《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》是北京建工集團有限責任公司、方遠建設集團股份有限公司完成的建築類施工工法；主要完成人分別是楊秉鈞、金崇正、翟培勇、朱文鍵和鄭直。該工法適用範圍是高層、水平截面曲面尺寸較大的，豎軸還發生一定角度傾斜的現澆鋼筋混凝土結構的施工，此類結構常見於文化娛樂設施、博物館及冷卻塔等。
《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》主要的工法特點是：現澆混凝土曲面斜筒體結構，水平截面多為閉合曲線圖形，水平截面形狀及尺寸隨高度改變，筒體豎向中軸線可以有一定角度傾斜；現澆混凝土曲面斜筒體結構立面為曲面，造型新穎；筒體的傾斜，造成筒體牆要有一定的抗彎能力，一般設計為剪力牆筒體。
2011年9月30日，《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法
- 工法編號：YJGF46-2002
- 類別：工程建設類
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
- 完成單位：北京建工集團有限責任公司、方遠建設集團股份有限公司
- 主要完成人：楊秉鈞、金崇正、翟培勇、朱文鍵、鄭直
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,工藝流程,操作要點,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
隨著中國建築行業的不斷發展，現代建築風格日益多樣化，建築設計突破了束縛，出現了一批新造型建築。其中許多以曲面造型為建築表現手段的建築，還打破垂直造型的傳統手法，讓曲面再發生一定角度的傾斜。首都博物館新館工程現澆混凝土橢圓斜筒體結構即是一例。北京建工集團有限責任公司、方遠建設集團股份有限公司在該工程中採用現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法。隨後2005~2006年在浙江台州市黃岩熱電廠、椒江熱電廠冷卻塔工程上，結合雙曲線風筒混凝土現澆結構特點，也成功套用了該工法。工程中所用材料都是常規材料，施工比較簡單，管理方便，施工進度快，作業條件比較好，並且鋼管扣件來源方便，可供周轉使用，取得了好的經濟效益，縮短了工期。在工程實踐基礎上，北京建工集團有限責任公司、方遠建設集團股份有限公司最終完成了《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》。
工法特點
《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》特點如下：
1、現澆混凝土曲面斜筒體結構，水平截面多為閉合曲線圖形，水平截面形狀及尺寸隨高度改變，筒體豎向中軸線可以有一定角度傾斜。
2、現澆混凝土曲面斜筒體結構立面為曲面，造型新穎。
3、筒體的傾斜，造成筒體牆要有一定的抗彎能力，一般設計為剪力牆筒體。
操作原理
適用範圍
《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》適用於高層、水平截面曲面尺寸較大的，豎軸還發生一定角度傾斜的現澆鋼筋混凝土結構的施工，此類結構常見於文化娛樂設施、博物館及冷卻塔等。
工藝原理
《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》利用多層板易於加工拼裝和鋼管腳手架搭設方便等優點，用模板拼成多面體擬合曲面體，通過控制多面體水平截面圖形折線段寬度，使弦高在2毫米左右，以達到立面曲面光滑順暢，符合清水混凝土要求，模板的支撐採用腳手架搭設成內剛性排架，由內部單方向支拉模板，以解決筒體傾斜的支撐問題。
工藝流程
《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》的工藝流程如下：
測量放線→搭設剛性支撐架體→綁紮鋼筋→支搭內、外牆柱模板→澆築牆柱混凝土→支搭頂板模板、綁紮梁板鋼筋→澆築頂梁板混凝土。
1、樓板處放控制軸線、細部軸線、曲面斜筒體結構牆柱邊線（上下口）及模板控制線（上下口）。
2、搭設腳手架，形成剛性內排架。
3、綁紮曲面斜筒體結構內牆柱等豎向結構鋼筋，如果柱是傾斜的，由於留插筋時已經找好傾斜角度，鋼筋綁紮順插筋方向；如果牆是有傾斜的，先要支搭牆傾斜一側的模板，在此模板上綁紮鋼筋，綁紮完畢後進行隱檢。支搭內牆柱模板，柱模支搭到梁底，牆模到頂板底，留梁豁口，如果牆柱是傾斜的，按線檢查模板上口位置是否準確，保證傾斜角度，支撐拉頂在內排架上。完成後進行預檢。澆築內牆柱混凝土。混凝土強度達設計要求值時方能拆除模板，此強度值由設計單位計算確定。
4、支搭頂板模板，綁紮梁板鋼筋，內部豎向結構與外曲面斜筒體間的頂板梁留待以後施工，樑柱節點處留埋件，澆築梁板混凝土。
5、支搭曲面斜筒體結構外牆傾斜一側的模板，在此模板上綁紮鋼筋，綁紮完畢後進行隱檢。支搭另一側曲面斜筒體結構外牆模板，牆模到頂板底，留頂板梁的梁豁口，完成後進行預檢。澆築曲面斜筒體結構外牆混凝土，混凝土強度達設計要求值時方能拆除模板，此強度值由設計單位計算確定。
6、支搭剩餘頂板部分的板梁模板，綁紮鋼筋，梁端焊接工字鋼牛腿，並與梁縱向鋼筋焊接，澆築梁板混凝土。
操作要點
施工單位採用《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》的操作要點包括：
一、測量放線
1、控制軸線的測設
地下階段依據基礎外的建築物控制點，採用方向法或正倒鏡挑直線法投測控制線，校核與臨近軸線的間距無誤後方能使用。
地上階段控制軸線的投測採用內控法，並結合外控線校核。內控點採用雷射垂準儀垂直向上投測，投測允許誤差：每層±3毫米，全高±10毫米。內控點投測到上一樓板後，應進行間距和十字垂直角度的校核，邊長相對中誤差1/15000，角度中誤差12”，同時用遠端方向校核控制線的方向，角度中誤差12”。
2、樓面放線
由於傾斜的牆柱平面位置起始線與標高關係密切，樓層放線前先用水準儀普遍測設一遍要放線部位的樓板標高，取最高值作為平面位置線所在標高。樓板混凝土面低於此值且要彈畫墨線的部位，先用水泥砂漿抹放線帶，應使彈線在同一標高。在樓面施工完畢後，測設軸線交點，軸線因傾斜角度造成的水平方向的平移距離，根據平面位置線所在標高與傾斜角度確定，傾斜的豎向牆柱邊線必須放在平面位置線所在標高上，以保證傾斜角度。曲面斜筒體牆的邊線採用極坐標法測設，測設的點在曲線上，測點間距應保證其連線與理論曲線的玄高不超過2毫米。
3、模板上口定位點測設
內排架搭設完畢後，在上其中心位置用混凝土板鋪設一平台，平台應水平，平台對應中心點處應留通視口。如下圖1所示：
圖1 模板上口校正定位測設圖示、圖2 單塊模板配置圖
在架子操作平台上用雷射垂準儀將樓層面上已經平移好的控制軸線及其交點投測上來，校核無誤後仍採用極坐標法測量模板上口邊線，並與理論計算數值比較。
二、模板工程
（一）曲面斜筒體牆體模板配置（如上圖2所示）
2、每塊牆體模板均為平行四邊形，模板配置高度根據層高及有無樓板的情況確定。中間用整板，兩端按角度切割製作成三角形或梯形。但隨位置不同，a角度、△值不同，現場實際放樣求得。配模的排列從曲線上曲率半徑小的地方開始，向曲率半徑大的地方排列。
3、依據橢圓曲線加工鋼管圍楞，單根長度2.5~6米，加工時應考慮接頭錯開，並編號。錯開方式如下圖所示：
鋼管錯開方式圖示
（二）曲面斜筒體牆體模板安裝
1、模板安裝順序：為便於鋼筋綁紮定位，模板安裝採取先支傾斜一側的模板，再支搭另一側模板。每2塊模板在料場臨時拼接成組，外側設臨時圍楞，用鉤頭螺栓與膠合板背面木方連成整體，以便吊運安全。每塊模板吊運就位後應設臨時支撐。內外模用Φ18螺桿對拉，左右間距500毫米，上下間距700毫米。
2、斜筒模板根部做法如下圖3、圖4所示：
圖3有樓面筒模根部節點做法、圖4無樓面筒模根部節點做法
3、模板校正：待模板安裝完畢臨時固定後，根據前述模板上口定位點測設方法檢測不同角度線與弧線的交點，從而校正模板位置。
（三）曲面斜筒體牆體模板支撐
採用鋼管腳手架組成支撐體系，形成整體鋼排架，承受斜向結構施工中產生的水平荷載，特別要考慮筒體傾斜及澆築混凝土所產生的位於剛性內排架頂部的荷載。立桿水平間距及是否採用雙立桿均要根據工程具體情況確定。剛性內排架通過錨環生根在樓板上。
三、鋼筋工程
牆體弧形水平鋼筋根據橢圓大樣線先加工樣品鋼筋，再依據樣品鋼筋批量加工。為了固定斜筒上口鋼筋位置，預先加工製作一橢圓形梯子鋼筋框，分段配製，編號排序。牆體鋼筋綁紮順序從長軸南端點開始分兩組向北推進。
曲面斜筒體牆體施工時，儘量在梁標高處留梁豁口，無法留梁豁口的地方可以在梁標高處留預埋件，埋件處焊鋼牛腿，鋼筋與鋼牛腿焊接。
四、混凝土工程
曲面斜筒體牆體混凝土從與傾斜一側垂直的端點開始澆築，向兩端反向進行。每個澆築點4台振搗棒。分層下料，分層振搗，每層450毫米，嚴禁一次性下料過多或集中某一點下料斜面推進。澆築採用泵送混凝土結合塔吊料斗。混凝土強度達到設計要求數值時才能拆除，模板拆除後，立即澆水養護，用塑膠薄膜包裹，牆體派專人澆水養護。
材料設備
施工單位採用《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》的材料設備如下：
1、材料準備
多層板：18毫米；
木方：50×100毫米、100×100毫米；
鋼管：Φ48×3.5；
腳手板：50毫米；
槽鋼：10號（10×48×5.3）；
扣件、可調支撐U托、穿牆螺栓（含錐體螺栓）、穿牆螺母。
2、機具準備
電鋸、線、靠尺板、打眼電鑽、扳手、鉗子、水平尺、鋼捲尺、托線板、塔吊等。
3、現場準備
在施工現場垂直吊運範圍內合理設定模板加工及堆放場地。
4、運輸準備
多層板在加工區組裝成大片模板，包括牆模板、柱模板、梁側模板，現場安裝用塔式起重機吊運，人工配合就位。
質量控制
施工單位採用《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》應執行的質量控制如下：
由於現澆曲面斜筒體在中國國內比較少見，所以沒有相應質量驗收標準，根據設計要求，參考有關規範和標準，結合工程實際制定質量驗收標準，參見下表：
序號 | 項目 | 允許偏差（毫米） | 檢查方法 |
|---|---|---|---|
1 | 斜筒體水平截面軸線位置 | ±8 | 尺量 |
2 | 斜筒體牆模板軸線位移 | 5 | 全站儀或拉線尺量 |
3 | 標高全高 | ±30 | 尺量 |
4 | 截面尺寸 | ±3 | 尺量 |
5 | 表面平整 | ±5 | 2米靠尺、楔形塞尺 |
6 | 傾斜度 | ±30 | 全站儀或拉線尺量 |
安全措施
施工單位採用《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》應制定實施的安全措施包括：
1、不周轉使用的模板，拆模後吊到模板架子上，不得靠在其他物體上，防止滑移、傾倒。
2、風力超過5級時，禁止吊裝模板。
3、用塔吊配合安裝或拆除模板時，操作人員、指揮人員不得站在模板行經路線的下方，防止意外傷人。
4、澆築牆柱混凝土時，需在牆柱邊支搭操作平台，平台後須有一道掃地欄桿和一道齊腰欄桿。平台上鋪腳手板，嚴禁工人或指揮人員站在模板口及模板的支撐上。
5、拆除模板時，先掛好吊鉤，繃緊吊索，吊鉤應垂直於模板，不得斜吊，以防碰撞混凝土牆體。摘鉤時手不離鉤，待遇吊鉤超過頭部才可鬆手，越過障礙物1米以上時，才能行車或轉臂。
6、拆除樓板模板前架設低壓照明電線，燈泡密度宜為4×4米，死角部增加碘鎢燈。
7、所有澆築混凝土的操作平台腳手架不得與模板的支撐直接連線。
8、牆模合模前，對於已固定好的門、洞模，不能有任何碰撞。
環保措施
施工單位採用《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》應制定環保措施：
1、遵守國家有關環保的法律規定，採取各種有力措施控制施工中廢棄物、噪聲、振動對環境的污染和危害。
2、噪聲的控制：在支拆模板時，必須輕拿輕放，上下、左右有人傳遞。模板的拆除和修理時，禁止使用大錘敲打模板以降低噪聲。
3、模板面塗刷水性綠色環保脫模劑，嚴禁使用廢機油，防止污染土地。裝脫模劑的塑膠桶設定在專用倉庫內。
4、垃圾實行分類管理，模板拆除後，清除模板上的粘結物如混凝土等，現場要及時清理收集，堆放在固定堆放場地，待夠一車後集中運到垃圾集中堆放場，確保現場整齊場地清潔。
效益分析
施工單位採用《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》時，採用覆膜多層膠合板做板面，輔以鋼管圍楞控制模板曲面形狀，內部支撐解決傾斜模板的支搭，通過使用測量儀器-全站儀，解決曲面斜筒體的測設問題。該工法所用材料都是常規材料，施工比較簡單，管理方便，施工進度快，作業條件比較好，並且鋼管扣件來源方便，可供周轉使用。較定型鋼模板的一次性投入節省成本，並且能反覆在類似工程上使用，又比定型鋼模板只能使用在一個工程中經濟。
套用實例
1、首都博物館新館
該館是大型綜合性博物館，建築面積61680平方米，建築總高39.6米，其專題展廳為現澆混凝土橢圓截面斜筒體結構，該現澆混凝土斜筒外裝飾的橢圓形青銅幕牆，展館斜出牆面寓意古代文物破土而出。現澆混凝土橢圓斜筒位於建築平面14~18/1/B~H軸間，平面為橢圓，筒壁厚400毫米，橢圓長軸內半徑為17582毫米，長軸外半徑為18000毫米，橢圓短軸內半徑13100毫米，橢圓短軸外半徑為13500毫米，斜筒豎向沿長軸方向向北傾斜，其傾斜度為10:3，斜筒從基礎底板（-14.80米）開始一直到頂（+42.00米），總高度56.8米。橢圓斜筒自地上3層破外牆斜出建築外裝修面，平面橢圓內還設有11根圓形斜柱，及90°圓心角的弧形斜牆，牆厚400毫米，內外層牆體之間淨距最小處僅有4米，而且有一部現澆鋼筋混凝土螺旋坡道。工程於2003年1月底完成主體結構施工。
2、浙江台州黃岩熱電廠、椒江熱電廠工程
該兩工程的冷卻塔均為自然通風雙曲線形風筒結構，為現澆混凝土水池、底板採用整體式筏板，通風殼體最大厚度均為400毫米、最小厚度180毫米。風筒、人字柱、壓力水槽採用C30抗凍抗滲混凝土現澆鋼筋混凝土結構。
黃岩熱電廠冷卻塔工程於2005年3月20日正式開工，2005年9月25日竣工驗收；椒江熱電廠冷卻塔工程於2006年5月10日正式開工，2006年11月10日竣工驗收。
施工中針對冷卻塔工程規模比較小、高度比較低、工期要求比較緊的特點，借鑑了現澆混凝土曲面斜筒體施工工法，避免了使用常規的爬模工藝和懸掛式腳手架翻模工藝帶來的一次性投入大、準備工作時間長、筒壁內模半徑控制複雜糾偏難度大等缺點，工期提前、工程投入節約、綜合成本降低，效益顯著。
榮譽表彰
2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單（升級版）》，以建質[2011]154號檔案公布，《現澆混凝土曲面斜筒體結構施工工法》被評定為中國國家二級工法。
