弧形墙施工方案1-14

混凝土弧形墙施工方案论证会设计单位：北京建筑设计研究院监理单位：浙江江南工程管理股份有限公司施工单位：中国建筑第八工程局有限公司工程概况一竖向分段及施工流程二测量定位及监测三模板工程四钢结构工程六混凝土工程七资源投入计划八质量保证措施九目录钢筋工程五安全保证措施十一、工程概况工程概况为营造贝壳状效果，本工程歌剧院北侧后舞台外轮廓和南侧观众厅外轮廓（大贝壳）、多功能厅后舞台轮廓设计为弧形结构。其中，北侧后舞台外轮廓结构为500厚弧形墙结构，标高-5.000m～27.000m；多功能厅后舞台轮廓为由600×600弧形柱（标高为-4.600m～+23.500m）构成的框架结构体系；南侧观众厅外轮廓结构为由28根500×550弧形柱（其中Z9～Z14标高为-0.10m～16.50m，Z1～Z8标高为-0.100m～26.900m）、350×500弧形环梁（23.9m标高环梁为400×500）和150厚弧形板组成的壳状壁式框架结构体系，弧形柱内置H200×150×6×8型钢，10.45m、14.9m和23.9m标高位置的弧形环梁内置H200×100×8×12型钢，顶部26.9m标高水平弧形梁350×800，长约60m，观众厅南面顶部25.4m标高与之相连的斜梁宽500mm，高500mm。插入大小贝壳的平面图工程概况图1.0-1歌剧院后舞台弧形墙平面示意图工程概况图1.0-2歌剧院后舞台弧形墙剖面示意图工程概况图1.0-3多功能厅后舞台弧形墙剖面示意图工程概况图1.0-3多功能厅剖面示意图工程概况图1.0-4歌剧院观众厅弧形0.0m结构平面示意图工程概况图1.0-5歌剧院弧形结构南北向剖面示意图弧形墙砼结构钢结构结构工程概况图1.0-6歌剧院观众厅弧形结构东西向剖面示意图工程概况图1.0-9观众厅柱梁结构体系简图工程概况图1.0-13歌剧院观众厅弧形柱Z1～Z14定位图工程概况图1.0-14歌剧院观众厅弧形柱典型剖面示意图二、竖向分段1、弧形结构竖向分段原则2、后舞台弧形墙竖向分段3、观众区弧形墙竖向分段4、弧形墙施工流程弧形结构竖向分段原则1、按结构楼层分段2、按弧度转折点分段3、按方便混凝土浇筑分段观众区弧形结构竖向分段分段号标高起止点（m）高度（m）备注第1段（竖直段）-4.5004.4楼板面-0.100楼板面，转折点第2段32.900无楼板，有环梁第3段35.900楼板面第4段2.38.200无楼板，有环梁第5段2.2510.450楼板面第6段2.713.150无楼板，有环梁第7段1.7514.900有楼板，有环梁，环梁内置H型钢第8段1.1第9段16.0003无楼板，有环梁，有平面钢结构预埋件第10段19.0002.9无楼板，有环梁第11段21.9002无楼板，有环梁第12段23.9001.5无楼板，有环梁，环梁截面加大，内置H型钢第13段25.4002.45无楼板，有环梁，有内弧形墙弧形板变板厚27.850弧形墙施工流程测量定位脚手架搭设弧形柱内型钢柱安装钢筋测量定位钢筋安装、机电预留预埋、钢结构预埋件安装模板测量定位模板安装对拉螺杆及龙骨安装整体测量复核与校正浇筑混凝土在场外进行试验，根据实施效果进行工艺改进钢结构加工制作运输到现场钢结构深化设计计算机辅助放样钢筋加工计算机辅助放样模板加工混凝土试配混凝土制作运输模板加固进行弧形墙施工测量观测、收集数据诱导缝倒梯形胶条固定在模板上三、测量工程1、测量方案2、沉降观测测量方案-平面测量1、轴线控制点的布设在地下室施工完成后，在±0.000m楼面(第1控制基准点层)布设轴线控制基准点，并用全球定位系统进行坐标校核，精度合格后作为地上部分平面控制依据。控制点所对应的各楼层浇筑混凝土顶板时，在垂直对应控制点位置上预留出200mm×200mm的孔洞，以便轴线向上投测。随着施工的进程，楼部分轴线控制基准点分阶段向上传递转换。2、控制点传递原则为了保证核心筒的铅垂性,使固定在底板面上的控制点精确传递至施工层,以控制施工层的各轴线，为保证传递精度，竖向传递必须分段投测。测量方案-平面测量3、控制点传递方法平面控制点的竖向传递首层平面放线直接依据首层平面控制网，其它楼层平面放线，根据规范要求，应从地面控制网引投到高空，不得使用下一楼层的定位轴线。平面控制点的竖向传递采用内控法，投点仪器选用天顶准直仪。在控制点上方架设好仪器，将激光铅直仪架设在首层楼面基准点上，对中、整平后，接通电源射出激光束。把有光学成像物镜与CCD光点传感器的激光接收靶由导线引入计算机系统。根据计算机显示器显示偏移方向的偏移值移动激光接收靶。基准控制点与激光接收靶中心重合后确定控制点的点位并加以保护，要在接收靶的周边用笔画出个框来，这样就是接收靶稍有移动也可以跟据它的形状放回原位。另外在对中整平后设点时要将红外线调到最细这样增强了准确度。如投点精度不够，必须重新投点，直至满足精度要求。考虑到天顶激光铅直仪的视距变长以后，清晰度影响投测精度，故施工到一定高度以后，基准点应转移到稳定的上部楼面上。测量方案-立面测量由于本工程歌剧院及多功能剧场主体为弧形空间结构造型，外部结构柱、梁、墙多为弧形构件，结构整体测控量大，测量精度要求高，轴线标高竖向传递次数多，固无法使用常规的高层测量手段来测量定位。所以针对该空间结构，我们将采用内控与外控法相结合，主要利用全站仪进行三维极坐标定位放样的方法进行施工测量，且在整个测量工作中，我们将结合利用BIM（建筑信息模型）作为空间坐标计算等方面的辅助。但由于弧形立面空间结构的特点导致测量定位点附着面有限，而结构测控点又比较多，所以在测量实施过程中我们将充分利用模板支撑系统及外架系统来增加测控点的附着面和我们测量控制的手段。测量方案-立面测量弧形梁、柱内外控法测量示意图测量方案-立面测量1、坐标系建立A、以零米层标高为竖向坐标Z的原点，大剧场GF及小剧场DB中轴线交点为统一空间定位坐标体系的原点（0,0,0），以歌剧院轴网为本系统正交轴网（以m为单位）。测量方案-立面测量图极坐标系示意图测量方案-立面测量2、测量定位控制本工程主要采用极坐标测量法。为了满足弧形结构的设计弧度要求，及更有利于弧形结构的模板控制，我们将通过弧度近似计算，并结合模板的分段尺寸设，以及测量控制的方便准确性综合考虑我们的测量分段（综合考虑后决定采用500×500、200×500、200×200的网格分段）。进而根据各剖面平面图分别布设内外两条控制线（与结构构件截面边线距离尺寸可选择50cm～1m不等，视实际情况选择），并通过内业计算得出各控制线的控制极坐标（X，Y，Z），然后通过全站仪将控制线施测至结构底板上（由于支撑系统及外架系统存在诸多的不稳定因素，所以采用先在底板施测控制线，然后根据截面设计标高利用红外铅垂仪进行投测的方法来进行测量控制），然后利用激光铅垂仪将各控制线引测至外架或支撑系统上，进而利用各控制线与各结构截面间的距离尺寸关系进行结构构件定位。这样就可以化空间为平面，从而化繁为简，更有利于测量的操作及随时的复核控制。测量方案-立面测量图弧形墙、柱控制线测量控制示意图（局部）测量方案-立面测量图弧形梁、柱单位体三维极坐标控制点示意图图弧形柱截面控制线施测示意图（局部）测量方案-立面测量图弧形梁、柱单位体截面测量控制示意图（局部）测量方案-立面测量弧形墙结构可先通过犀牛软件辅助将墙面划分成若干网格块，然后竖向按划分网格的高度将墙体划分成若干断面体，并通过计算得出各断面内网格角点控制线三维极坐标。同样利用测放控制线的方法进行结构定位控制。（可采用500×500、200×500和200×200的网格进行分段。网格单位为毫米）图定位网格示意图（局部）测量方案-立面测量图弧形墙截面控制线施测示意图（局部）测量方案-立面测量图弧形墙截面测量控制示意图（局部）测量方案-立面测量先根据控制线将已按结构弧度加工好的钢筋主龙骨进行定位，将竖向钢筋绑扎至已经定位好的支撑系统钢管上，待钢筋绑扎完成并验收合格后方可进行所有模板的封闭控制。待所有模板加固固定完成后再根据控制线进行复核校正。图钢筋定位示意图（局部）测量方案-立面测量图钢筋定位效果图（局部）测量方案-立面测量由于是空间弧形混凝土结构，许多地方无法利用楼板作为控制点的向上传递界面，固测量放线过程中需通过模板支撑系统来辅助定位（在外架及支撑系统靠弧形结构外侧加设横杆辅助放线，加设杆数量和间距根据墙体网格或柱分段竖向投影间距大小确定），且可能还需要搭设测量塔架，以之作为控制点向上传递操界面；四、模板设计1、模板配板2、弧形墙模板尺寸及施工要点3、模板支撑体系设计4、弧形墙施工流程模板配板-配板原则1、模板采用18厚木胶合板，1830mm×915mm；2、弧形柱模板单独配置；3、异型模板规格尽量少，以利于模板下料；4、模板尺寸符合标准模板模数，以充分利用标准模板，减少边角料；5、模板宽度在满足要求的情况下尽量取大值，方便施工；6、模板安装完成面与设计曲面拟合效果好，并需满足质量验收规范要求（参考《混凝土工程施工质量验收规范》）；7、对歌剧院北侧后舞台弧形墙可整体配板，对歌剧院南侧观众厅弧形柱、弧形环梁和弧形板则需分别配板。模板配板-配板模型由于弧形结构为双曲面结构，每一点的曲率都不一样。对此，根据弧形结构的形状，将其分解为若干个单元块体，并对每个单元块体进行模板配板设计。当分解的单元块体的数量足够多时，即每个单元块体足够小时，模板安装完成面与设计曲面的偏差将非常小，拟合效果甚好，并能满足规范允许偏差要求。弧形墙单元块体如图所示。模板配板-配板模型进一步将双曲面结构简化为互不相关的两个曲面，并将曲面进一步拟合为圆弧形。由于采用木模板，在不起拱的状态下，模板面与设计曲面必定存在一个偏差Δl，如图所示。图5.3-1折线弧差计算示意其中Δl：模板面与设计曲面的最大偏差，mmh：模板长度（宽度），mmr：拟合圆弧半径，mm模板轴线位置允许偏差为5mm，即进一步简化可得（公式二）（公式一）根据（公式二），半径r越小，允许模板长度（宽度）将越小。弧形墙模板尺寸及施工要点主模板根据前述配板原则和分析、计算，拟定本工程观众厅弧形结构的主模板尺寸为900×900、900×600、900×500和900×450四种，弧形墙模板尺寸及施工要点图5.5-1观众厅弧形结构主模板分布图弧形墙模板尺寸及施工要点异形模板因弧形柱和弧形梁单独支模，故在每相邻两根弧形环梁和相邻两根弧形柱之间形成的弧形板均需要单独配置模板。下面以标高2.9m～5.9m×Z10～Z11模板配置区为例，介绍该框架内弧形板外侧模板的配置情况。根据表5.5-1数据，对标高2.9m～5.9m×Z10～Z11模板配置区的模板进行配置，其模板配置展开情况如图5.5-2所示。图5.5-2中，模板A为标高2.9m～5.9m×Z10～Z11模板配置区内主模板，模板B为该模板配置区内副模板，a、b、c、d分别为该模板配置区的异形模板。其中，副模板高度根据竖向分段的弧形长度和主模板A的配置情况而定。以标高2.9m～5.9m×Z10～Z11模板配置区为例，模板A尺寸为458/457×915，模板B尺寸为458/457×674。弧形墙模板尺寸及施工要点图5.5-2标高2.9m～5.9m×Z10～Z11模板配置区模板配置图弧形墙模板尺寸及施工要点对拉螺栓布置模板宽度/mm对拉螺栓布置备注0＜b≤150不需布置150＜b≤500居中布置1排500＜b≤900对称布置2排弧形墙模板尺寸及施工要点图5.5-3标高2.9m～5.9m×Z10～Z11模板配置区对拉螺栓布置图弧形墙模板尺寸及施工要点模板施工要点1、根据设计定位，内侧弧形环梁与外侧弧形板存在大小不一的间距。但考虑到模板安拆与施工便利性，建议将环梁与弧形板整体浇注，中间不留空隙。2、因结构为弧形，采用平面模板按弧度安装后，同一构件的模板与模板之间将会存在一个三角形板缝，该缝必须采用密封胶进行完全密封。3、弧形柱模板与弧形板模板交接处，为避免混凝土漏浆，在模板内侧安装L50X5角钢，角钢长度与模板高度一致。