CN110284707A - 一种全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于风洞施工方法技术领域，尤其是涉及一种全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法；包括如下步骤：步骤A、对圆变方主扩散段的底板及其下部的结构支撑柱部分进行施工；步骤B、内模支撑体系的设计和施工，其中，内模支撑体系采用内钢筒模板加型钢结构支撑架的支撑结构；步骤C、施工外模板和浇筑混凝土；步骤D、采用常规施工方法拆除外模板；步骤E、拆除内模支撑体系；该方法有效解决了超大型风洞圆变方扩散段主体结构的施工难题，能安全高效的完成该异形横向筒体结构的施工，满足使用单位的使用精度要求。

Description

一种全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法

技术领域

本发明属于风洞施工方法技术领域，尤其是涉及一种全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法。

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。

本次承接的施工项目中风洞试验室工程混凝土气动声学风洞流道圆变方扩散段长度为33m，圆端直径为9.49m，方端边长为11m，水平方向由圆形渐变为方形，各个截面尺寸均不相同。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，工艺要求混凝土内表面必须保持平顺，平整度、曲率偏差不得大于2mm，虚拟中心轴线空间定位需保障流道全长偏差不超过10mm，因此对施工精度要求更加严格，同时由于风洞内气流速度极高，所以严禁内表面后期修补。传统木模板加钢管脚手架的支模体系以及施工方法已无法满足施工精度要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法，有效解决了超大型风洞圆变方扩散段主体结构的施工难题，能安全高效的完成该异形横向筒体结构的施工，满足使用单位的使用精度要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法，包括如下步骤：

步骤A、对圆变方主扩散段的底板及其下部的结构支撑柱部分进行施工；

步骤A1、对结构支撑柱进行定位；

步骤A2、支设底板下部的木模板及结构支撑柱并绑扎底板钢筋；

步骤A3、浇筑底部结构混凝土；

步骤B、内模支撑体系的设计和施工，其中，内模支撑体系采用内钢筒模板加型钢结构支撑架的支撑结构；

步骤B1、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B2、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B3、进行内钢筒模板和型钢结构支撑架的定位安装；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；

步骤C、施工外模板和浇筑筒体部位混凝土；

步骤D、采用常规施工方法拆除外模板；

步骤E、拆除内模支撑体系。

进一步地，所述步骤A1中，分别利用全站仪和水准仪对圆变方扩散段下部的结构支撑柱的水平投影位置和柱顶标高进行定位。

进一步地，所述步骤A1中，对圆变方扩散段下部的结构支撑柱的水平投影位置和柱顶标高进行定位的方法为：

首先，利用高精度水准仪将已知基准点引测至建筑物附近，将基准点引至了塔吊支架上，并在塔吊支架上标示出±0.000的位置，即确定现场建筑物的首层地面的标高；

然后根据设计图纸计算底板各柱心标高，计算方法为：

首先计算出坡度i：

i＝△h/l

其中，△h为圆变方扩散段两端点的标高差，l为圆变方扩散段两端点之间的水平距离，

然后，根据坡度和相应的水平距离就可以计算出底板各柱的柱心标高和跨中的顶标高。

进一步地，所述步骤B1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，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，通过虚拟拼模精确逐块模板尺寸数据，对每一块内钢筒模板及型钢结构支撑架的三维模型进行节点出图，详细展示每块模板的四角标高。

进一步地，所述步骤B1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，外模板采用普通覆膜木模板。

进一步地，步骤C中，分多次交替施工外模板和浇筑混凝土，外模板的支设与圆变方流道混凝土浇筑步骤保持一致，即每次外模板的支设高度为圆变方流道混凝土的浇筑高度。

具体施工方法为：

第一步、按照设计要求施工流道第一次混凝土；

第二步、施工外侧的覆膜木模板至第二次混凝土浇筑标高；

第三步、在内钢筒模板和外侧覆膜木模板之间浇筑流道第二次混凝土；

第四步、施工外侧覆膜木模板至第三次混凝土浇筑标高；

第五步、在内钢筒模板和外侧覆膜木模板之间浇筑流道第三次混凝土；

第六步、施工外侧覆膜木模板至最后一次侧壁；

第七步、施工流道最后一次侧壁及顶板混凝土。

进一步地，所述步骤E中，拆除内模支撑体系时，分段分层拆除内钢筒模板和型钢结构支撑架。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

1、本发明所述施工方法借鉴现有技术中对风洞试验室的施工方法，并在现有技术的基础上做了创新，施工工艺先进，操作简便，解决了施工过程中的技术难题，有效控制圆变方扩散段内壁尺寸和精度，有效保证扩散段渐变造型，为今后类似工程施工提供借鉴，具有广阔的推广应用前景；

2、本发明工期短、确保工程质量、施工安全可靠、可操作性强；

3、本发明可以准确的定位轴线、标高、内径尺寸，并顺利完成模板及支撑体系安装、拆除，有效保证混凝土成品施工质量，完美实现圆变方扩散段渐变的结构造型，线条圆滑，外形美观。

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为内模支撑体系在施工过程中的结构示意图；

图2为内模支撑体系施工完成的结构示意图。

附图标记说明：

1-内钢筒模板；2-型钢结构支撑架。

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。

公司本次承接的施工项目中风洞试验室工程混凝土气动声学风洞流道圆变方扩散段长度为33m，圆端直径为9.49m，方端边长为11m，水平方向由圆形渐变为方形，各个截面尺寸均不相同。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，工艺要求混凝土内表面必须保持平顺，平整度、曲率偏差不得大于2mm，虚拟中心轴线空间定位需保障流道全长偏差不超过10mm，因此对施工精度要求更加严格，同时由于风洞内气流速度极高，所以严禁内表面后期修补。因为风洞的结构特殊性，为一个横向的渐变混凝土筒体结构，空间大、精度高，因此施工起来比较复杂，难度大。传统木模板加钢管脚手架的支模体系以及施工方法已无法满足施工精度要求。

为了解决这一问题，对于风洞风流道圆变方扩散段这样各个截面尺寸均不相同，而且混凝土内表面平整度、曲率偏差等精度要求高的异形钢筋混凝土结构，本发明中，内模支撑体系采用内钢筒模板1加型钢结构支撑架2，外模板采用覆膜木模板的支模方式，内模支撑体系在混凝土浇筑前一次安装完成，外侧覆膜木模板随混凝土浇筑分步情况分步施工。施工过程中包括了圆变方扩散段高精度测量定位、内模支撑体系的设计与安装施工、混凝土施工、内钢筒模板1拆除施工等一系列施工步骤。

如图1-2所示，具体地，一种全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法，包括如下步骤：

步骤A、对圆变方主扩散段的底板及其下部的结构支撑柱部分进行施工；

步骤A1、对结构支撑柱进行定位；

其中，步骤A1中，分别利用全站仪和水准仪对圆变方扩散段下部的结构支撑柱的水平投影位置和柱顶标高进行定位，定位的方法为：

首先，利用高精度水准仪将已知基准点(政府测绘部门提供的标高基准点，即绝对标高)引测至建筑物附近，将基准点引至了塔吊支架上，并在塔吊支架上标示出±0.000的位置，即确定现场建筑物的首层地面的标高；

然后根据设计图纸计算底板各柱心标高，具体步骤为：

该实施例中已知：圆变方两端的标高分别为3.367m，2.612m，水平距离为33m，由此计算出坡度i：

i＝△h/l＝(3.367-2.612)/33＝2.29％.

根据坡度和相应的水平距离就可以计算出底板各柱的柱心标高和跨中的顶标高。

对底板各柱的柱心标高和跨中的顶标高计算完毕后，将具体数据绘制在电子版图纸上，将计算结果用来指导、复核现场实际结构部位，可以准确保证标高控制。该方法可以准确的定位轴线、标高、内径尺寸，保证后期顺利完成模板及支撑体系安装、拆除，有效保证混凝土成品施工质量。

步骤A2、支设底板下部的木模板及结构支撑柱并绑扎底板钢筋；

步骤A3、浇筑底部结构混凝土；

步骤B、进行内模支撑体系的设计和施工；

步骤B1、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；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，通过虚拟拼模精确逐块模板尺寸数据，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。

并且，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，因为每块内钢筒模板1的形状、尺寸、安装位置等等均不相同，给施工定位安装带来了很大困难，这样设计之后，施工及管理人员通过扫描二维码快速确定每块内钢筒模板1定位信息，保证能够准确、快速完成内钢筒模板1精确定位安装，给施工带来了极大的便利。

步骤B2、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B3、进行内钢筒模板1和型钢结构支撑架2的定位安装；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。

步骤C、施工外模板和浇筑筒体部位混凝土；其中，分多次交替施工外模板和浇筑混凝土；本实施例中，分四次施工。

由于业主对圆变方扩散段部位外壁的精度要求不如内壁高，外模板采用普通覆膜木模板施工，本发明所述的施工方法中，内模支撑体系在混凝土浇筑前一次安装完成，外侧的覆膜木模板随混凝土浇筑分步情况分步施工，外模板的支设与圆变方流道混凝土浇筑步骤保持一致，即每次外模板的支设高度为圆变方流道混凝土的浇筑高度。

第一步、按照设计要求施工流道第一次混凝土；

第二步、施工外侧的覆膜木模板至第二次混凝土浇筑标高；

第三步、在内钢筒模板1和外侧覆膜木模板之间浇筑流道第二次混凝土；

第四步、施工外侧覆膜木模板至第三次混凝土浇筑标高；

第五步、在内钢筒模板1和外侧覆膜木模板之间浇筑流道第三次混凝土；

第六步、施工外侧覆膜木模板至最后一次侧壁；

第七步、施工流道最后一次侧壁及顶板混凝土；

步骤D、采用常规施工方法拆除外模板；

步骤E、拆除内模支撑体系；拆除内模支撑体系时，分段分层拆除内钢筒模板1和型钢结构支撑架2；由于混凝土浇筑完成后，内钢筒模板1处理半密闭空间内，顶板是封闭的，操作空间狭小，因此需要依次分段分层拆除内钢筒模板1和型钢结构支撑架2。

该施工方法中，内模支撑体系采用内钢筒模板1加型钢结构支撑架2，外模板采用覆膜木模板的支模方式，对于风洞风流道圆变方扩散段这样各个截面尺寸均不相同，而且混凝土内表面平整度、曲率偏差等精度要求高的异形钢筋混凝土结构，采用该施工方法，内模采用经过精确设计的钢模板，可以满足施工精度的要求，同时，由于内钢筒模板1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；外膜采用普通木模板，满足精度的前提下可以节省施工成本，并且木模板搭建方便，施工较快，可以节约工期。为防止混凝土施工引起的模板变形，内钢筒模板1必须整体安装和加固，不能边安装边浇筑混凝土；因此，内模支撑体系在混凝土浇筑前一次安装完成，外侧覆膜木模板随混凝土浇筑分步情况分步施工，可以在竖直方向上实现分层施工，便于及时复核和把握施工精度。同时，采取四步浇筑混凝土，可有效防止因浇筑高度过大引起混凝土离析，同时，外模板可以多次周转使用，节省了施工成本。

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)

1.一种全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤A、对圆变方主扩散段的底板及其下部的结构支撑柱部分进行施工；

步骤A1、对结构支撑柱进行定位；

步骤A2、支设底板下部的木模板及结构支撑柱并绑扎底板钢筋；

步骤A3、浇筑底部结构混凝土；

步骤B、进行内模支撑体系的设计和施工，其中，内模支撑体系采用内钢筒模板(1)加型钢结构支撑架(2)的支撑结构；

步骤B1、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B2、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B3、进行内钢筒模板(1)和型钢结构支撑架(2)的定位安装；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；

步骤C、施工外模板和浇筑筒体部位混凝土；

步骤D、采用常规施工方法拆除外模板；

步骤E、拆除内模支撑体系。

2.根据权利要求1所述的全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法,其特征在于：所述步骤A1中，分别利用全站仪和水准仪对圆变方扩散段下部的结构支撑柱的水平投影位置和柱顶标高进行定位。

3.根据权利要求2所述的全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法,其特征在于：所述步骤A1中，对圆变方扩散段下部的结构支撑柱的水平投影位置和柱顶标高进行定位的方法为：

首先，利用高精度水准仪将已知基准点引测至建筑物附近，将基准点引至了塔吊支架上，并在塔吊支架上标示出±0.000的位置，即确定现场建筑物的首层地面的标高；

然后根据设计图纸计算底板各柱心标高，计算方法为：

首先计算出坡度i：

i＝△h/l

其中，△h为圆变方扩散段两端点的标高差，l为圆变方扩散段两端点之间的水平距离；

然后，根据坡度和相应的水平距离就可以计算出底板各柱的柱心标高和跨中的顶标高。

4.根据权利要求1所述的全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法,其特征在于：所述步骤B1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，通过虚拟拼模精确逐块模板尺寸数据，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。

5.根据权利要求1所述的全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法,其特征在于：所述步骤B1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。

6.根据权利要求1所述的全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法,其特征在于：所述步骤C中，外模板采用普通覆膜木模板。

7.根据权利要求6所述的全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法,其特征在于：步骤C中，分多次交替施工外模板和浇筑混凝土，外模板的支设与圆变方流道混凝土浇筑步骤保持一致，即每次外模板的支设高度为圆变方流道混凝土的浇筑高度；

具体施工方法为：

第一步、按照设计要求施工流道第一次混凝土；

第二步、施工外侧的覆膜木模板至第二次混凝土浇筑标高；

第三步、在内钢筒模板(1)和外侧覆膜木模板之间浇筑流道第二次混凝土；

第四步、施工外侧覆膜木模板至第三次混凝土浇筑标高；

第五步、在内钢筒模板(1)和外侧覆膜木模板之间浇筑流道第三次混凝土；

第六步、施工外侧覆膜木模板至最后一次侧壁；

第七步、施工流道最后一次侧壁及顶板混凝土。

8.根据权利要求1所述的全尺寸风洞圆变方扩散段主体结构施工方法,其特征在于：所述步骤E中，拆除内模支撑体系时，分段分层拆除内钢筒模板(1)和型钢结构支撑架(2)。