CN110778108B - 复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,包括如下步骤:搭设内网壳支撑体系;设置内网壳找形结构;安装内网壳衬模;绑扎内网壳钢筋;安装内网壳顶模;浇筑混凝土以形成内网壳结构;搭设外网壳支撑体系;设置外网壳找形结构;安装外网壳底模;安装外网壳衬模;绑扎外网壳钢筋;安装外网壳顶模;浇筑混凝土以形成外网壳结构;拆除所述外网壳顶模、所述外网壳底模、所述外网壳衬模、所述外网壳支撑体系、所述内网壳顶模、所述内网壳底模、所述内网壳衬模以及所述内网壳支撑体系。本发明利用衬模在浇筑的混凝土结构上形成所需的曲面造型,相对于现有利用木模板散拼能够保证施工质量,且施工速度快,有效地降低建造成本。

Description

复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工工程领域,特指一种复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法。
背景技术
建筑斜交网格结构是19世纪80年代起,在钢框架支撑结构发展推动下,逐步形成的一种新颖的钢结构体系或钢管混凝土结构体系。但目前,现浇多曲面斜交混凝土网格结构的设计及施工极为罕见,施工难度极大。
现浇多曲面斜交混凝土网格结构的施工重难点在于支撑脚手架工程及模板工程。现有的建造技术中常规的支撑架顶部支撑面多为平面,难以实现多曲面结构的空间曲面形态造型设计。斜交混凝土网格柱构件表面曲率多,侧面异形造型构造复杂,常规木模板散拼施工无法完全拟合异形结构复杂形态,无法保证施工质量、侧模稳定性能,散拼进度慢。另外较常用的定型化钢模板,进行异形复杂造型模具开模,工厂定制生产,周期慢,成本高,产生施工荷载大,现场调节不灵便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,解决现有的木模板散拼施工方法无法完全拟合异形结构复杂形状无法保证施工质量、侧模稳定性能以及散拼进度慢等的问题以及现有定型化钢模板存在的周期慢、成本高、施工荷载大以及现场调节不灵便等的问题。
实现上述目的的技术方案是:
本发明提供了一种复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,包括如下步骤:
搭设内网壳支撑体系;
于所述内网壳支撑体系之上设置内网壳找形结构,所述内网壳找形结构的曲率适配于待形成的内网壳结构的曲率;
于所述内网壳找形结构之上安装内网壳底模;
于所述内网壳底模之上安装内网壳衬模;
于所述内网壳底模之上并于所述内网壳衬模之间绑扎内网壳钢筋;
安装内网壳顶模,利用对拉螺栓紧固连接所述内网壳顶模和所述内网壳底模;
向所述内网壳顶模和所述内网壳底模之间浇筑混凝土以形成内网壳结构;
于所述内网壳顶模之上搭设外网壳支撑体系;
于所述外网壳支撑体系之上设置外网壳找形结构,所述外网壳找形结构的曲率适配于待形成的外网壳结构的曲率;
于所述外网壳找形结构之上安装外网壳底模;
于所述外网壳底模之上安装外网壳衬模;
于所述外网壳底模之上并与所述外网壳衬模之间绑扎外网壳钢筋;
安装外网壳顶模,利用对拉螺栓紧固连接所述外网壳顶模和所述底模;
向所述外网壳顶模和所述外网壳底模之间浇筑混凝土以形成外网壳结构;
拆除所述外网壳顶模、所述外网壳底模、所述外网壳衬模、所述外网壳支撑体系、所述内网壳顶模、所述内网壳底模、所述内网壳衬模以及所述内网壳支撑体系。
本发明采用在顶模和底模之间设置衬模,利用衬模占据斜交混凝土网格结构的镂空部位,在浇筑的混凝土成型后再将衬模拆除,就得到所需的异形镂空结构构造,也即多曲面斜交混凝土网格结构。利用衬模在浇筑的混凝土结构上形成所需的曲面造型,相对于现有利用木模板散拼能够保证施工质量,且施工速度快,有效地降低建造成本。相对于现有的定型化钢模板,衬模的制作简单,成本低,安装功效高,能够避免定型化钢模板难以周转多次使用造成大量的浪费的问题。
本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法的进一步改进在于,搭设内网壳支撑体系的步骤,包括:
提供立杆和径向水平杆,将所述立杆和径向水平杆支设于待形成的内网壳结构的投影位置,将所述径向水平杆沿投影位置径向布置,将所述立杆沿所述径向水平杆间隔布置,并与所述径向水平杆连接固定,且所述立杆的高度自投影位置的外缘至内部逐渐变高;
提供环向弧形杆,将所述环向弧形杆置于所述立杆和所述径向水平杆相交处,并将所述环向弧形杆与对应的所述立杆和所述径向水平杆连接固定;
提供水平剪刀撑和竖向剪刀撑,将所述水平剪刀撑置于所述环向弧形杆和所述径向水平杆连接所形成的平面内,并将所述水平剪刀撑与对应的所述环向弧形杆、所述径向水平杆以及所述立杆连接固定;将所述竖向剪刀撑置于所述立杆和所述径向水平杆连接所形成的平面内,并将所述竖向剪刀撑与对应的所述立杆、所述径向水平杆以及所述环向弧形杆连接固定。
本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法的进一步改进在于,设置内网壳找形结构的步骤,包括:
提供径向定位横杆,将所述径向定位横杆沿所述内网壳支撑体系的径向铺设并与所述内网壳支撑体系固定连接,且所述径向定位横杆的端部凸伸出所述内网壳支撑体系形成一定位端;
提供环向定位横杆,将所述环向定位横杆固定于所述径向定位横杆的定位端,且所述环向定位横杆的曲率与所述待形成的内网壳结构对应位置的曲率相适配;
提供径向多曲率龙骨,所述径向多曲率龙骨的曲率与所述待形成的内网壳结构对应位置的曲率相适配,将所述径向多曲率龙骨固定于所述环向定位横杆上;
提供斜向回撑杆,将所述斜向回撑杆垂直顶撑于所述径向多曲率龙骨的底部,且所述斜向回撑杆与所述内网壳支撑体系连接固定;
提供环向圆形次龙骨,将所述环向圆形次龙骨置于所述径向多曲率龙骨之上并与所述径向多曲率龙骨连接固定。
本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法的进一步改进在于,安装内网壳衬模时,将所述内网壳衬模贴合固定于所述内网壳底模之上,在所述内网壳衬模与所述内网壳底模之间有缝隙时,利用发泡性聚氨酯填塞缝隙;
于所述内网壳衬模的表面涂抹一层原子灰并打磨形成原子灰表层,再于所述原子灰表层之上涂刷一层脱模剂。
本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法的进一步改进在于,绑扎内网壳钢筋时,从底至顶分段绑扎;
在绑扎上部钢筋时,调整下部钢筋中主筋的弧度;
将上部钢筋中的箍筋套设于下部钢筋中主筋的顶部,而后将上部钢筋中的主筋与下部钢筋中对应的主筋对接,再将上部钢筋中的箍筋移动至设定的位置并与上部钢筋中对应的主筋固定连接。
本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法的进一步改进在于,安装内网壳顶模之前,于所述内网壳衬模的表面边缘贴设双面胶,利用双面胶密贴连接所述内网壳顶模。
本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法的进一步改进在于,在绑扎内网壳钢筋时,沿内网壳钢筋的设置区域敷设定向轨道,并将所述定向轨道的底部固定于所述内网壳底模的底部;
提供振捣棒,于所述振捣棒的侧部设置固定环,将所述振捣棒的固定环套设于对应的定向轨道上,使得提拉所述振捣棒时,通过所述固定环和所述定向轨道对所述振捣棒的移动进行导向;
浇筑内网壳结构的混凝土时,通过所述振捣棒对混凝土进行振捣以确保密实。
本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法的进一步改进在于,搭设外网壳支撑体系时,将所述外网壳支撑体系上对应所述内网壳衬模的杆件穿过所述内网壳衬模并与所述内网壳支撑体系连接固定。
本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法的进一步改进在于,在绑扎外网壳钢筋时,沿外网壳钢筋的设置区域敷设定向轨道,并将所述定向轨道的底部固定于所述外网壳底模的底部;
提供振捣棒,于所述振捣棒的侧部设置固定环,将所述振捣棒的固定环套设于对应的定向轨道上,使得提拉所述振捣棒时,通过所述固定环和所述定向轨道对所述振捣棒的移动进行导向;
浇筑外网壳结构的混凝土时,通过所述振捣棒对混凝土进行振捣以确保密实。
本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法的进一步改进在于,所述外网壳顶模采用多曲率玻璃钢模板,制作所述多曲率玻璃钢模板时,于所述多曲率玻璃钢模板内靠近表面处嵌设弧形加强板。
附图说明
图1为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中内网壳结构的立体结构示意图。
图2为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中外网壳结构的立体结构示意图。
图3为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中内网壳支撑体系的俯视图。
图4为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中内网壳支撑体系的部分剖视图。
图5至图6为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中内网壳支撑体系搭设过程的分解步骤示意图。
图7至图8为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中内网壳找形结构搭设过程的分解步骤示意图。
图9为图8中部分结构的放大示意图。
图10为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中铺设径向找形木方的结构示意图。
图11为图10中部分结构的放大示意图。
图12为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中安装内网壳底模的结构示意图。
图13为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中安装内网壳衬模的结构示意图。
图14为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中内网壳衬模的结构示意图。
图15为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中安装内网壳钢筋以及内网壳顶模的结构示意图。
图16为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中内网壳钢筋的解密示意图。
图17为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中内网壳钢筋绑扎的节点处的结构示意图。
图18为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中加固内网壳顶模的结构示意图。
图19为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中振捣棒的结构示意图。
图20为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中安装外网壳衬模以及外网壳顶模的结构示意图。
图21为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中外网壳顶模的结构示意图。
图22为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法中加固外网壳顶模的结构示意图。
图23为本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参阅图1,本发明提供了一种复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,用于施工形成整体类似半球形内部设有类似菱形的镂空结构的斜交混凝土网格结构,参阅图2,该斜交混凝土网格结构有内外两层,本发明提供的施工方法用于实现该多曲面的球壳体形的异形结构的施工,具有高效率,低成本且高质量的优点。本发明采用常规材料构件多曲面空间球壳结构的整体形状,用菱形的注塑衬模反向塑型复杂镂空形态混凝土,还提高了复杂线条狭小空间的混凝土振捣质量。下面结合附图对本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法进行说明。
参阅图23,显示了本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法的流程图。下面结合图23,对本发明复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法进行说明。
如图23所示,本发明的复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,包括如下步骤:
执行步骤S101,搭设内网壳支撑体系;接着执行步骤S102;
执行步骤S102,于内网壳支撑体系之上设置内网壳找形结构,内网壳找形结构的曲率适配于待形成的内网壳结构的曲率;接着执行步骤S103;
执行步骤S103,于内网壳找形结构之上安装内网壳底模;接着执行步骤S104;
执行步骤S104,于内网壳底模之上安装内网壳衬模;接着执行步骤S105;
执行步骤S105,于内网壳底模之上并于内网壳衬模之间绑扎内网壳钢筋;接着执行步骤S106;
执行步骤S106,安装内网壳顶模,利用对拉螺栓紧固连接内网壳顶模和内网壳底模;向内网壳顶模和内网壳底模之间浇筑混凝土以形成内网壳结构;接着执行步骤S107;
执行步骤S107,于内网壳顶模之上搭设外网壳支撑体系;接着执行步骤S108;
执行步骤S108,于外网壳支撑体系之上设置外网壳找形结构,外网壳找形结构的曲率适配于待形成的外网壳结构的曲率;接着执行步骤S109;
执行步骤S109,于外网壳找形结构之上安装外网壳底模;接着执行步骤S110;
执行步骤S110,于外网壳底模之上安装外网壳衬模;于外网壳底模之上并与外网壳衬模之间绑扎外网壳钢筋;接着执行步骤S111;
执行步骤S111,安装外网壳顶模,利用对拉螺栓紧固连接外网壳顶模和底模;向外网壳顶模和外网壳底模之间浇筑混凝土以形成外网壳结构;接着执行步骤S112;
执行步骤S112,拆除模板及支撑体系;拆除外网壳顶模、外网壳底模、外网壳衬模、外网壳支撑体系、内网壳顶模、内网壳底模、内网壳衬模以及内网壳支撑体系。
本发明的施工方法通过上述施工步骤实现了多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工,利用内网壳支撑体系作为支撑基础,支撑了双层斜交混凝土网格结构的模架体系,在内网壳支撑体系上设置了内网壳找形结构,利用内网壳找形结构形成于结构相适配的曲率,以完整贴合的方式支撑内网壳底模。在内网壳底模之上设置内网壳衬模,在浇筑好内网壳结构之后通过拆除该内网壳衬模,就在内网壳结构内形成对应形状的镂空结构,施工简便,且所需形状成型质量高,特别是对于镂空结构内侧面具有多曲面的情况,相比现有的木模板散拼找形,成型质量好,且施工简便,相比于定型化钢模板,具有难度小,成本低等的优势。本发明的施工方法将外网壳结构的模架体系直接坐落在内网壳模架体系之上,在内网壳模架体系未拆除之前,施工好外网壳结构,而后再一起拆除,简化了施工步骤,且整体建造技术极大的缩短了施工工期,降低了建造成本。
如图1和图2所示,本发明所需建成的复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构包括内网壳结构10a和外网壳结构10b,该内网壳结构10a和外网壳结构10b均为斜交混凝土网格结构,整体呈半球体状,顶部具有一个开口,在内部形成有多个类似菱形的镂空结构,该镂空结构的边缘为弧形,具有多曲率变化。在内网壳结构10a和外网壳结构10b的底部设置有支撑座11,该支撑座11包括有多个支柱111、设置于支柱111之上的内圈梁112和外圈梁113以及支撑连接在内圈梁112和外圈梁113之间的横撑梁114,多个支柱111成圆形布设,支撑于对应的内圈梁112和外圈梁113的底部。内网壳结构10a坐落在内圈梁112之上,外网壳结构10b坐落在外圈梁113上,该内网壳结构10a和外网壳结构10b采用现浇施工。
在一种具体实施方式中,如图3至图5所示,步骤S101,搭设内网壳支撑体系20,包括:提供立杆21和径向水平杆22,将立杆21和径向水平杆22支设于待形成的内网壳结构的投影位置,将径向水平杆22沿投影位置径向布置,将立杆21沿径向水平杆22间隔布置,并与径向水平杆22连接固定,且立杆21的高度自投影位置的外缘至内部逐渐变高;提供环向弧形杆23,将环向弧形杆23置于立杆21和径向水平杆22相交处,并将环向弧形杆23与对应的立杆21和径向水平杆22连接固定;结合图6所示,提供水平剪刀撑24和竖向剪刀撑25,将水平剪刀撑24置于环向弧形杆23和径向水平杆22连接所形成的平面内,并将水平剪刀撑24与对应的环向弧形杆23、径向水平杆22以及立杆21连接固定;将竖向剪刀撑25置于立杆21和径向水平杆22连接所形成的平面内,并将竖向剪刀撑25与对应的立杆21、径向水平杆22以及环向弧形杆23连接固定。
较佳地,环向弧形杆23呈闭合的圆形结构,利用环向弧形杆23将位于同一环上的多个立杆连接在一起,而且还与该立杆对应连接的径向水平杆22也固定连接。环向弧形杆23还沿着立杆21的高度方向间隔设置。利用环向弧形杆23将立杆21和径向水平杆22连接成整体,提高内网壳支撑体系20的整体稳定性以及整体强度。
具体地,内网壳支撑体系20采用钢管脚手架搭设而成,整体呈圆形塔楼状布置,平面由环向弧形杆23与径向水平杆22相交,环向为半径递增的同心圆,径向是以圆心为交点,按同一角度均分。其中的环向弧形杆23根据所在位置的圆形半径,采用弯管机冷弯形成对应的弧度,而立杆21、径向水平杆22、水平剪刀撑24以及竖向剪刀撑25均采用平直的钢管。在设置水平剪刀撑24时,为避免因折角断开,在不满足跨距的情况下,需要进行增设,以保证连续性。
内网壳支撑体系20的大小根据所需支撑的内网壳结构10a的大小设定。在本实施例中,内网壳支撑体系20总高度为23.7m,半径30m,置于建筑结构的一层楼板上,为避免荷载过大,在该一层楼板的底部采用回撑结构进行加固,该回撑结构较佳采用钢管脚手架,设置在内网壳支撑体系20的投影正下方。优选地,内网壳支撑体系20采用扣件式钢管脚手架,步距1200mm,环向间距800mm,纵向间距最外侧为1200mm,最内侧700mm,立杆底部200mm处设置扫地杆,最顶两步距加密两道水平杆。
为进一步加强内网壳支撑体系20的受力稳定性,结合图4所示,在内网壳支撑体系20的中心搭设方形架体20',方形架体20'的横纵间距为1200mm×1200mm,步距1200mm,与内网壳支撑体系20互相拉结3跨。
内网壳支撑体系20上的水平剪刀撑4跨×4跨,每5步布置一道,竖向剪刀撑5步5跨,架体外侧周边及内部纵横5跨4步布置。
架体外侧周边及内部纵横5跨4步从底至上设置连续竖向剪刀撑,架体扫地杆及顶部、中部4步设置水平剪刀撑4×4跨,因架体为圆形架体,为保证剪刀撑无因折角而断开,水平剪刀撑拉通布置,在遇到不满足4×4跨的情况,增设钢管扣件搭接,使其满足构造要求。
在一种具体实施方式中,如图7和图8所示,步骤S102中设置内网壳找形结构,包括:提供径向定位横杆41,将径向定位横杆41沿内网壳支撑体系20的径向铺设并与内网壳支撑体系20固定连接,且径向定位横杆41的端部凸伸出内网壳支撑体系20形成一定位端;提供环向定位横杆42,将环向定位横杆42固定于径向定位横杆41的定位端,且环向定位横杆42的曲率与待形成的内网壳结构对应位置的曲率相适配;提供径向多曲率龙骨43,径向多曲率龙骨43的曲率与待形成的内网壳结构对应位置的曲率相适配,将径向多曲率龙骨43固定于环向定位横杆42上;提供斜向回撑杆44,将斜向回撑杆44垂直顶撑于径向多曲率龙骨43的底部,且斜向回撑杆44与内网壳支撑体系20连接固定;提供环向圆形次龙骨45,将环向圆形次龙骨45置于径向多曲率龙骨43之上并与径向多曲率龙骨43连接固定。
较佳地,环向定位横杆42作为曲面找形的第一步,该环向定位横杆42根据所在位置的圆形定位半径,采用弯管机冷弯形成对应的弧度,一般需要3至4次反复冷弯。该环向定位横杆42沿径向水平22从下至上均布布置,并与立杆21通过径向定位横杆41拉结固定,该环向定位横杆42伸出最外侧的立杆21一定距离,环向定位横杆42呈闭合的圆形结构,其将受到的作用力沿圆周均匀地传递给径向定位横杆41以及立杆21。结合图4所示,该环向定位横杆42形成类似球形的支撑曲面20a,用于支撑后续安装的结构。
为加强径向定位横杆41的稳定性,将径向定位横杆41沿内网壳支撑体系20的立杆21的径向,每上下步距间靠着结构外侧均设置一道,将径向定位横杆41至少与靠外侧的3根立杆21采用扣件固定,并伸出最外侧立杆不小于250mm。
径向多曲率龙骨43和环向圆形次龙骨45为曲面找形的第二步和第三步,根据所在位置的竖向定位弧度和圆形定位半径,采用弯管机冷弯的双钢管,其中的环向圆形次龙骨45沿环向从下往上间距300mm均布布置。为确保径向多曲率龙骨43受力均匀不变形,沿该径向多曲率龙骨43以间距500mm进行斜向回撑杆44的布置,斜向回撑杆44的可调顶托442与径向多曲率龙骨43的底部垂直连接固定,由于径向多曲率龙骨43的双钢管之间为扣件连接,且存在一定间距,故可调顶托需定制加大处理。斜向回撑杆44的斜杆441与立杆拉结不少于3道。
该内网壳找形结构整体受到的荷载通过环向圆形次龙骨45均匀地传递给径向多曲率龙骨43,再由径向多曲率龙骨43传递给环向定位横杆42和径向定位横杆41以及斜向回撑杆44,进而传递给立杆21,增强整体的受力稳定性。
在一种具体实施方式中,如图10至图12所示,步骤S103,于内网壳找形结构之上安装内网壳底模31,包括:于环向圆形次龙骨45之上铺设固定径向找形木方46,而后在径向找形木方46之上铺设固定内网壳底模31。
该径向找形木方46的曲率与待形成的内网壳结构内表面的曲率相适配。较佳地,径向找形木方46采用50mm*80mm的木方,并利用压刨机压刨成所需的曲率形状,且需保持厚度一致,径向找形木方46的厚度方向垂直于环向圆形次龙骨45,径向找形木方46呈径向放射状布置,间距小于200mm,利用钢钉固定连接环向圆形次龙骨45。
在设置完径向找形木方46之后,结合图11所示,可在径向找形木方46之上铺设内网壳底模31,该内网壳底模31的曲率适配于待形成的内网壳结构内表面的曲率,该内网壳底模31贴合于径向找形木方46之上,利用钢钉将内网壳底模31与径向找形木方46连接固定。内网壳底模31采用12mm厚的胶合木模板,裁剪成300mm×600mm后,横向满铺固定于径向找形木方46。在内网壳结构表面预留有隐藏灯具的凹槽,在内网壳底模31安装完成后,根据灯槽走势放出灯槽控制线,将木质灯光线条粗安装,从径向找形木方46的一侧利用自攻螺丝固定。为了确保浇筑的混凝土结构表面顺滑,不挂浆或不规则凸起凹陷等,木质灯光线条安装完成后,于内网壳底模31的接缝处进行二次处理,本实施例中拼缝处采用原子灰填塞并打磨光滑,而后统一涂刷一道水性脱模剂。
在一种具体实施方式中,如图13和图14所示,步骤S104,于内网壳底模之上安装内网壳衬模,包括:依据所需形成镂空部位的位置在内网壳底模31之上安装内网壳衬模33。该内网壳衬模33是一种多曲率轻质硬体模板,表面为4mm厚玻璃钢,内部注塑发泡型聚氨酯填充物。该内网壳衬模33根据设计三维模板,采用CNC数控雕刻,形成多曲面菱形衬模母模,再通过翻模重复注塑聚氨酯以及玻璃钢材料制成。
在安装内网壳衬模33时,通过精密控制其纵向中轴线、顶点标高、底点标高来精确定位。可在内网壳衬模33的底部设置临时固定结构,利用临时固定结构将内网壳衬模33临时固定于内网壳底模31之上,在后续的内网壳钢筋34绑扎好后,可将临时固定结构拆除,利用内网壳钢筋34即可夹住内网壳衬模33了。
进一步地,安装内网壳衬模33时,将内网壳衬模33贴合固定于内网壳底模31之上,在内网壳衬模33与内网壳底模31之间有缝隙时,利用发泡性聚氨酯填塞缝隙;于内网壳衬模33的表面涂抹一层原子灰并打磨形成原子灰表层,再于原子灰表层之上涂刷一层脱模剂。
本发明利用内网壳衬模设置在内网壳的模板之内,浇筑混凝土之后再将该内网壳衬模拆除以形成所需的镂空结构造型,具有成型效果好的优势,在制作内网壳衬模时,可根据所需造型的曲率精确地制得对应的衬模,相比于现有木模板散拼以及定制化钢模,能够极大的节省施工成本降低施工难度,且成型质量及效果佳。
在一种具体实施方式中,步骤S105,如图15至图17所示,绑扎内网壳钢筋包括,在内网壳钢筋34绑扎时,从底至顶分段绑扎。结合图1所示,内网壳结构10a上除镂空结构之外,其余的混凝土结构呈斜交混凝土柱的形状,内网壳钢筋34设置于斜交混凝土柱内,绑扎内网壳钢筋34时其施工空间位于相邻的内网壳衬模33之间,施工空间狭小,且该斜交混凝土柱为不规则的变截面,相应地内网壳钢筋34也为变截面不规则的多曲率复杂编织状钢筋网。绑扎最底部的内网壳钢筋34时,可先将内网壳钢筋34中的箍筋安放到设定位置,而后在箍筋中穿插主筋,将主筋依据内网壳结构的曲率进行位置调整,固定连接好底部的主筋和箍筋之后,在主筋之间设置拉钩筋。而后在绑扎上部钢筋时,调整下部钢筋中主筋的弧度,使其与待形成的内网壳结构的曲率相一致,而后将上部钢筋中的箍筋套设于下部钢筋中主筋的顶部,而后将上部钢筋中的主筋与下部钢筋中对应的主筋对接,再将上部钢筋中的箍筋移动至设定的位置并与上部钢筋中对应的主筋固定连接。固定好主筋和箍筋之后,在主筋之间拉结连接拉钩筋。
具体地,结合图16所示,在对应的内网壳钢筋34的绑扎空间设置有方形闭合的箍筋342,主筋341沿箍筋342周缘间隔设置。还设置有U型开口箍,该U型开口箍、主筋241以及箍筋342的曲率随着标高不断变化。为精确的进行内网壳钢筋的放样工作,根据设计模型,按照分布截面,进行混凝土截面的剖切出图,确定斜柱变截面钢筋中的主筋、箍筋、U型开口筋、拉钩筋的排距、形状。为复合现场安装条件,在施工时,下部钢筋绑扎时预留好与上部钢筋连接的部分,在上部钢筋绑扎时,将下部钢筋的预留部分的曲率调整好,确保与整体弧度一致,而后将箍筋套在该预留部分上,再将上部钢筋与下部钢筋对接,而后将箍筋上移到设定位置,在安装钢筋时,在钢筋与对应的内网壳衬模33之间安装钢筋保护层垫片,避免浇筑混凝土时产生露筋的现象。相邻的主筋341之间通过套筒连接。
进一步地,结合图16所示,内网壳钢筋34的两侧设置有部分置于内网壳衬模33之上的部分,该部分处用于形成凸伸在镂空部位处的侧壁,该侧壁为多曲率造型,在该部分处设置有构造筋和开口箍,开口箍围设构造筋设置,且开口箍的开口处的两个钢筋端部伸入到箍筋342内。
结合图17所示,在内网壳钢筋34绑扎好后,在交叉节点处,额外增设加强筋343和加强箍344,将加强筋343设于交叉节点的两侧,将加强箍344箍设在加强筋344以及绑扎好的内网壳钢筋笼上,利用加强筋343和加强箍344提高交叉节点的强度。
在一种具体实施方式中,绑扎内网壳钢筋34时,结合图19所示,沿内网壳钢筋34的设置区域敷设定向轨道61,并将定向轨道61的底部固定于内网壳底模31的底部;提供振捣棒62,于振捣棒62的侧部设置固定环63,将振捣棒62的固定环63套设于对应的定向轨道61上,使得提拉振捣棒61时,通过固定环63和定向轨道61对振捣棒61的移动进行导向。设置的定向轨道及振捣棒用于在浇筑内网壳结构的混凝土时,通过振捣棒62对混凝土进行振捣以确保密实。
设置定向轨道61时,将定向轨道61设置在内网壳钢筋34内间隙较大的位置处,以方便后续振捣棒62的移动。具体地,定向轨道61采用钢缆绳,该钢缆绳的底端可与内网壳钢筋34的底部固定连接,还可以在内网壳底模31的底部设置拉钩以勾住该钢缆绳的底端。固定环63可以采用孔径大于定向轨道61的直径的螺母,将螺母焊接固定在振捣棒62上。
在一种具体实施方式中,结合图18所示,安装内网壳顶模之前,于内网壳衬模33的表面边缘贴设双面胶,利用双面胶密贴连接内网壳顶模32。利用双面胶将内网壳衬模33与内网壳顶模32紧密贴合,既起到连接固定的作用,又起到了密封的作用,避免浇筑的混凝土进入到内网壳衬模33的表面。较佳地,双面胶厚度采用1.5mm,以保证内网壳顶模32紧固时于内网壳衬模33贴合无缝隙。
具体地,内网壳顶模32与内网壳底模31材质一致。内网壳顶模32作用内网壳结构的最终曲面找形,该内网壳顶模32采用径向加固木方、环向圆形加固龙骨以及三段式对拉螺栓固定,径向加固木方与径向找形木方46的压刨方式一致,环向圆形加固龙骨与环向圆形次龙骨45的材质及加工方式一致,结合图18所示,将径向加固木方沿径向间隔铺设固定与内网壳顶模32之上,采用钉子固定连接内网壳顶模32和径向加固木方,将环向圆形加固龙骨设于径向加固木方上,利用三段式对拉螺栓贯穿内网壳顶模32和外网壳底模31,进而拉紧固定环向圆形加固龙骨和环向圆形次龙骨45。为确保混凝土成型后螺杆孔排列真气,凹孔棱角清洗圆滑,浇筑出来成型效果规则,将三段式对拉螺栓按混凝土斜柱截面,设置在横向间距d/3处,d为斜柱最小截面宽度,纵向间距300mm,外侧均套有PVC套管。
步骤S110中,内网壳的混凝土浇筑采用分段浇筑的方式,相应地,内网壳顶模32也采用分段安装,根据结构的特点,在竖向共分9段浇筑,施工缝设置在每个菱形网格的底角处,不留竖向施工缝,也即环向浇筑成整体。在安装好一段内网壳顶模32后,向该内网壳顶模32和内网壳底模31之间浇筑一段混凝土,为提高混凝土的密实度,浇筑混凝土时,利用预先设置的振捣棒62对混凝土进行振捣,该振捣棒62在振捣的过程中,人工拉动振捣棒62向上沿着定向轨道61移动,缓慢的将振捣棒62从浇筑的混凝土底部上拉到混凝土的顶部,确保混凝土密实,振捣棒62拉倒混凝土的顶部以便于对后续浇筑的混凝土进行振捣。通过设置的定向轨道61使得振捣棒62在狭小的钢筋密集的空间内能够移动自如,解决了在钢筋密集区后续难以插入振捣棒的问题。且设置的定向轨道61能够确保将振捣棒62取出,使得振捣棒62可有效的回收利用,而不会发生振捣棒62在密集的钢筋区域内难以取出的现象。
为提高振捣密实的效果,在每一个纵向单元网格结构端面需要设置至少3个振捣棒,每一振捣棒均通过固定环滑设在对应的定向轨道上,该定向轨道在内网壳钢筋34绑扎过程中可进行接长,从而该定向轨道61可沿着内网壳底模31的底部一直设置的顶部。在设置振捣棒时,保证振捣棒与对应的内网壳衬模33之间最小距离大于500mm,避免过振引起内网壳衬模产生较大形变。
较佳地,内网壳钢筋34的分段绑扎与内网壳混凝土分段浇筑同步进行,也即先绑扎一段内网壳钢筋34,而后敷设对应的内网壳顶模32,并对应浇筑一段混凝土,而后在进行下一段的内网壳钢筋34的绑扎、内网壳顶模32的安装以及混凝土的浇筑。
在一种具体实施方式中,搭设外网壳支撑体系时,将外网壳支撑体系上对应内网壳衬模的杆件穿过内网壳衬模并与内网壳支撑体系连接固定。外网壳支撑体采用钢管脚手架,其结构与内网壳支撑体系的结构相同,该外网壳支撑体系坐落在内网壳顶模32之上。为提高外网壳支撑体系的稳定性,将外网壳支撑体系的立杆部分穿过内网壳衬模33而与内网壳支撑体系连接固定,另外的部分支设在内网壳顶模32上的环向圆形加固龙骨上。较佳地,在一个内网壳衬模33内穿过的立杆至少有6根。将内网壳支撑体系与外网壳支撑体系连接成整体,能够提高支护结构的稳定性。
在一种具体实施方式中,如图20至图22所示,步骤S108至步骤S110与内网壳的施工步骤相一致,也即外网壳找形结构与内网壳找形结构相同,施工方法也相同,外网壳底模51与内网壳底模31的结构相同,施工方法也相同,外网壳衬模53与内网壳衬模33的制作方法相同,施工方法也相同,外网壳钢筋54与内网壳钢筋34的安装的结构相同,且施工方法也相同,具体可参见内网壳施工部分的描述,在此不再赘述。
同样地,为确保外网壳浇筑混凝土密实,在绑扎外网壳钢筋时,沿外网壳钢筋的设置区域敷设定向轨道,并将定向轨道的底部固定于外网壳底模的底部;提供振捣棒,于振捣棒的侧部设置固定环,将振捣棒的固定环套设于对应的定向轨道上,使得提拉振捣棒时,通过固定环和定向轨道对振捣棒的移动进行导向;浇筑外网壳结构的混凝土时,通过振捣棒对混凝土进行振捣以确保密实。
在一种具体实施方式中,如图20至图22所示,外网壳顶模52采用多曲率玻璃钢模板,制作多曲率玻璃钢模板时,于多曲率玻璃钢模板内靠近表面处嵌设弧形加强板。
具体地,外网壳顶模52的形状适配于相邻的外网壳衬模53之间的空间的形状,该外网壳顶模52的加工工艺与外网壳衬模及内网壳衬模的工艺相同,该外网壳顶模52整体玻璃钢厚度为10mm,其四周边沿有部分搭接在外网壳衬模53上,该搭接的长度为250mm。外网壳顶模52的外表面嵌入80mm×3mm弧形钢板作为背楞,并沿周边200mm处设置规则的木工螺栓孔,作为与外网壳衬模临时固定点位。
外网壳顶模52安装时,外侧均匀间隔300mm布置环向圆形加固龙骨与三段式对拉螺栓作为外网壳双层模板加固。外网壳结构的混凝土浇筑施工方法与内网壳结构的混凝土施工方法相同,也即分段施工。外网壳顶模52也采用分段施工的方法。
为保证上下浇筑的混凝土结构施工缝处质量,外网壳顶模52的底部向下设置有延伸加固板,通过该延伸加固板贴设于对应的外网壳顶模及外网壳衬模上,提高施工缝处的混凝土成型质量。
本发明的施工方法,用于解决现有脚手架支撑体系成矩形方阵,难以实现球壳类结构多曲率造型设计;还用于解决普通木质模板拼装找形及定型化钢模板,存在的难度大,吊装难度高,安装功效低以及难以周转使用的问题;还用于解决狭小科工局造型纵筋多方向交叉混凝土难以振捣密实的问题。本发明的施工方法,适用于异形多曲率镂空的斜交混凝土网格结构施工,设计了异形脚手架支撑体系,增加特殊的连接构造,实现了异形空间多曲面混凝土型态找形与施工。提供了一种异形镂空结构的施工技术,通过双层模板对拉,在异形镂空部位按照定制异形注塑衬模,待混凝土浇筑后予以拆除,实现斜交网格体异形镂空结构构造,通过预埋混凝土多点提升振捣装置,使得振捣棒在混凝土变截面变化以及钢筋间距密集的情况下,能够定向提升振捣,确保狭小空间内混凝土振捣密实。
本发明在支撑体系、找形结构、模板体系的设计和施工均采用常规普通材料,通过简易的加工方法和施工工法,实现大型斜交网格现浇混凝土结构的模架体系,并在钢筋绑扎、混凝土浇筑施工工艺进行了优化和创新,形成了复杂多曲面异型形态斜交混凝土网格结构的整体建造技术,极大的缩短了施工工期,有效的降低了建造成本,极高的提升了施工质量,具有极高的推广应用价值。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明,本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而,实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定,本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,其特征在于,包括如下步骤:
搭设内网壳支撑体系;
于所述内网壳支撑体系之上设置内网壳找形结构,所述内网壳找形结构的曲率适配于待形成的内网壳结构的曲率;
于所述内网壳找形结构之上安装内网壳底模;
于所述内网壳底模之上安装内网壳衬模;
于所述内网壳底模之上并于所述内网壳衬模之间绑扎内网壳钢筋;
安装内网壳顶模,利用对拉螺栓紧固连接所述内网壳顶模和所述内网壳底模;
向所述内网壳顶模和所述内网壳底模之间浇筑混凝土以形成内网壳结构;
于所述内网壳顶模之上搭设外网壳支撑体系;
于所述外网壳支撑体系之上设置外网壳找形结构,所述外网壳找形结构的曲率适配于待形成的外网壳结构的曲率;
于所述外网壳找形结构之上安装外网壳底模;
于所述外网壳底模之上安装外网壳衬模;
于所述外网壳底模之上并与所述外网壳衬模之间绑扎外网壳钢筋;
安装外网壳顶模,利用对拉螺栓紧固连接所述外网壳顶模和所述底模;
向所述外网壳顶模和所述外网壳底模之间浇筑混凝土以形成外网壳结构;
拆除所述外网壳顶模、所述外网壳底模、所述外网壳衬模、所述外网壳支撑体系、所述内网壳顶模、所述内网壳底模、所述内网壳衬模以及所述内网壳支撑体系。
2.如权利要求1所述的复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,其特征在于,搭设内网壳支撑体系的步骤,包括:
提供立杆和径向水平杆,将所述立杆和径向水平杆支设于待形成的内网壳结构的投影位置,将所述径向水平杆沿投影位置径向布置,将所述立杆沿所述径向水平杆间隔布置,并与所述径向水平杆连接固定,且所述立杆的高度自投影位置的外缘至内部逐渐变高;
提供环向弧形杆,将所述环向弧形杆置于所述立杆和所述径向水平杆相交处,并将所述环向弧形杆与对应的所述立杆和所述径向水平杆连接固定;
提供水平剪刀撑和竖向剪刀撑,将所述水平剪刀撑置于所述环向弧形杆和所述径向水平杆连接所形成的平面内,并将所述水平剪刀撑与对应的所述环向弧形杆、所述径向水平杆以及所述立杆连接固定;将所述竖向剪刀撑置于所述立杆和所述径向水平杆连接所形成的平面内,并将所述竖向剪刀撑与对应的所述立杆、所述径向水平杆以及所述环向弧形杆连接固定。
3.如权利要求1所述的复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,其特征在于,设置内网壳找形结构的步骤,包括:
提供径向定位横杆,将所述径向定位横杆沿所述内网壳支撑体系的径向铺设并与所述内网壳支撑体系固定连接,且所述径向定位横杆的端部凸伸出所述内网壳支撑体系形成一定位端;
提供环向定位横杆,将所述环向定位横杆固定于所述径向定位横杆的定位端,且所述环向定位横杆的曲率与所述待形成的内网壳结构对应位置的曲率相适配;
提供径向多曲率龙骨,所述径向多曲率龙骨的曲率与所述待形成的内网壳结构对应位置的曲率相适配,将所述径向多曲率龙骨固定于所述环向定位横杆上;
提供斜向回撑杆,将所述斜向回撑杆垂直顶撑于所述径向多曲率龙骨的底部,且所述斜向回撑杆与所述内网壳支撑体系连接固定;
提供环向圆形次龙骨,将所述环向圆形次龙骨置于所述径向多曲率龙骨之上并与所述径向多曲率龙骨连接固定。
4.如权利要求1所述的复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,其特征在于,安装内网壳衬模时,将所述内网壳衬模贴合固定于所述内网壳底模之上,在所述内网壳衬模与所述内网壳底模之间有缝隙时,利用发泡性聚氨酯填塞缝隙;
于所述内网壳衬模的表面涂抹一层原子灰并打磨形成原子灰表层,再于所述原子灰表层之上涂刷一层脱模剂。
5.如权利要求1所述的复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,其特征在于,绑扎内网壳钢筋时,从底至顶分段绑扎;
在绑扎上部钢筋时,调整下部钢筋中主筋的弧度;
将上部钢筋中的箍筋套设于下部钢筋中主筋的顶部,而后将上部钢筋中的主筋与下部钢筋中对应的主筋对接,再将上部钢筋中的箍筋移动至设定的位置并与上部钢筋中对应的主筋固定连接。
6.如权利要求1所述的复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,其特征在于,安装内网壳顶模之前,于所述内网壳衬模的表面边缘贴设双面胶,利用双面胶密贴连接所述内网壳顶模。
7.如权利要求1所述的复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,其特征在于,在绑扎内网壳钢筋时,沿内网壳钢筋的设置区域敷设定向轨道,并将所述定向轨道的底部固定于所述内网壳底模的底部;
提供振捣棒,于所述振捣棒的侧部设置固定环,将所述振捣棒的固定环套设于对应的定向轨道上,使得提拉所述振捣棒时,通过所述固定环和所述定向轨道对所述振捣棒的移动进行导向;
浇筑内网壳结构的混凝土时,通过所述振捣棒对混凝土进行振捣以确保密实。
8.如权利要求1所述的复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,其特征在于,搭设外网壳支撑体系时,将所述外网壳支撑体系上对应所述内网壳衬模的杆件穿过所述内网壳衬模并与所述内网壳支撑体系连接固定。
9.如权利要求1所述的复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,其特征在于,在绑扎外网壳钢筋时,沿外网壳钢筋的设置区域敷设定向轨道,并将所述定向轨道的底部固定于所述外网壳底模的底部;
提供振捣棒,于所述振捣棒的侧部设置固定环,将所述振捣棒的固定环套设于对应的定向轨道上,使得提拉所述振捣棒时,通过所述固定环和所述定向轨道对所述振捣棒的移动进行导向;
浇筑外网壳结构的混凝土时,通过所述振捣棒对混凝土进行振捣以确保密实。
10.如权利要求1所述的复杂空间多曲面双层斜交混凝土网格结构的施工方法,其特征在于,所述外网壳顶模采用多曲率玻璃钢模板,制作所述多曲率玻璃钢模板时,于所述多曲率玻璃钢模板内靠近表面处嵌设弧形加强板。
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