外倾曲面结构施工关键技术研究

发布时间：2019-03-11 16:18所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次

【摘要】针对福建南平武夷新区天圆地方项目中天圆结构形式为外倾曲面，结构斜柱与斜梁截面大、高度高的特点，施工中模板支撑体系为超重、超高体系，且需充分考虑与干挂幕墙操作架和施工电梯超长卸料平台的空间关系、施工协调等问题。论文通过在测量放线中采

　　【摘要】针对福建南平武夷新区“天圆地方”项目中“天圆”结构形式为外倾曲面，结构斜柱与斜梁截面大、高度高的特点，施工中模板支撑体系为超重、超高体系，且需充分考虑与干挂幕墙操作架和施工电梯超长卸料平台的空间关系、施工协调等问题。论文通过在测量放线中采用双轴线作为控制线，解决了精准定位的问题，结合BIM与放样机器人等新技术，形成了外倾曲面结构的关键施工技术，充分保证了施工质量与安全。

　　【关键词】外倾曲面结构,高大模板,BIM技术,放样机器人

　　1引言

　　随着城市建设速度的加大和规模的不断扩大，一些城市的标志性建筑造型呈现出扇形、圆形、鸟巢等形式，对施工技术也提出了更高的要求。然而，由于立面体型越来越不规则，导致结构越来越复杂，采用传统的施工技术已经无法满足不规则体型的场馆类建筑的施工。，同时结合BIM与放样机器人等新技术，形成了外倾曲面结构的关键施工技术，充分保证了施工质量与安全。通过本工程的施工，总结出一套较为成熟的相关关键技术，为类似工程的建筑施工提供参考和借鉴。

　　2工程概况

　　武夷新区“天圆地方”项目位于福建省南平市武夷新区核心区域，是未来武夷新区的标志性建筑。“天圆”建筑面积26852m2，总高27m，整个建筑为圆弧形外倾结构，外围楼板及斜梁由29个斜柱支撑，斜柱从1层楼板开始倾斜，倾斜角达109度。

　　3施工难点与技术措施分析

　　3.1施工难点

　　3.1.1外倾结构质量控制

　　“天圆”由10个圆弧组成，外围为倾斜结构，与楼面成109度;对施工放样的精确度要求较高。圆弧形放样错误将直接导致斜柱错台及墙体无法闭合，不仅影响质量，而且增加了施工成本。

　　3.1.2斜弧梁超高、超重截面多

　　该工程外倾结构最大高度为17.745m，架体搭设的高度超过8m，属于高大模板体系。斜弧梁截面尺寸主要有450mm~800mm，450mmx1200mm，300mmx800mm，400mmxi800mm，500mmx1O00mm，450mmxl300ram等，高度为9.6～25.68m，属于超高超重结构，对模板安装施工技术要求更高。

　　3.1.3模板支撑体系复杂

　　外墙为干挂幕墙，最外边距离结构倾斜面1.469m，支撑架拆除后再搭设装修架，工期长，会增加成本。外倾结构楼板边距离地下室外墙6.13～10.Om，施工电梯属于超长加固。综上，模板支撑体系要考虑高大模板支撑架、干挂幕墙操作架、施工电梯卸料平台。

　　3.2技术措施

　　3.2.1测量放线

　　1)使用双轴线作为控制线由于施工合同有节点工期要求，“天圆”根据后浇带划分为l1个区，分区施工过程存在圆弧无法进行闭合差复核。经过讨论，决定采用双轴线作为控制线，且各选取一段圆弧组成梯形进行闭合验算。

　　在任意区块2条控制线上任意选取A、B、C、D四点，连接弦线AB、CD，再连接直线AC、CD，组成梯形ABCD，使用钢卷尺测量梯形ABCD任意线段长度及对角线AD或BC长度，复核无误后再放细线。

　　2)平面定位——运用BIM技术

　　通过BIM技术建模，把图纸导入放样机器人中，具体包括以下步骤：(1)从BIM模型中设置现场控制点坐标和建筑物结构点坐标作为BIM模型复核对比依据，在BIM模型中创建放样控制点;(2)将所有复核无误的放样点导入平板电脑中;

　　(3)进入现场，使用BIM放样机器人对现场放样控制点进行数据采集，即刻定位放样机器人的现场坐标;

　　(4)通过平板电脑选取BIM模型中所需放样点，指挥机器人发射红外激光自动照准现实点位，实现“所见点即所得”，从而将BIM模型精确的反映到施工现场。采用BIM结合放样机器人实现了模型建设与施工现场无缝对接。

　　同时不需要每个点都输入坐标，由原来放样100点/d，提高到300点/d;经检查，任意相邻3个圆柱圆心组成的三角形，用钢卷尺测量长度，框架柱截面尺寸平均偏差为2.2mm，均在规范允许范围内。

　　3)空间定位一采用新型倾斜构件定位装置

　　进行异形结构放样时，先进行平面定位，再进行立面定位。为了解决线锤吊线误差大、效率低的问题，项目部自行研制了一种倾斜构件定位装置，可以准确地对倾斜构件进行立面定位。

　　放样步骤：

　　1)CAD图上标注斜柱模板EB定位尺寸：标注AB、AC、CE、CD尺寸，AB与EB角度;

　　2)现场放样：先后对点A、B进行精确定位。在首层A点架设仪器，调平，激光对准A点，调节仪器高度使其为AC尺寸;

　　3)激光对线：开启仪器水平与竖直激光功能，激光照射模板，在仪器上显示水平距离CD，竖直距离CE，模板与楼面角度，通过调节斜柱模板顶托使屏显数值为理论值时，即为斜柱位置。

　　3.2.2模板支撑体系设计

　　1)支撑体系设计

　　模板支撑体系为钢管8.3mmx3.6mm满堂脚手架加顶托梁的形式，丝杆顶托外径与钢管内径空隙不大于3mm。外立面区域垫板使用槽钢。顶部设置可调丝杆顶托，立杆横距为斜柱宽加200mm，立杆纵距与梁板立杆同间距(不超过600mm)，保证水平杆件贯通设置。

　　在斜柱底立杆中部，增设一道斜向支撑作为构造措施，验算时不考虑其受力，梁底斜撑采用4,48.3mmx3.6mm钢管，与梁底立杆、梁底水平杆用扣件连接成一个整体，顶部与木楔与梁底次楞楔紧，斜撑与地面夹角为50度。

　　满堂支撑架设计图纸套用外幕墙图纸及施工电梯超长加固设计图，从而确定外幕墙施工时操作空间及施工电梯卸料平台位置，对于需要降落的立杆在该处进行对接接头处理，对于水平杆在施工电梯卸料平台位置进行对接接头处理。

　　2)支撑体系搭设要点支撑体系搭设需要注意以下要点：

　　(1)根据楼面控制线弹出每根立杆平面位置线;

　　(2)环向钢管进行定制化，有效保证受力均匀，搭设后整齐美观;

　　(3)立面对接钢管应在同一竖直线上，满足满堂支撑架横平竖直，环向顺直。

　　3.2.3倾斜模板安装控制要点

　　倾斜模板安装有以下控制要点：1)在结构板上利用控制线对梁、柱平面定位，使用新型专利《倾斜构件定位装置》进行立面定位;2)因该工程框架梁截面较大，为便于梁钢筋绑扎安装，要求所有框架梁侧模至少一边待梁钢筋绑扎完成后方可安装;3)由于曲线原因，两两相邻的模板边楞间会形成夹角，内侧可能会因此产生缝隙，控制夹角约为0.2度0.6度，在模板边框不变的情况下，施工过程中采用打泡沫剂来弥补缝隙;4)对于倾斜面，增设一道斜向支撑作为构造措施，验算时不考虑其受力，梁底斜撑采用8.3minx3.6ram钢管，与梁底立杆、梁底水平杆用扣件连接成一个整体，顶部与木楔与梁底次楞楔紧，斜撑与地面夹角为50度。

　　4结论与建议

　　本文考虑场馆建设的特殊性，研究了外倾曲面结构施工关键技术，对施工方案进行优化。通过以上各项技术的综合应用，解决了大型场馆外倾曲面结构的技术难点，不仅能极大地提高施工效率，缩短工期，降低成本，且外倾曲面结构的质量也可得到保障。

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