)加工厂家，厂方直接提取模板模型尺寸信息进行内钢筒模板(1)加工。

3.根据权利要求1所述的针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法,其特征在于：所述步骤A中，对内钢筒模板(1)和型钢结构支撑架(2)进行结构设计时，BIM工程师利用软件对每块内钢筒模板(1)及型钢结构支撑架(2)制作二维码标签。

4.根据权利要求1所述的针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法,其特征在于：所述步骤C中，进行内钢筒模板(1)各个截面段的现场定位放线时，依据各个截面段的圆弧段来确定：

依据每个流道截面的BIM模型和CAD图纸测算出从流道中心O点到圆弧端点A和E的距离，将圆弧段四等分，再从CAD图纸确定出四等分点的位置，并测算出中心点O点到各四等分点B、C、D的距离；

沿着流道截面将经纬仪(3)架设在O点处，对准中线，方向旋转90°，从中心点O点拉尺，根据图纸测算出OA、OB、OC、OD、OE的数据，在现场模板上确定该流道截面圆弧段A、B、C、D、E点的位置，来将对应的截面段定位。

5.根据权利要求1所述的针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法,其特征在于：所述步骤D中，内模支撑体系安装前，BIM工程师利用内钢筒模板(1)BIM模型制作安装动画演示，并对现场管理人员和工人进行可视化交底，工人根据动画演示的顺序进行内模支撑体系的安装。

6.根据权利要求1所述的针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法,其特征在于：所述步骤D中，进行内钢筒模板(1)和型钢结构支撑架(2)的定位安装的方法为；

步骤D1、安装内钢筒模板(1)底部平面部分对应的型钢模板单元(14)；

步骤D2、安装内钢筒模板(1)侧壁底部圆弧段对应的型钢模板单元(14)及型钢结构支撑架(2)第一道横向支撑柱(21)；

步骤D3、安装圆环段(11)剩余的型钢模板单元(14)以及圆环段(11)对应的型钢结构支撑架(2)的纵向支撑柱(22)和剩余的横向支撑柱(21)，横向支撑柱(21)和纵向支撑柱(22)在交点处通过螺栓连接的方式垂直相接；

步骤D4、按照步骤D3的方法，从圆环段(11)开始按照由圆环段(11)至矩形段(13)的方向逐环安装内钢筒模板(1)剩余的型钢模板单元(14)及剩余的型钢结构支撑架(2)的横向支撑柱(21)和纵向支撑柱(22)，支撑施工和模板施工同时进行。

7.根据权利要求6所述的针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法,其特征在于：所述步骤D中，项目部提前根据模板分块利用BIM技术计算出每块对称的型钢模板单元(14)的横距位置尺寸和标高，每环按设计要求安装完成后，复核每块对称的型钢模板单元(14)的横距位置尺寸和标高，合格后方可进行下一环的安装。

8.根据权利要求6所述的针对超大型风洞扩散段的内模支撑体系施工方法,其特征在于：所述步骤D中，在内模支撑体系安装过程中，进行内钢筒模板(1)的抗浮处理，方法为：在进行底板平面混凝土施工时预埋多根竖向的连接柱，待安装内钢筒模板(1)时将该连接柱与型钢结构支撑架(2)的纵向支撑柱(22)以及内钢筒模板(1)的底部连接在一起，利用底板下面的结构支撑柱受力拉住内钢筒模板(1)，防止上浮。