CN117822904A - 一种多段异形组合墙体模块化施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多段异形组合墙体模块化施工方法，涉及核电施工技术领域，所述施工方法包括步骤：建立异形墙体的三维体积模型；构建内部钢筋笼模型；材料重度赋值；吊装模拟计算，采用有限元分析方法模拟异形墙体的重力作用，根据力矩平衡原理，定位异形墙体的重心，并对吊装荷载进行安全验算；制作异形墙体钢筋笼模块；吊装定位；异形墙体钢筋笼与板插筋对接，在限位工装的配合下，将异形墙体钢筋笼底部竖向钢筋与现场预留钢筋通过锁紧结构连接。本发明能够将异形墙体整体预制成钢筋笼混凝土模块，将钢筋绑扎工作转移到地面提前预制，通过锁紧结构实现与板插筋的连接，提高施工效率，能够保证制得的钢筋笼与板插筋的精准对接。

Description

一种多段异形组合墙体模块化施工方法

技术领域

本发明涉及核电建造施工技术领域，具体涉及一种多段异形组合墙体模块化施工方法。

背景技术

现有技术当中，核电厂房墙体的现场施工强度大、精度要求高，如达不到要求，直接影响物相的正常安装，引起返工，对进度有非常大的影响。

目前，核电厂房墙体为内部结构的主要承重结构，墙体模块由钢筋和埋件构成，墙体施工中通常采用现场制作浇注的方式，传统施工方法工序为：墙体下结构板混凝土浇筑完成→测量放线→脚手架搭设→钢筋绑扎→埋件安装→模板安装→混凝土浇筑，以上施工技术中存在如下问题：

1、现场恶劣施工环境下附件位置和浇注质量难以保证；

2、立体位置操作，不容易对正，安装精度难以保证；

3、核电系统复杂、施工建造周期长、施工质量要求高，至少需要有60年的使用周期，对于核电的墙体钢筋间的焊接和捆扎，附件的制作及焊接、安装、维持难以保证质量，给后续带来安全隐患；

在传统施工模式下，核电厂房内附件大量的组对焊接工作都在现场进行，需投入较多的焊接技术工人进行长周期施工；此外由于反应堆内部空间狭小，内部结构墙体形状各异，材料及劳动力堆积影响功效，施工质量、安全、进度及成本难以管控。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种多段异形组合墙体模块化施工方法，旨在解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种多段异形组合墙体模块化施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

S₁₀₀：建立异形墙体的三维体积模型：

根据异形墙体的设计图纸，建立异形墙体的混凝土三维体积模型；

S₂₀₀：内部钢筋笼模型构建：

根据异形墙体的设计图纸，建立内部钢筋笼模型，包括将纵向钢筋、横向箍筋的长度尺寸正确反应于所述钢筋笼模型，并将所述异形墙体的三维体积模型与内部钢筋笼模型重合，得到异形墙体钢筋混凝土结构模型；

S₃₀₀：材料重度赋值：

对所述异形墙体钢筋混凝土结构模型中的各种材料赋予重度值，包括混凝土体积密度和钢筋差值线密度；

S₄₀₀：吊装模拟计算：

采用有限元分析方法模拟异形墙体的重力作用，根据力矩平衡原理，定位异形墙体的重心，并对吊装荷载进行安全验算；

S₅₀₀：异形墙体钢筋笼模块化制作：

在支撑桁架结构的作用下，将竖向钢筋和横向钢筋在预制基板上绑扎形成异形墙体钢筋笼；

S₆₀₀：吊装定位；

利用吊具将异形墙体钢筋混凝土结构吊装至现场板插筋处；

S₇₀₀：异形墙体钢筋笼与板插筋对接；

在限位工装的配合下，将异形墙体钢筋混凝土结构底部竖向钢筋与现场板插筋通过锁紧结构连接。

可选地，在步骤S₄₀₀当中，所述吊装模拟计算步骤包括：

步骤S₄₁₀：异形墙体钢筋混凝土结构模型重心定位：

以竖直向下作用模拟重力，以竖直向上作用模拟吊装力，结合重度赋值，采用有限元分析方法模拟异形墙体的重力作用，根据力矩平衡原理，定位异形墙体钢筋混凝土结构模型的重心；

步骤S₄₂₀：吊装荷载安全验算：

结合异形墙体钢筋混凝土结构模型采用多吊点设计，根据多吊点局部极限应力，进行吊装荷载安全验算；

步骤S₄₃₀：异形墙体模拟吊装：

对异形墙体钢筋混凝土结构模型的运输吊装过程进行同步模拟，对起吊过程和装配式对接的构件水平度信息进行检测和对比，同时对施工过程中危险受力状态进行验算。

可选地，在步骤S₄₁₀当中，所述异形墙体钢筋混凝土结构模型的重心定位具体包括：

步骤S₄₁₁：吊具结构设计：

根据异形墙体钢筋混凝土结构模型的结构形状，设计异形墙体上方吊装的吊具结构，并在吊具上合理布置吊点；

步骤S₄₁₂：通过吊具下的吊点布置情况，将异形墙体钢筋混凝土结构模型与吊具组合，计算异形墙体钢筋混凝土结构模型的重心和吊具重心的偏差；

步骤S₄₁₃：通过采用在吊具其他吊点布置混凝土配重块的形式，调节异形墙体钢筋混凝土结构模型重心使其与吊具重心相重合，确保吊具受力、异形墙体钢筋混凝土结构模型吊装平衡和稳定，使异形墙体钢筋混凝土结构模型吊装过程中不发生翻转和偏移。

可选地，在步骤S₄₁₁当中，所述吊具包括位于所述支撑桁架结构正上方的多个连接梁和钩挂设置在所述多个连接梁下方且均匀分布的支撑环，所述支撑环的另一端面上钩挂设置有多组均匀分布的吊索簇。

可选地，在步骤S₅₀₀当中，所述支撑桁架结构包括多个竖向立柱、横杆以及斜杆，多个所述竖向立柱沿着异形墙体的墙面走向依次垂直安装在所述预制基板上，所述横杆沿着上下方向依次垂直安装在所述竖向立柱上，所述斜杆沿着上下方向依次垂直安装在由所述竖向立柱形成的任意相邻墙面之间；所述支撑桁架结构用于支撑拼接体钢筋笼和预埋件。

可选地，在S₇₀₀当中，所述限位工装包括预制定位底座和钢筋骨架，其中：

所述预制定位底座包括与所述钢筋笼结构相同且水平设置的槽钢架，所述槽钢架上设置有多个用于插入并固定竖向钢筋下端的定位钢套管，所述定位钢套管的分布位置与墙体钢筋设计结构中竖向钢筋的分布位置相匹配；

所述钢筋骨架包括竖向骨架、横向骨架和斜拉骨架，所述竖向骨架沿着异型墙体结构延伸方向依次垂直安装在预制定位底座上，所述横向骨架沿着上下方向依次垂直安装在竖向骨架上，所述斜拉骨架位于所述竖向骨架与所述横向骨架的两侧。

可选地，所述横向骨架与所述竖向骨架相交处通过扣件连接，且所述斜拉骨架沿墙体长度方向的间隔不大于2m。

可选地，所述竖向立柱、所述横杆和所述斜杆均由Q355B级钢材或HRB500E钢筋制作而成。

可选地，在步骤S₃₀₀当中，所述钢筋差值线密度的计算表达式为：

ρ₁＝3.14*r_s*r_s*(ρ_s-ρ_c)

式中，ρ₁为钢筋差值线密度，ρ_c为混凝土体积密度，取2400kg/m³，ρ_s为钢材体积密度，取7800kg/m³，r_s为钢筋半径。

可选地，在步骤S₇₀₀当中，所述锁紧结构包括套筒、插设在所述套筒内的锥形锁片和保持架，其中：

所述锥形锁片包括连接在所述板插筋上的第一锥形套和连接在所述竖向钢筋上的第二锥形套，所述第一锥形套与所述第二锥形套相互靠近的一侧通过所述保持架固定连接；

所述套筒包括螺纹连接在所述第一锥形套上的第一套筒和螺纹连接在所述第二锥形套上的第二套筒，且所述第一套筒与所述第二套筒的外径相等且在相互靠近的一端相贴紧。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

1、本发明的技术方案中，多段异形组合墙体模块化施工方法，通过数学模型计算代替了传统人工计算，解决了异形墙体重心难以定位、装配式施工对接中水平精度较低的难题，精确定位重心和吊点，保障了装配式异形墙体的顺利施工。将墙体整体预制成钢筋笼混凝土模块，通过垂直运输设备完成吊装，然后通过锁紧结构实现与现场预留钢筋的连接，大大提高了施工效率；实现多段异形组合墙体钢筋笼混凝土模块化预制，将钢筋绑扎的工作从现场转移到地面提前预制，降低安全风险和施工难度，提高钢筋绑扎效率；特制的预制工装通过预制定位底座和定位板实现现场预留墙体竖向钢筋、预制钢筋笼的竖向钢筋的精确定位，能够标准化制作钢筋模块，制作误差小，可保证钢筋笼的底部能够与现场预留的钢筋接头精准对接保证后期上下层竖向钢筋顺利对接，钢筋笼整体性好，预制骨架能够对钢筋笼起到良好的支撑作用，避免钢筋笼在制备或现场安装时发生变形。采用锥套实现钢筋之间的连接，锥套内壁的锥螺纹能承受拉、压两种作用力，同时具有自锁性、密封性能好的特点，将钢筋的连接端加工成锥螺纹，按照规定的力矩值把钢筋笼的钢筋和预留墙体钢筋连接成一体，能够提高钢筋安装精度，一次验收合格率能够达到100％。

2、预制基板上的板插筋采用钢管和型钢材料组合的限位结构进行限位，实现预埋钢筋的位置偏差在可控范围内；支撑桁架结构不仅作为模块拼装阶段的拼装架体，同时作为模块吊装的承重架体，设计拼装-吊装两用型支撑桁架结构，解决了多段异形墙体组合的难题，有效控制吊装及后期浇筑的模块变形；设计吊具结构，实现模块与吊具之间垂直连接，解决模块吊装过程中由于斜向布置吊绳产生内力，使模块产生形变的难题。同时，吊具结构节约了成本，一个吊具适用多次吊装；引入锁紧结构，通过提前进行工艺验证，确认可调偏差，用于将预制基板上的板插筋与对应钢筋笼上的竖向钢筋连接，解决模块钢筋与板插筋的连接问题；将异形墙体整体预制成钢筋笼混凝土模块，通过垂直运输设备完成吊装，然后通过机械接头实现与现场预留钢筋的连接，大大提高了施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中异形墙体模块化施工方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中步骤S₄₀₀的详细流程示意图；

图3为本发明实施例中步骤S₄₁₀的详细流程示意图；

图4为本发明实施例中支撑桁架结构的结构示意图；

图5为本发明实施例中支撑桁架结构中形成钢筋笼模块的结构示意图；

图6为本发明实施例中支撑桁架结构中形成钢筋笼模块和预埋件的结构示意图；

图7为本发明实施例中锁紧结构的结构示意图；

图8为本发明实施例中吊具的结构示意图；

图9为本发明实施例中异形墙体钢筋笼模块化预制工装中限位结构与板插筋之间组装的主视结构示意图；

图10为本发明实施例中异形墙体钢筋笼模块化预制工装中限位结构与板插筋之间组装的俯视结构示意图。

附图标号说明：

1-预制基板；

11-板插筋；12-限位工装；121-预制定位底座；1211-槽钢架；1212-定位钢套管；122-钢筋骨架；1221-竖向骨架；1222-横向钢管；1223-斜拉骨架；123-扣件；

2-支撑桁架结构；21-竖向立柱；22-横杆；23-斜杆；

3-锁紧结构；31-套筒；311-第一套筒；312-第二套筒；32-锥形锁片；321-第一锥形套；322-第二锥形套；33-保持架；

4-吊具；41-连接梁；42-支撑环；43-吊索簇；

5-钢筋笼；51-竖向钢筋；52-横向钢筋；

6-预埋件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

墙体施工中通常采用现场制作浇注的方式，传统施工方法工序为：墙体下结构板混凝土浇筑完成→测量放线→脚手架搭设→钢筋绑扎→埋件安装→模板安装→混凝土浇筑，以上施工技术中存在如下问题：

1、现场恶劣施工环境下附件位置和浇注质量难以保证；

2、立体位置操作，不容易对正，安装精度难以保证；

3、核电系统复杂、施工建造周期长、施工质量要求高，至少需要有60年的使用周期，对于核电的墙体钢筋间的焊接和捆扎，附件的制作及焊接、安装、维持难以保证质量，给后续带来安全隐患；

4、现场焊接及捆扎操作，施工环境造成污染；

5、在传统施工模式下，核电厂房内附件大量的组对焊接工作都在现场进行，需投入较多的焊接技术工人进行长周期施工。

有鉴于此，本发明提供一种异形墙体模块化施工方法，图1至图7为本发明提供的一种异形墙体模块化施工方法一实施例的示意图。

请参阅图1所示，本发明实施例提供了一种异形墙体模块化施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

S₁₀₀：建立异形墙体的三维体积模型：

根据异形墙体的设计图纸，建立异形墙体的混凝土三维体积模型；

具体到本步骤当中，首先将异形墙体的设计图纸建立混凝土墙体三维体积模型，对于电子版图纸，可直接通过CAD导入Revvit或Midas等模型软件，或者采用BIM建模技术进行三维建模，此为本领域成熟技术，不再赘述。

S₂₀₀：内部钢筋笼模型构建：

根据异形墙体的设计图纸，建立内部钢筋笼模型，包括将竖向钢筋51、横向钢筋52的长度尺寸正确反应于钢筋笼模型，并将异形墙体的三维体积模型与内部钢筋笼模型重合，得到异形墙体钢筋混凝土结构模型；

具体到本步骤当中，构建内部钢筋笼的钢筋模型，依据设计图纸，将竖向钢筋51、横向钢筋52等长度尺寸正确反应于钢筋笼模型，然后将混凝土模型和钢筋笼模型重合。

S₃₀₀：材料重度赋值：

对所述异形墙体钢筋混凝土结构模型中的各种材料赋予重度值，包括混凝土体积密度和钢筋差值线密度；

S₄₀₀：吊装模拟计算：

采用有限元分析方法模拟异形墙体的重力作用，根据力矩平衡原理，定位异形墙体的重心，并对吊装荷载进行安全验算；

具体到本步骤当中，重力与吊装模拟计算当中，以竖直向下作用模拟重力，以竖直向上作用模拟吊装力，结合重度赋值，采用有限元分析方法模拟异形墙体的重力作用，根据力矩平衡原理，定位异形墙体重心，并对吊装荷载进行安全验算。

S₅₀₀：异形墙体钢筋笼模块化制作及浇注成型：

在支撑桁架结构2的作用下，将竖向钢筋51和横向钢筋52在预制基板1上绑扎形成异形墙体的钢筋笼5，并混凝土浇注成型；

S₆₀₀：吊装定位；

利用吊具4将异形墙体的钢筋笼5吊装至现场预留板插筋11处；

S₇₀₀：异形墙体钢筋笼与板插筋11对接；

在限位工装12的配合下，将异形墙体的钢筋笼5底部竖向钢筋51与现场预留的板钢筋11通过锁紧结构3连接。

进一步的，请参阅图2所示，在步骤S₄₀₀当中，所述吊装模拟计算步骤包括：

步骤S₄₁₀：异形墙体钢筋混凝土结构模型重心定位：

以竖直向下作用模拟重力，以竖直向上作用模拟吊装力，结合重度赋值，采用有限元分析方法模拟异形墙体的重力作用，根据力矩平衡原理，定位异形墙体钢筋混凝土结构模型的重心；

步骤S₄₂₀：吊装荷载安全验算：

结合异形墙体钢筋混凝土结构模型采用多吊点设计，根据多吊点局部极限应力，进行吊装荷载安全验算；

步骤S₄₃₀：异形墙体模拟吊装：

对异形墙体钢筋混凝土结构模型的运输吊装过程进行同步模拟，对起吊过程和装配式对接的构件水平度信息进行检测和对比，同时对施工过程中危险受力状态进行验算。

考虑异形墙体实际和稳定性，采用多吊点设计，多吊点的重心应与墙体重心在平面上重合，以确保异形墙体底部平面的水平精度，为装配式对接提供条件，验算多吊点处垫板的极限应力，避免吊装过程中的局部破坏。

更进一步的，请参阅图3所示，在步骤S₄₁₀当中，所述异形墙体重心定位具体包括：

步骤S₄₁₁：吊具结构设计：

根据异形墙体钢筋混凝土结构模型的结构形状，设计异形墙体上方吊装的吊具4，并在吊具4上合理布置吊点；

步骤S₄₁₂：通过吊具4下的吊点布置情况，将异形墙体钢筋混凝土结构模型与吊具4组合，计算异形墙体钢筋混凝土结构模型的重心和吊具4重心的偏差；

步骤S₄₁₃：通过采用在吊具4的其他吊点布置混凝土配重块的形式，调节异形墙体钢筋混凝土结构模型的重心使其与吊具4的重心相重合，确保吊具4的受力、异形墙体钢筋笼模块吊装平衡和稳定，使异形墙体钢筋混凝土结构模型吊装过程中不发生翻转和偏移。

进一步的，在步骤S411当中，所述吊具4包括位于所述支撑桁架结构2正上方的多个连接梁41和钩挂设置在所述多个连接梁41下方且均匀分布的支撑环42，所述支撑环42的另一端面上钩挂设置有多组均匀分布的吊索簇43。

具体到本实施例当中，钢筋笼5的每根竖向钢筋51的顶部设置有吊耳511，为防止钢筋笼模块吊装过程中吊耳511上部的吊索簇43对钢筋笼模块产生水平力，使钢筋笼模块发生形变，综合各个钢筋笼模块结构类型及几何尺寸，设计吊具4，通过有限元分析进行吊具4的受力计算，现场进行吊具载荷试验，验证吊具4设计合理、现场可行。

优选地，本实施例中的吊具4分为四个单元，单元之间通过高强螺栓进行连接。

进一步的，在步骤S₅₀₀当中，所述支撑桁架结构2包括多个竖向立柱21、横杆22以及斜杆23，多个所述竖向立柱21沿着异形墙体的墙面走向依次垂直安装在所述预制基板1上，所述横杆22沿着上下方向依次垂直安装在所述竖向立柱21上，所述斜杆23沿着上下方向依次垂直安装在由所述竖向立柱21形成的任意相邻墙面之间；所述支撑桁架结构2用于支撑拼接钢筋笼5和预埋件6。

请参阅图4所示，具体到本发明步骤S₅₀₀当中，支撑桁架结构2设在预制基板1上，作为本实施例的优选实施方式，支撑桁架结构2包括多个竖向立柱21、横杆22以及斜杆23，多个竖向立柱21沿着异形墙体的墙面走向依次垂直安装在预制基板1上，横杆22沿着上下方向依次垂直安装在竖向立柱21上，斜杆23沿着上下方向依次垂直安装在由竖向立柱21形成的任意相邻墙面之间，这样支撑桁架结构2可用于支撑拼接体钢筋笼5和预埋件6。

需要说明的是，在本发明一实施例中，所述地基的持力层为老土，基础为圆形柱下钢筋混凝土筏板基础。

还需要说明的是，主结构构件和附属结构中的各构件均为在车间中单元化、模块化制作而成，可同时预制。

进一步的，在S₇₀₀当中，所述限位工装12包括预制定位底座121和钢筋骨架122，其中：

所述预制定位底座121包括与钢筋笼5结构相同且水平设置的槽钢架1211，所述槽钢架1211上设置有多个用于插入并固定竖向钢筋51下端的定位钢套管1212，所述定位钢套管1212的分布位置与墙体钢筋设计结构中竖向钢筋51的分布位置相匹配；

所述钢筋骨架122包括竖向骨架1221、横向骨架1222和斜拉骨架1223，所述竖向骨架1221沿着异型墙体结构的延伸方向依次垂直安装在预制定位底座121上，所述横向骨架1222沿着上下方向依次垂直安装在竖向骨架1221上，所述斜拉骨架1223位于所述竖向骨架1221与所述横向骨架1222的两侧。

具体到本发明实施例当中，如图9、图10所示，为实现钢筋笼组合模块的竖向钢筋51与板插筋11一一对接连接，反应堆厂房板钢筋施工时，需在板插筋11绑扎相应位置插筋前完成限位工装12的安装就位，再绑扎板插筋11，限位工装12采用扣件123扣接在钢筋上，并沿墙体长度方向间隔不大于2m在限位装置两侧设置斜拉骨架1223使其固定，从而保证板插筋11位置。

另外，扣件123引入钢筋绑扎用的双U型卡，有效锁死横纵向钢筋网，使整体钢筋笼架无变形。

进一步的，请参阅图4所示，具体到本发明步骤S₇₀₀的一实施例中，锁紧结构3包括套筒31、插设在套筒31内的锥形锁片32和保持架33，其中：

锥形锁片32包括连接在板插筋11上的第一锥形套321和连接在竖向钢筋51上的第二锥形套322，第一锥形套321与第二锥形套322相互靠近的一侧通过保持架33固定连接。

套筒31包括螺纹连接在第一锥形套321上的第一套筒311和螺纹连接在第二锥形套322上的第二套筒312，且第一套筒311与第二套筒312的外径相等且在相互靠近的一端相贴紧。

在本发明的具体方案当中，采用锥套锁紧接头无需套丝连接，可随时进行钢筋切割以调整误差，且偏差要求为15mm，解决了钢筋笼5安装过程中产生的偏差。

现有技术当中，针对模块整体吊装后的钢筋连接，一般有三种钢筋接头连接方式，具体分别为：可调套筒连接方式、双倍丝连接方式和锥套锁紧接头连接方式，考虑模块吊装的变形和钢筋在混凝土浇筑后的偏差等因素影响，本实施例中选用锥套锁紧接头连接方式可以提高连接精度。

具体的，请参阅图4所示，在本发明的一实施例中，第一锥形套321远离第一套筒311的外径逐渐增大，第一套筒311远离第一锥形套321的内径逐渐减小，且第一锥形套321适于连接在第一套筒311的内孔内；第二锥形套322远离第二套筒312的外径逐渐增大，第二套筒312远离第二锥形套322的内径逐渐减小，且第二锥形套322适于连接在第二套筒312的内孔内。

由此，竖向钢筋51与板插筋11采用锁紧结构3(锥套锁紧接头)进行一对一连接，可实现一级接头连接，钢筋同心度最大允许可调偏差为一个钢筋直径，端头间隙最大允许可调偏差15mm。

进一步地，请参阅图4所示，在本发明一实施例中，第一套筒311和第二套筒312分别与第一锥形套321和第二锥形套322螺纹连接，且第一套筒311与第二套筒312的内螺纹的螺旋方向相反。

由此，引入钢筋锥套锁紧连接工艺，通过提前进行工艺验证，确认可调偏差，解决模块钢筋与板插筋11的连接问题。

进一步地，在本发明的具体方案当中，竖向立柱21、横杆22和斜杆23均由Q355B级钢材或HRB500E钢筋制作而成。

支撑桁架结构2的连接固定采用焊缝和螺栓连接，保证结构强度。其中竖向立柱21(立柱布置间距约为3m)作为主支撑构件，竖向立柱21之间采用横杆22及斜杆23进行连接固定，保证支撑桁架结构2在竖向面上不产生大的形变。

在竖向立柱21的两侧焊接短横梁作为钢筋水平支撑梁，各钢柱之间采用空间斜杆进行加固，保证支撑桁架结构2在空间上的稳定性。

具体的，请参阅图2和图3，在本发明一实施例中，竖向钢筋51的顶部设置有吊耳511。

竖向钢筋51的每根竖向立柱51顶部均设置吊耳511，为防止钢筋笼模块吊装过程中吊耳511上部的钢丝绳对钢筋笼模块产生水平力使钢筋笼模块发生形变，综合各个模块结构类型及几何尺寸，设计吊具4的结构如附图5所示。

通过有限元分析进行吊具受力计算，现场进行吊具载荷试验，验证吊具4的结构设计合理、现场可行。吊具4的结构分为四个单元，单元之间通过高强螺栓进行连接。

进一步的，在步骤S₃₀₀当中，所述钢筋差值线密度的计算表达式为：

ρ₁＝3.14*r_s*r_s*(ρ_s-ρ_c)

式中，ρ₁为钢筋差值线密度，ρ_c为混凝土体积密度，一般取2400kg/m³，ρ_s为钢材体积密度，一般取7800kg/m³，r_s为钢筋半径。

例如，对于常用的20mm直径钢筋，其线密度为：

3.14*r_s*r_s*(ρ_s-ρ_c)＝1.696kg/m。

式中，ρ_c为混凝土体积密度，取为2400kg/m³，ρ_s为钢材体积密度7800kg/m³，r_s为钢筋半径，此处取为0.01m。

不同材料的重度赋值，对于钢筋混凝土结构，混凝土采用体积密度2400kg/m³，钢筋采用线密度差值计算。

例如，钢筋密度7800kg/m³，钢筋与混凝土密度差值为(7800-2400)kg/m³，20mm直径钢筋的线密度为3.14*0.01*0.01*(7800-2400)＝1.696kg/m，将计算所得混凝土体积密度和钢筋差值线密度输入模型，完成体积模型的重度赋值。

本发明实施例中的具体施工过程具体如下：

(1)平整安放预制基板1，保证预制基板1上的定位钢套管1212位置与现场预留板插筋11对应；

(2)将支撑桁架结构2放置在预制基板1上，竖向立柱21与预制基板1的边缘焊接，形成整体；

(3)首先将竖向钢筋51的底部插入预制基板1中的定位钢套管1212中，竖向钢筋51的顶部卡在定位槽口内，保证钢筋呈竖直状态；

(4)依次绑扎横向钢筋52，竖向钢筋51、横向钢筋52相交部位采用扣件123绑扎牢固，竖向钢筋51、横向钢筋52与竖向立柱21、横杆22、斜杆23接触部分，同时采用扣件123绑扎牢固，形成多段异形墙体钢筋笼整体，并分段浇筑形成异形墙体钢筋混凝土结构；

(5)异形墙体钢筋混凝土结构模块预制完毕，通过吊具4中的支撑环42和异形墙体钢筋混凝土结构中竖向钢筋51上的吊耳511通过吊索簇43连接，然后通过吊耳511和吊索簇43将吊具4连接到吊装机械的吊钩上进行吊装；

(6)异形墙体钢筋混凝土结构下部的竖向钢筋51与预制基板1中的预留竖向的板插筋11通过锁紧结构3进行连接，完成墙体组合施工。

采用本实施例中多段异形墙体模块化预制工装，每个模块墙体由六至七个直行墙体组成，墙体宽度为1.2m、1m和0.6m三个类型，墙体高6.5m，长度约15m。模块共计携带埋件约45t，占本层埋件总量的55％；钢筋约131t，占本层钢筋总量的41％。

预制钢筋笼可在车间提前完成，实际钢筋绑扎及埋件安装的时间不计入现场施工时间内，则现场实际消耗只考虑吊装时间及现场接头连接时间；相较于传统的核电土建施工模式，钢筋笼模块施工依靠先进的设计、制造和建造技术，将钢筋、埋件施工由现场转移至后台，对核电建设项目的工期、造价、质量、安全和文明施工均带来巨大的正面影响，且可应用于各类型墙体模板施工。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多段异形组合墙体模块化施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S₁₀₀：建立异形墙体的三维体积模型：

根据异形墙体的设计图纸，建立异形墙体的混凝土三维体积模型；

S₂₀₀：内部钢筋笼模型构建：

根据异形墙体的设计图纸，建立内部钢筋笼模型，包括将纵向钢筋、横向箍筋的长度尺寸正确反应于所述钢筋笼模型，并将所述异形墙体的三维体积模型与内部钢筋笼模型重合，得到异形墙体钢筋混凝土结构模型；

S₃₀₀：材料重度赋值：

对所述异形墙体钢筋混凝土结构模型中的各种材料赋予重度值，包括混凝土体积密度和钢筋差值线密度；

S₄₀₀：吊装模拟计算：

采用有限元分析方法模拟异形墙体的重力作用，根据力矩平衡原理，定位异形墙体的重心，并对吊装荷载进行安全验算；

S₅₀₀：异形墙体钢筋笼模块化制作及浇注成型：

在支撑桁架结构的作用下，将竖向钢筋和横向钢筋在预制基板上绑扎形成异形墙体钢筋笼，并混凝土浇注成型；

S₆₀₀：吊装定位；

利用吊具将异形墙体钢筋混凝土结构吊装至现场预留钢筋处；

S₇₀₀：异形墙体钢筋笼与板插筋对接；

在限位工装的配合下，将异形墙体钢筋混凝土结构底部竖向钢筋与现场预留钢筋通过锁紧结构连接。

2.根据权利要求1所述的多段异形组合墙体模块化施工方法，其特征在于，在步骤S₄₀₀当中，所述吊装模拟计算步骤包括：

步骤S₄₁₀：异形墙体钢筋混凝土结构模型重心定位：

以竖直向下作用模拟重力，以竖直向上作用模拟吊装力，结合重度赋值，采用有限元分析方法模拟异形墙体的重力作用，根据力矩平衡原理，定位异形墙体钢筋混凝土结构模型的重心；

步骤S₄₂₀：吊装荷载安全验算：

结合异形墙体钢筋混凝土结构模型采用多吊点设计，根据多吊点局部极限应力，进行吊装荷载安全验算；

步骤S₄₃₀：异形墙体模拟吊装：

对异形墙体钢筋混凝土结构模型的运输吊装过程进行同步模拟，对起吊过程和装配式对接的构件水平度信息进行检测和对比，同时对施工过程中危险受力状态进行验算。

3.根据权利要求2所述的多段异形组合墙体模块化施工方法，其特征在于，在步骤S₄₁₀当中，所述异形墙体钢筋混凝土结构模型的重心定位具体包括：

步骤S₄₁₁：吊具结构设计：

根据异形墙体钢筋混凝土结构模型的结构形状，设计异形墙体上方吊装的吊具结构，并在吊具上合理布置吊点；

步骤S₄₁₂：通过吊具下的吊点布置情况，将异形墙体钢筋混凝土结构模型与吊具组合，计算异形墙体钢筋混凝土结构模型的重心和吊具重心的偏差；

步骤S₄₁₃：通过采用在吊具其他吊点布置混凝土配重块的形式，调节异形墙体钢筋混凝土结构模型重心使其与吊具重心相重合，确保吊具受力、异形墙体钢筋混凝土结构模型吊装平衡和稳定，使异形墙体钢筋混凝土结构模型吊装过程中不发生翻转和偏移。

4.根据权利要求3所述的多段异形组合墙体模块化施工方法，其特征在于，在步骤S₄₁₁当中，所述吊具包括位于所述支撑桁架结构正上方的多个连接梁和钩挂设置在所述多个连接梁下方且均匀分布的支撑环，所述支撑环的另一端面上钩挂设置有多组均匀分布的吊索簇。

5.根据权利要求1所述的多段异形组合墙体模块化施工方法，其特征在于，在步骤S₅₀₀当中，所述支撑桁架结构包括多个竖向立柱、横杆以及斜杆，多个所述竖向立柱沿着异形墙体的墙面走向依次垂直安装在所述预制基板上，所述横杆沿着上下方向依次垂直安装在所述竖向立柱上，所述斜杆沿着上下方向依次垂直安装在由所述竖向立柱形成的任意相邻墙面之间；所述支撑桁架结构用于支撑拼接体钢筋笼和预埋件。

6.根据权利要求1所述的多段异形组合墙体模块化施工方法，其特征在于，在S₇₀₀当中，所述限位工装包括预制定位底座和钢筋骨架，其中：

所述预制定位底座包括与所述钢筋笼结构相同且水平设置的槽钢架，所述槽钢架上设置有多个用于插入并固定竖向钢筋下端的定位钢套管，所述定位钢套管的分布位置与墙体钢筋设计结构中竖向钢筋的分布位置相匹配；

所述钢筋骨架包括竖向骨架、横向骨架和斜拉骨架，所述竖向骨架沿着异型墙体结构延伸方向依次垂直安装在预制定位底座上，所述横向骨架沿着上下方向依次垂直安装在竖向骨架上，所述斜拉骨架位于所述竖向骨架与所述横向骨架的两侧。

7.根据权利要求6所述的多段异形组合墙体模块化施工方法，其特征在于，所述横向骨架与所述竖向骨架相交处通过扣件连接，且所述斜拉骨架沿墙体长度方向的间隔不大于2m。

8.根据权利要求5所述的多段异形组合墙体模块化施工方法，其特征在于，所述竖向立柱、所述横杆和所述斜杆均由Q355B级钢材或HRB500E钢筋制作而成。

9.根据权利要求1所述的多段异形组合墙体模块化施工方法，其特征在于，在步骤S₃₀₀当中，所述钢筋差值线密度的计算表达式为：

ρ₁＝3.14*r_s*r_s*(ρ_s-ρ_c)

式中，ρ₁为钢筋差值线密度，ρ_c为混凝土体积密度，取2400kg/m³，ρ_s为钢材体积密度，取7800kg/m³，r_s为钢筋半径。

10.根据权利要求1所述的多段异形组合墙体模块化施工方法，其特征在于，在步骤S₇₀₀当中，所述锁紧结构包括套筒、插设在所述套筒内的锥形锁片和保持架，其中：

所述锥形锁片包括连接在所述板插筋上的第一锥形套和连接在所述竖向钢筋上的第二锥形套，所述第一锥形套与所述第二锥形套相互靠近的一侧通过所述保持架固定连接；

所述套筒包括螺纹连接在所述第一锥形套上的第一套筒和螺纹连接在所述第二锥形套上的第二套筒，且所述第一套筒与所述第二套筒的外径相等且在相互靠近的一端相贴紧。