混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法.pdf

本发明公开了一种混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法，它包括模架架体搭设、外模就位固定、结构钢筋绑扎、内模支设、混凝土浇筑、拆除模板和表面养护。通过模架架体将不同的模块分别固定，且拼合成整体，在玻璃钢外模上绑扎结构钢筋和内模制作，然后通过浇注混凝土实现壳体的成型；另外，在浇注的混凝土中添加1～2kg/m3的聚丙烯纤维，可有效防止混凝土早期裂缝发生；掺加水泥基防水材料，使混凝土后期龟裂自愈，达到防渗漏效果。本发明设计合理、工艺简单、成本较低、精度高且易于实施，使混凝土大型异型薄壳结构体的表面圆滑平整，达到清水混凝土效果，特别适用于各种半球类混凝土壳体的制作，具有良好的社会和经济效益。

1、  一种混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法，包括以下步骤：
(1)、外模的就位固定
在混凝土大型异型薄壳结构体的设计位置搭设模架，然后，先将外模分段高度算出并标在模架的立杆上，再按编号用吊车将外模的分块模块吊至安装位置临时固定，一组模块吊装完毕后，进行模块拼缝和平顺调整，并校验模块的对称性，合格后，将模块焊牢在模架的立杆上；
(2)、结构钢筋绑扎
外模安装固定后，开始结构钢筋绑扎，绑扎混凝土大型异型薄壳结构体下部外壳钢筋时，要设置钢筋马凳作内模支撑；
(3)、内模支设
内模采用木模，分上、下两部份支设，内、外模共同工作部分的内模在外壳钢筋绑扎后进行，便于浇筑混凝土的部位，可以一次安装到位；不便于浇筑混凝土的部位，应随混凝土浇筑分段敷设；内模在外壳下部的部分，先支设内模后进行钢筋绑扎，由于没有外模为依托，应使用全站仪对内板定位后再进行模板支设，模板支设完成后，校验内模的对称性；
(4)、混凝土浇筑
混凝土大型异型薄壳结构体采用料斗浇筑，并且不同浇注部位采用不同坍落度的混凝土，其中，内、外模共同工作部分采用坍落度为140～180mm的混凝土，与壳体内模安装分段同步进行浇筑，以便于混凝土浇捣密实；内模在外壳下部部分采用坍落度为50～80mm的混凝土，可有效防止新浇混凝土流淌，浇筑混凝土之前应间隔0.5～1m设一个标高控制点，混凝土浇筑应从两端向中间对称进行，以减小对模板的水平推力；
(5)、拆除模板
混凝土大型异型薄壳结构体混凝土强度达到设计强度后，可以拆除模板，模板拆除后，应及时对混凝土表面缺陷进行修正，以便表面装饰施工，且使用养护液涂刷养护。

2、  根据权利要求1所述的混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法，其特征是：绑扎混凝土大型异型薄壳结构体下部外壳钢筋时，要按间距600×600留置φ12钢筋马凳作内模支撑。

3、  根据权利要求1所述的混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法，其特征是：所述混凝土大型异型薄壳结构体的混凝土初凝后，使用养护液涂刷养护，且养护时间不少于21天。

4、  根据权利要求1所述的混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法，其特征是：在混凝土大型异型薄壳结构体的混凝土中添加1～2kg/m³的聚丙烯纤维，可有效防止混凝土早期裂缝发生。

5、  根据权利要求1所述的混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法，其特征是：在混凝土大型异型薄壳结构体的混凝土中掺加水泥基防水材料，使混凝土后期龟裂自愈，达到防渗漏效果，在混凝土中掺加水泥基防水材料时，应进行所选水泥、外加剂的相容性试验，合格后方可施工。

6、  根据权利要求1所述的混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法，其特征是：所述外模为玻璃钢外模，并且玻璃钢外模按照不同的标高进行切割，形成纵向分模块，并且，同一标高内的纵向分模块又切割分成不同的横向分模块。

7、  根据权利要求1～6任一所述的混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法，其特征是：所述混凝土大型异型薄壳结构体为半椭圆球型壳体，或为半橄榄球型壳体，或为半蛋壳球型壳体。

混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法
一、技术领域：
本发明涉及一种混凝土壳体的施工方法，特别是涉及一种混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法。
二、背景技术：
随着我国经济建设的发展，各种各样的三维空间混凝土大型异型薄壳结构体在公共建筑得到了广泛的应用。特别是各种大型球类(椭圆球、橄榄球、蛋壳球或雨滴球等)壳体以其良好的受力特性深受欢迎，在直径和受力相同的前提下，球类壳体的壁厚仅为普通柱状罐壁厚的一半，在材料面积一定的前提下，球类壳体的容积最大，另外，各种球类壳体还具有美丽的外形和较低的风压值、雪压值，使用寿命长，安全性好，但是，大型球类等异型混凝土结构外型复杂，施工图往往只给定了异型混凝土结构的控制尺寸、而不能给出异型混凝土结构外部各点的空间坐标和控制方程，从而给模板制作、支设和混凝土的浇筑带来困难，造成制作成本昂贵，不利于推广实施。
三、发明内容：
本发明所要解决的技术问题的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、工艺简单、成本较低、精度高且易于实施的混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法。
本发明的技术方案是：一种混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法，包括以下步骤：
(1)、外模的就位固定
在混凝土大型异型薄壳结构体的设计位置搭设模架，然后，先将外模分段高度算出并标在模架的立杆上，再按编号用吊车将外模的分块模块吊至安装位置临时固定，一组模块吊装完毕后，进行模块拼缝和平顺调整，并校验模块的对称性，合格后，将模块焊牢在模架的立杆上；
(2)、结构钢筋绑扎
外模安装固定后，开始结构钢筋绑扎，绑扎混凝土大型异型薄壳结构体下部外壳钢筋时，要设置钢筋马凳作内模支撑；
(3)、内模支设
内模采用木模，分上、下两部份支设，内、外模共同工作部分的内模在外壳钢筋绑扎后进行，便于浇筑混凝土的部位，可以一次安装到位；不便于浇筑混凝土的部位，应随混凝土浇筑分段敷设；内模在外壳下部的部分，先支设内模后进行钢筋绑扎，由于没有外模为依托，应使用全站仪对内板定位后再进行模板支设，模板支设完成后，校验内模的对称性；
(4)、混凝土浇筑
混凝土大型异型薄壳结构体采用料斗浇筑，并且不同浇注部位采用不同坍落度的混凝土，其中，内、外模共同工作部分采用坍落度为140～180mm的混凝土，与壳体内模安装分段同步进行浇筑，以便于混凝土浇捣密实；内模在外壳下部部分采用坍落度为50～80mm的混凝土，可有效防止新浇混凝土流淌，浇筑混凝土之前应间隔0.5～1m设一个标高控制点，混凝土浇筑应从两端向中间对称进行，以减小对模板的水平推力；
(5)、拆除模板
混凝土大型异型薄壳结构体混凝土强度达到设计强度后，可以拆除模板，模板拆除后，应及时对混凝土表面缺陷进行修正，以便表面装饰施工，且使用养护液涂刷养护。
绑扎混凝土大型异型薄壳结构体下部外壳钢筋时，要按间距600×600留置φ12钢筋马凳作内模支撑。所述混凝土大型异型薄壳结构体的混凝土初凝后，使用养护液涂刷养护，且养护时间不少于21天。
在混凝土大型异型薄壳结构体的混凝土中添加1～2kg/m³的聚丙烯纤维，可有效防止混凝土早期裂缝发生。在混凝土大型异型薄壳结构体的混凝土中掺加水泥基防水材料，使混凝土后期龟裂自愈，达到防渗漏效果，在混凝土中掺加水泥基防水材料时，应进行所选水泥、外加剂的相容性试验，合格后方可施工。
所述外模为玻璃钢外模，并且玻璃钢外模按照不同的标高进行切割，形成纵向分模块，并且，同一标高内的纵向分模块又切割分成不同的横向分模块。
所述混凝土大型异型薄壳结构体为半椭圆球型壳体，或为半橄榄球型壳体，或为半蛋壳球型壳体。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用玻璃钢外模，强度高，有利于混凝土的浇注和成型，安全施工性好，并且使用寿命长，能够重复利用，降低使用成本，另外，将玻璃钢外模切割成多个模块，便于吊装，因此易于施工，大大降低大型异型壳体的制作成本。
2、本发明内模采用木模，且分上、下两部份支设，内、外模共同工作部分的内模在外壳钢筋绑扎后进行，便于浇筑混凝土的部位，可以一次安装到位；不便于浇筑混凝土的部位，应随混凝土浇筑分段敷设，因此施工十分方便，成本较低。
3、本发明在玻璃钢外模的里层设置有玻璃丝布和不饱和聚酯树脂分层铺贴成型的外模面层，这样能够使异型混凝土壳体的表面圆滑平整，达到清水混凝土效果。
4、本发明适用范围广，适用于不同混凝土大型异型薄壳结构体的制作，特别是适用于各种半球类混凝土壳体外模的制作，推广后具有良好的社会和经济效益。
四、附图说明：
图1为混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法的模板支护示意图；
图2为混凝土大型异型薄壳结构体的正视图；
图3为图2所述混凝土大型异型薄壳结构体的右视图；
图4为图2所述混凝土大型异型薄壳结构体的俯视图；
图5为制作玻璃钢外模的胎模终型的结构示意图；
图6为在胎模终型上铺贴玻璃丝布层和不饱和聚酯树脂的结构示意图，
图7为玻璃钢外模切割分块的结构示意图；
图8为玻璃钢外模中钢骨架和支架的分布示意图。
五、具体实施方式：
实施例：参见图1～图4，图中，混凝土大型异型薄壳结构体的形状为半椭圆球型壳体，用来制作体育场橄榄型记分牌，其施工方法包括以下步骤：
(1)、玻璃钢外模的制作
a、在现场按施工图给定的混凝土大型异型薄壳结构体的外形控制尺寸堆土做出胎模雏形8，胎模雏形8表面外形由放样数据控制，依各横断面放样数据制作钢筋定位卡以控制堆土表面标高，在胎模雏形8表面平铺一层砖9，且根据设计要求进行表面修整成型，然后用水泥砂浆进行表面粉光(水泥砂浆的中水泥和砂的配比为1∶2)形成水泥砂浆层10，最终形成胎模终型，该胎模终型与混凝土大型异型薄壳结构体外形控制尺寸达到1∶1的吻合；
b、在胎模终型表面上涂抹玻璃钢外模用蜡，形成蜡层，在蜡层上铺贴玻璃丝布层和不饱和聚酯树脂以形成外模面层，铺贴时各层交错进行铺贴；其中有纵向玻璃丝布层和不饱和聚酯树脂11和横向玻璃丝布层和不饱和聚酯树脂12，多层交错铺贴。
c、外模面层树脂表干后，按外模分模块方案在外模面层背面布设型钢骨架和支架14，再用玻璃丝布层和不饱和聚酯树脂铺贴在型钢骨架、支架和其余外模面层上，并且在玻璃丝布层与型钢骨架、支架之间的空隙中填筑不饱和聚酯树脂，所有玻璃丝布层和不饱和聚酯树脂固化凝合后形成玻璃钢外模；
d、按外模分模块方案将整个玻璃钢外模切割成不同的模块13，将不同的模块13从胎模终型上取下，并编号存放，编号可以采用数字，比如：(1)、(2)……。也可以采用字母，比如：C、D、E、F……。还可以采用字母和数字的组合。图中只是标注一部分模块13，其它的模块13也有标注，图中未画出。外模分模块方案是按照不同的标高进行，形成纵向分模块，并且，同一标高内的纵向分模块又分成不同的横向分模块。
(2)、模架架体搭设
混凝土大型异型薄壳结构体4的下端两个支柱7完成后，在混凝土大型异型薄壳结构体4设计位置搭设外模架6，外模架6由立杆和斜撑组成，立杆的下端为混凝土垫层2，混凝土垫层2应具有足够强度，外模架6要有利于玻璃钢外模的安装、固定和拆除，尚应兼顾结构表面装饰操作。
(3)、外模就位固定
先将玻璃钢外模5分段高度算出并标在外模架6的立杆上，然后按编号用吊车将模块13吊至安装位置临时固定。一组模块吊装完毕后，进行外模拼缝和平顺调整，并认真校验模块13的对称性，合格后，将模块13焊牢在外模架6的立杆上。
(4)、结构钢筋绑扎
玻璃钢外模5安装固定后，可以开始结构钢筋绑扎。钢筋绑扎时应注意不得损伤外模。绑扎异型混凝土结构下部外壳钢筋时，要按间距600×600留置φ12钢筋马凳作内模支撑。
(5)、内模支设
内模1采用木模，分上、下两部分，通过内模架3固定支设，内模架3由立杆和斜撑组成。
内、外模共同工作部分的内模在外壳钢筋绑扎后进行，便于浇筑混凝土的部位，可以一次安装到位；不便于浇筑混凝土的部位，应随混凝土浇筑分段敷设；
内模1在外壳下部的部分，先支设内模后进行钢筋绑扎，由于没有玻璃钢外模5为依托，应使用全站仪对内模定位后再进行模板支设，模板支设完成后，校验内模1的对称性；
(6)、混凝土浇筑
混凝土大型异型薄壳结构体4采用料斗浇筑，并且不同浇注部位采用不同坍落度的混凝土，其中，内、外模共同部分采用坍落度为140～180mm的混凝土，与壳体内模1安装分段同步进行浇筑，以便于混凝土浇捣密实，内模1在外壳下部部分采用坍落度为50～80mm的混凝土，有效防止新浇混凝土流淌，浇筑混凝土之前应间隔0.5～1m设一个标高(壳体厚度)控制点，混凝土浇筑应从两端向中间对称进行，以减小对模板的水平推力；
另外，在混凝土大型异型薄壳结构体4的混凝土中添加1～2kg/m³的聚丙烯纤维，可有效防止混凝土早期裂缝发生。在混凝土大型异型薄壳结构体4的混凝土中掺加水泥基防水材料，使混凝土后期龟裂自愈，达到防渗漏效果，在混凝土中掺加水泥基防水材料时，应进行所选水泥、外加剂的相容性试验，合格后方可施工。
(7)、拆除模板
混凝土大型异型薄壳结构体4的混凝土强度达到设计强度后，可以拆除模板。模板拆除后，应及时对混凝土表面缺陷进行修正，以便表面装饰施工，同时应在混凝土初凝后使用养护液涂刷养护，养护时间不少于21d。
改变大型异型混凝土壳体的大小和形状能够形成多个实施例，均为本发明的常见变化，再次不一一详述。