CN112031400B - 一种混凝土穹顶结构模板施工方法 - Google Patents

一种混凝土穹顶结构模板施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混凝土穹顶结构模板施工方法，包括如下步骤：对模架进行设计排布，得到模架设计排布图；根据模架设计排布图，确定穹顶中心点位置，并进行施工放线，以确定立杆点位；根据所确定的立杆点位进行模架搭设，模架搭设包括进行立杆的搭设和水平杆的连接，其中，立杆呈环向放射性布置，并且立杆由穹顶中心向外随着半径的增大逐级加密；在立杆上设置剪刀撑；安装顶部模板支撑龙骨；在顶部模板支撑龙骨上安装经向次龙骨；进行模板安装，其中，进行模板安装包括采用整张模板与弧形三角模板拼接的方式，由下至上逐一安装模板，模板安装完成后，拼缝位置进行嵌缝处理；浇筑穹顶结构混凝土；以及当混凝土浇筑完成后，进行拆模操作。

Description

一种混凝土穹顶结构模板施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种混凝土穹顶结构模板施工方法。
背景技术
近年来随着建筑技术的发展及人们对建筑审美的不断变化，建筑结构随之出现各种新颖的造型。目前国内出现越来越多的混凝土穹顶结构，例如：影厅、剧场、展厅、宗教场所等，穹顶混凝土结构表面为球状弧面。
专利CN111441525A公开了一种大跨度穹顶支撑龙骨模架连接系统，包括支撑系统、龙骨系统和面板系统；支撑系统包括混凝土垫层和轮扣式模架；龙骨系统包括弧形主龙骨与次龙骨；面板系统包括板厚控制器和用于混凝土浇筑的箱型模具，箱型模具包括竹胶板材质的模板。该专利还公开了一种大跨度穹顶支撑龙骨模架连接系统的施工方法。
专利CN102644373B公开了一种配模及施工缝留置；内外模板均采用放大样方式现场预制、分段组拼，每一段的高度根据胶合板的规格确定穹顶的弧长，混凝土水平缝施工留置位置同穹顶半球外模板高度一致；外模与内模之间通过对拉螺栓连接，在每一段混凝土浇筑时，防止一定规格的木方留置施工缝；制作分模板背楞；配置弧形面板及模板安装。该方法内外模板均采用放大样方式现场预制、分段组拼，内模一次组拼安装到顶，外模与混凝土分段施工，模板周转使用。
专利CN110905113A公开了大跨度混凝土穹顶结构施工方法，包括如下步骤：一、将混凝土穹顶结构施工分成第一、二、三、四、五和六施工段混凝土浇筑；二、变形观测：在穹顶四个方向的外模上做四个观测点，设专人在砼浇筑时观测穹顶模板平面位移和架体沉降；三、施工缝设置：施工缝处放置木榫，使施工缝处形成内外高差；四、养护：为减少砼的水分散失和塑性开裂，砼初凝之后，宜采取湿麻布覆盖，并及时浇水，以使砼能及时散热。
然而上述施工方法仍然存在结构复杂，施工难度较大，且模板施工质量及安全性难以保证的问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土穹顶结构模板施工方法，其能够达到降低施工难度，保证施工质量及安全且节省施工成本的目的。
为实现上述目的，本发明提供了一种混凝土穹顶结构模板施工方法，包括如下步骤：对模架进行设计排布，得到模架设计排布图；根据模架设计排布图，确定穹顶中心点位置，并进行施工放线，以确定立杆点位；根据所确定的立杆点位进行模架搭设，模架搭设包括进行立杆的搭设和水平杆的连接，其中，立杆呈环向放射性布置，并且立杆由穹顶中心向外随着半径的增大逐级加密；在立杆上设置剪刀撑；安装顶部模板支撑龙骨；在顶部模板支撑龙骨上安装经向次龙骨；进行模板安装，其中，进行模板安装包括采用整张模板与弧形三角模板拼接的方式，由下至上逐一安装模板，模板安装完成后，拼缝位置进行嵌缝处理；浇筑穹顶结构混凝土；以及当混凝土浇筑完成后，进行拆模操作。
在一优选实施方式中，对模架进行设计排布，得到模架设计排布图包括如下步骤：采用安全计算软件计算模架最大纵横间距，根据计算得出的纵横间距，使用CAD软件绘制立杆排布图，并在立杆排布图上标注最外圈立杆弦长及每根立杆的高度。
在一优选实施方式中，根据模架设计排布图，确定穹顶中心点位置，并进行施工放线，以确定立杆点位包括如下步骤：根据立杆排布图在穹顶下方底板上进行点位标记，在底板上标记穹顶中心点位置，在穹顶中心点位置钉入钢钉，并在钢钉上系上白线，以此点为中心利用白线进行环形放线，环线间距为模架横向间距，环形放线完毕后，根据最外圈立杆弦长，使用卷尺定位外侧立杆位置，拉通穹顶中心点与外侧立杆间的经线进行弹线，环线与经线的交叉点确定为立杆点位。
在一优选实施方式中，立杆和水平杆均采用直径48mm的钢管，水平杆包括经向水平杆和纬向水平杆，经向水平杆通过扣件与立杆连接，纬向水平杆为圆形，纬向水平杆采用短直杆隔一拉一布置，水平及垂直方向的相邻短直杆接头错开布置，纬向水平杆与立杆的交叉节点采用扣件连接，并且当纬向水平杆与中间立杆无法直接连接时，将此处纬向水平杆与经向水平杆连接，且水平杆的步距不大于1500mm，并且在每根立杆的点位位置放置可调U型托，立杆距离地面200mm的位置设置有扫地杆。
在一优选实施方式中，剪刀撑包括竖向剪刀撑和水平剪刀撑，其中，竖向剪刀撑由穹顶中心至穹顶边缘呈连续放射性布置，以最外侧立杆间距每隔6跨设置一道，水平剪刀撑在模架底部及顶部各设置一道，中间每隔3步设置一道水平剪刀撑。
在一优选实施方式中，在穹顶60°以下的立杆顶部设置加固斜杆，加固斜杆至少连接两道立杆。
在一优选实施方式中，顶部模板支撑龙骨采用弧形单钢管与立杆顶部通过直角扣件连接，呈环向布置，根据每道环形立杆的半径计算顶部模板支撑龙骨的弧度，并采用工厂加工的方式，以使得环向布置的顶部模板支撑龙骨的弧度准确。
在一优选实施方式中，在顶部模板支撑龙骨上安装经向次龙骨包括如下步骤：经向次龙骨采用50×100mm的木方平放于顶部模板支撑龙骨上，相邻两根经向次龙骨的间距为200mm，施工前将木方浸入水中不少于48小时，使木方吸水饱和，木方采用直径2.5mm的铅丝与顶部模板支撑龙骨固定，使木方弯弧，并紧贴在顶部模板支撑龙骨上。
在一优选实施方式中，模板采用15mm厚的多层板，用钉子钉在木方上，穹顶60°以下采用板、墙模板组合施工的方法，在穹顶内外双侧支模，穹顶60°以上采用斜板模板施工方法，只在穹顶内侧单侧支模，并且在穹顶内外双侧支模的部分通过多组加固龙骨和对穿螺栓进行加固。
在一优选实施方式中，对安装完成的模板浇筑混凝土包括如下步骤：在混凝土施工前一天，模板连续洒水湿润不少于3次，使模板表面吸水率达到饱和状态，浇筑前再进行洒水湿润；穹顶60°以下采用自密实混凝土浇筑，坍落扩展度不小于600，采用分层环向浇筑，分层厚度不大于500mm，浇筑至3m高时，间歇3-4小时，待混凝土初凝后继续浇筑，以避免底部侧压力过大；穹顶60°以上混凝土按斜板要求浇筑，采用普通混凝土，混凝土坍落度140-160mm，以防止流淌，混凝土自下而上分层浇筑，并采用振动棒点振，待混凝土将要初凝时，分三遍收光，最后覆盖塑料薄膜。
与现有技术相比，本发明的混凝土穹顶结构模板施工方法的有益效果如下：本发明的立杆采呈环向放射性布置，并且立杆由穹顶中心向外随着半径的增大逐级加密，保证了受力安全。水平杆分为经向水平杆及纬向水平杆，经向水平杆为直线贯通杆，纬向水平杆为圆形，为降低成本，减少弯弧钢管的数量，纬向水平杆采用短直杆隔一拉一布置，经向及垂直方向相邻短直杆接头错开布置。顶部模板支撑龙骨采用弧形单钢管与立杆采用直角扣件连接，呈环向布置，并采用工厂加工的方式，保证了环形龙骨弧度准确。穹顶60°以下采用板、墙模板组合施工的方法，穹顶内外均安装模板，穹顶60°以上采用斜板模板施工方法，只在穹顶内侧安装模板，内外双层模板采用加固龙骨和对穿螺栓进行加固。本发明的施工方法采用常规材料，可周转使用，节省了成本，保证了施工质量及安全性。
附图说明
图1为本发明的优选实施方式的混凝土穹顶结构模板施工方法流程图。
图2为本发明的优选实施方式的模架设计排布图。
图3为本发明的优选实施方式的立杆加密示意图。
图4为本发明的优选实施方式的水平杆布置示意图。
图5为本发明的优选实施方式的竖向剪刀撑布置示意图。
图6为本发明的优选实施方式的模架支撑立面图。
图7为本发明的优选实施方式的模板安装局部示意图。
图8为本发明的优选实施方式的模板安装局部放大示意图。
附图标记说明：
1-立杆，2-经向水平杆，3-纬向水平杆，4-最外圈立杆弦长，5-纬向水平杆与经向水平杆连接，6-扫地杆，7-竖向剪刀撑，8-加固斜杆，9-顶部模板支撑龙骨，10-经向次龙骨，11-模板，12-双侧支模，13-单侧支模，14-加固龙骨，15-对穿螺栓。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1-8所示，根据本发明优选实施方式的混凝土穹顶结构模板施工方法，包括如下步骤：步骤101：对模架进行设计排布，得到模架设计排布图，如图2所示；步骤102：根据模架设计排布图，确定穹顶中心点位置，并进行施工放线，以确定立杆点位；步骤103：根据所确定的立杆点位进行模架搭设，模架搭设包括进行立杆1的搭设和水平杆的连接，其中，立杆1呈环向放射性布置，并且立杆1由穹顶中心向外随着半径的增大逐级加密，保证立杆纬向间距不大于允许横距，如图3所示；步骤104：在立杆1上设置剪刀撑；步骤105：安装顶部模板支撑龙骨9；步骤106：在顶部模板支撑龙骨9上安装经向次龙骨10；步骤107：进行模板11的安装，其中，进行模板11的安装包括采用整张模板与弧形三角模板拼接的方式，由下至上逐一安装模板，模板11安装完成后，拼缝位置进行嵌缝处理；步骤108：对安装完成的模板浇筑混凝土；以及步骤109：当混凝土浇筑完成后，进行拆模操作。
在一优选实施方式中，对模架进行设计排布，得到模架设计排布图包括如下步骤：采用安全计算软件计算模架最大纵横间距，根据计算得出的纵横间距，使用CAD软件绘制立杆排布图（包括模架立杆平面排布图及剖面图），并在立杆排布图上标注最外圈立杆弦长4及每根立杆1的高度。
在一优选实施方式中，如图2-3所示，根据模架设计排布图，确定穹顶中心点位置，并进行施工放线，以确定立杆点位包括如下步骤：根据立杆排布图在穹顶下方底板上进行点位标记，在底板上标记穹顶中心点位置，在穹顶中心点位置钉入钢钉，并在钢钉上系上白线，以此点为中心利用白线进行环形放线，环形经向间距为模架横向间距，环形放线完毕后，根据最外圈立杆弦长，使用卷尺定位外侧立杆位置，拉通穹顶中心点与外侧立杆间的经线进行弹线，环线与经线的交叉点确定为立杆点位。
在一优选实施方式中，如图4所示，在每根立杆1的点位位置放置可调U型托，根据每根立杆高度进行立杆搭设，立杆1和水平杆均采用直径48mm的钢管，水平杆包括经向水平杆2和纬向水平杆3，经向水平杆2通过扣件与立杆1连接，纬向水平杆3为圆形，纬向水平杆3采用短直杆隔一拉一布置，经向及垂直方向的相邻短直杆接头错开布置，纬向水平杆3与立杆1的交叉节点采用扣件连接。并且当纬向水平杆3与中间立杆1因弧度原因无法直接连接时，将此处纬向水平杆3与经向水平杆2连接，且水平杆的步距不大于1500mm。
在一优选实施方式中，立杆1由穹顶中心向外随着半径的增大逐级加密的方式为：设立杆1的最大纵横间距为a×b，立杆经向即纵向间距为固定值a，纬向即横向间距为L，其中，L≤b。立杆1由中心向外呈环形搭设，随着立杆距中心的距离不断扩大，相邻立杆1的纬向间距也逐步加大。当立杆纬向间距L＞b时，在相邻两立杆间增加1根立杆，保证立杆纬向间距L不大于允许横间距b。以此经过数次加密立杆1，直至立杆布满穹顶空间。如图3所示，在A处圆周立杆1进行第一次加密，在B处圆周立杆进行第二次加密，在C处圆周立杆进行第三次加密。
在一优选实施方式中，如图5-6所示，剪刀撑包括竖向剪刀撑7和水平剪刀撑（图中未示出）。其中，水平剪刀撑沿水平方向与立杆1固定连接，竖向剪刀撑由穹顶中心至穹顶边缘呈连续放射性布置，以最外侧立杆间距每隔6跨W设置一道。水平剪刀撑在模架底部及顶部各设置一道，中间每隔3步设置一道水平剪刀撑。立杆1距离地面200mm的位置设置有扫地杆6。在穹顶60°以下的立杆顶部设置加固斜杆8，加固斜杆8至少连接两道立杆1。
在一优选实施方式中，如图7-8所示，顶部模板支撑龙骨9采用弧形单钢管与立杆1顶部通过直角扣件连接，呈环向布置，根据每道环形立杆的半径计算顶部模板支撑龙骨9的弧度，并采用工厂加工的方式，以使得环向布置的顶部模板支撑龙骨9的弧度准确。
在一优选实施方式中，在顶部模板支撑龙骨上安装经向次龙骨包括如下步骤：经向次龙骨10采用50×100mm的木方平放于顶部模板支撑龙骨9上，相邻两根经向次龙骨10的间距为200mm，施工前将木方浸入水中不少于48小时，使木方吸水饱和，木方采用直径2.5mm的铅丝与顶部模板支撑龙骨9固定，使木方弯弧，并紧贴在顶部模板支撑龙骨9上。模板11采用15mm厚的多层板，用钉子钉在木方上。
在一优选实施方式中，穹顶60°以下采用板、墙模板组合施工的方法，在穹顶内外双侧支模12，穹顶60°以上采用斜板模板施工方法，只在穹顶内侧单侧支模13，并且在双侧支模12的部分通过多组加固龙骨14和对穿螺栓15进行加固。其中，加固龙骨14采用韧性较好的双根直径20mm的钢筋，对穿螺栓的直径为14mm。
在一优选实施方式中，对安装完成的模板浇筑混凝土包括如下步骤：在混凝土施工前一天，模板连续洒水湿润不少于3次，使模板表面吸水率达到饱和状态，浇筑前再进行洒水湿润；穹顶60°以下采用自密实混凝土浇筑，坍落扩展度不小于600，采用分层环向浇筑，分层厚度不大于500mm，浇筑至3m高时，间歇3-4小时，待混凝土初凝后继续浇筑，以避免底部侧压力过大；穹顶60°以上混凝土按斜板要求浇筑，混凝土坍落度140-160mm，以防止流淌，混凝土自下而上分层浇筑，并采用振动棒点振，待混凝土将要初凝时，分三遍收光，最后覆盖塑料薄膜。
在一优选实施方式中，当混凝土浇筑完成后，进行拆模操作具体为：当混凝土浇筑完成24小时后，拆除穹顶结构外侧模板及穿墙螺栓，当混凝土强度达到100%，再进行内侧模板拆除。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种混凝土穹顶结构模板施工方法，其特征在于：所述混凝土穹顶结构模板施工方法包括如下步骤：
对模架进行设计排布，得到模架设计排布图；
根据所述模架设计排布图，确定穹顶中心点位置，并进行施工放线，以确定立杆点位；
根据所确定的立杆点位进行模架搭设，模架搭设包括进行立杆的搭设和水平杆的连接，其中，所述立杆呈环向放射性布置，并且所述立杆由穹顶中心向外随着半径的增大逐级加密；
在立杆上设置剪刀撑；
安装顶部模板支撑龙骨；
在所述顶部模板支撑龙骨上安装经向次龙骨；
进行模板安装，其中，所述进行模板安装包括采用整张模板与弧形三角模板拼接的方式，由下至上逐一安装模板，所述模板安装完成后，拼缝位置进行嵌缝处理；
浇筑穹顶结构混凝土；以及
当混凝土浇筑完成后，进行拆模操作；
其中，所述立杆由穹顶中心向外随着半径的增大逐级加密包括：立杆经向间距为固定值，所述立杆由中心向外呈环形搭设，随着立杆距中心的距离逐渐增大，相邻立杆的纬向间距也逐渐加大，当立杆纬向间距超过允许横间距时，在相邻两立杆间增加1根立杆，继续向外搭设立杆，当立杆纬向间距再次超过允许横间距时，再次增设立杆，以此经过数次加密立杆，直至立杆布满穹顶空间；
并且其中，所述水平杆包括经向水平杆和纬向水平杆，所述经向水平杆通过扣件与所述立杆连接，所述纬向水平杆采用短直杆隔一拉一布置，水平及垂直方向的相邻短直杆接头错开布置。
2.根据权利要求1所述的混凝土穹顶结构模板施工方法，其特征在于：所述对模架进行设计排布，得到模架设计排布图包括如下步骤：采用安全计算软件计算模架最大纵横间距，根据计算得出的纵横间距，使用CAD软件绘制立杆排布图，并在所述立杆排布图上标注最外圈立杆弦长及每根立杆的高度。
3.根据权利要求2所述的混凝土穹顶结构模板施工方法，其特征在于：根据所述模架设计排布图，确定穹顶中心点位置，并进行施工放线，以确定立杆点位包括如下步骤：根据所述立杆排布图在穹顶下方底板上进行点位标记，在底板上标记穹顶中心点位置，在穹顶中心点位置钉入钢钉，并在所述钢钉上系上白线，以此点为中心利用白线进行环形放线，相邻环线的间距为模架横向间距，环形放线完毕后，根据最外圈立杆弦长，使用卷尺定位外侧立杆位置，拉通穹顶中心点与外侧立杆间的经线进行弹线，环线与经线的交叉点确定为立杆点位。
4.根据权利要求3所述的混凝土穹顶结构模板施工方法，其特征在于：所述立杆和所述水平杆均采用直径48mm的钢管，所述纬向水平杆与所述立杆的交叉节点采用扣件连接，并且当所述纬向水平杆与中间立杆无法直接连接时，将此处纬向水平杆与所述经向水平杆连接，且水平杆的步距不大于1500mm，并且在每根立杆的点位位置放置可调U型托，所述立杆距离地面200mm的位置设置有扫地杆。
5.根据权利要求1所述的混凝土穹顶结构模板施工方法，其特征在于：所述剪刀撑包括竖向剪刀撑和水平剪刀撑，其中，所述竖向剪刀撑由穹顶中心至穹顶边缘呈连续放射性布置，以最外侧立杆间距每隔6跨设置一道，所述水平剪刀撑在模架底部及顶部各设置一道，中间每隔3步设置一道水平剪刀撑。
6.根据权利要求1所述的混凝土穹顶结构模板施工方法，其特征在于：在穹顶60°以下的立杆顶部设置加固斜杆，所述加固斜杆至少连接两道立杆。
7.根据权利要求1所述的混凝土穹顶结构模板施工方法，其特征在于：所述顶部模板支撑龙骨采用弧形单钢管与立杆顶部通过直角扣件连接，呈环向布置，根据每道环形立杆的半径计算所述顶部模板支撑龙骨的弧度，并采用工厂加工的方式，以使得环向布置的所述顶部模板支撑龙骨的弧度准确。
8.根据权利要求7所述的混凝土穹顶结构模板施工方法，其特征在于：在所述顶部模板支撑龙骨上安装经向次龙骨包括如下步骤：经向次龙骨采用50×100mm的木方平放于所述顶部模板支撑龙骨上，相邻两根经向次龙骨的间距为200mm，施工前将木方浸入水中不少于48小时，使所述木方吸水饱和，所述木方采用直径2.5mm的铅丝与所述顶部模板支撑龙骨固定，使木方弯弧，并紧贴在所述顶部模板支撑龙骨上。
9.根据权利要求8所述的混凝土穹顶结构模板施工方法，其特征在于：所述模板采用15mm厚的多层板，用钉子钉在所述木方上，穹顶60°以下采用板、墙模板组合施工的方法，在穹顶内外双侧支模，穹顶60°以上采用斜板模板施工方法，只在穹顶内侧单侧支模，并且在穹顶内外双侧支模的部分通过多组加固龙骨和对穿螺栓进行加固。
10.根据权利要求9所述的混凝土穹顶结构模板施工方法，其特征在于：所述浇筑穹顶结构混凝土包括如下步骤：在混凝土施工前一天，模板连续洒水湿润不少于3次，使模板表面吸水率达到饱和状态，浇筑前再进行洒水湿润；穹顶60°以下采用自密实混凝土浇筑，坍落扩展度不小于600，采用分层环向浇筑，分层厚度不大于500mm，浇筑至3m高时，间歇3-4小时，待混凝土初凝后继续浇筑，以避免底部侧压力过大；穹顶60°以上混凝土按斜板要求浇筑，采用普通混凝土，混凝土坍落度140-160mm，以防止流淌，混凝土自下而上分层浇筑，并采用振动棒点振，待混凝土将要初凝时，分三遍收光，最后覆盖塑料薄膜。
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