《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》是武漢建工股份有限公司完成的建築類施工工法，完成人是吳建軍、王愛勛、黃昕、李文祥、江筠，適用於大型公共建築中外圍護結構空間呈不規則幾何體的薄壁型現澆混凝土圍護結構的施工。
《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》主要的工法特點是：精確三維定位；保證現澆圍護結構成型質量；工藝簡潔實用。
2011年9月，《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法
- 工法編號：GJEJGF051-2010
- 完成單位：武漢建工股份有限公司
- 主要完成人：吳建軍、王愛勛、黃昕、李文祥、江筠
- 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）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,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，鋼一混凝土混合結構不僅在公共建築物的適用性、合理性以及技術先進性和經濟優越性都能體現，而且可以完成各種新穎獨特的建築空間造型，複雜的外裝飾面必須結合建築材料特性分層設定，採用多層複合構造圍護結構來滿足保溫、隔熱、隔聲、防水防潮、耐火以及耐久等多種使用功能的要求。該工法是利用現澆混凝土良好的和易性以及與其他材料成熟的結合工藝，採用一種薄壁型現澆混凝土牆體來完成建築物圍護結構成型面呈空間多折面的造型。為此武漢建工股份有限公司成立了科技攻關小組，通過試驗研究、探索實踐和創新總結，形成了一套涵蓋不同節點構造、成熟、快捷和經濟的施工技術，解決了模板及支撐系統的空間精確定位、混凝土與鋼結構柔性連線施工以及薄牆體的混凝土澆築等問題，並在辛亥革命博物館新建工程得到了成功套用。武漢建工股份有限公司結合該工程實踐編制《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》，以指導2009年以後類似工程的施工。
工法特點
《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》的工法特點是：
1、精確三維定位：採用鋼絞線和多個立面或彎折角控制點進行空間精確定位，完成空間多折面的造型。
2、保證現澆圍護結構成型質量：結合設計特點，重點解決空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構與鋼結構連線的問題，同時在施工中採用先安裝牆體定位模板以及非定位模板逐步成型的方式，確保了現澆圍護結構成型質量。
3、工藝簡潔實用：在進行混凝土澆築、振搗、拍實及養護等方面採用帆布袋等簡潔而實用的施工工藝和技術措施，解決了因多個傾斜折面存在而導致薄壁型牆體在混凝土振搗過程中易產生混凝土滑落、離析等混凝土振搗密實性問題及後期處理結構滲、漏隱患等難題。
操作原理
適用範圍
《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》適用於大型公共建築中外圍護結構空間呈不規則幾何體的薄壁型現澆混凝土圍護結構的施工。
工藝原理
《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》的工藝原理敘述如下：
通過對圍護結構的模板及支撐系統空間精確控制，混凝土與鋼結構柔性節點的特殊處理，以及在外造型圍護結構的鋼筋鋪設、綁紮、安裝中採取的特殊穩固措施，同時對混凝土工程採取有效的措施等方法達到提高工程質量、減少工程成本投入、縮短工期的目的。
施工工藝
- 工藝流程
《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》的施工工藝流程見下圖。
施工工藝流程
- 操作要點
《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》的操作要點如下：
根據空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構完成面主結構是否成形將圍護結構的節點構造施工分為兩大類，一是薄壁型現澆混凝土圍護結構完成面主結構已成型，二是薄壁型現澆混凝土圍護結構完成面主結構未成形。前者相對簡單，主要完成主結構形成各個面的填充即可，而後者需要對空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構成形面重新進行空間精確定位。
一、施工前的準備工作
1.熟悉圖紙，研究外掛板圍護結構的構造，完成計算書，並編制施工方案。
2.裝幕牆的主龍骨（鋼結構、鋼筋混凝土結構工程等）已完成，並通過驗收。
3.現場安裝作業人員進行培訓和安全技術交底，清理場地，為下一步的工作提供平台。
二、空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構的定位
對於主結構完成面已成型的空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構，參照圍護結構與鋼結構柔性節點施工，無須空間定位；而對主結構完成面未成形的空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構，這裡以多折面倒傾斜幾何體為例（其他幾何體只是角度不同，施工方法類似）：依據設計結構外模型控制面結合外裝飾幕牆內龍骨控制面投影完成圍護結構空間分割面關鍵控制點的測量定位和固定，防止空間中幕牆內龍骨與結構外邊重疊，然後採用Φ8的鋼絞線連線多個空間關鍵控制點完成空間的控制面，還原現澆混凝土圍護結構的設計空間模型（定位方法如下圖所示）。
空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構定點陣圖
三、空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構與鋼結構柔性節點
對於主結構完成面已成形的現澆混凝土圍護結構，參照柔性連線大樣圖進行止水鋼板、鋼筋和岩棉板安裝工程操作，依據設計多層複合構造圍護結構的區域結合主鋼結構空間模型，找出與之對應的鋼結構區域。為薄壁型現澆混凝土圍護結構的填充區域，隨著主鋼結構完成面進行施工（主鋼結構與混凝土圍護牆體柔性連線見下圖）。主鋼結構與混凝土圍護結構間柔性連線大樣在進行止水鋼板、鋼筋和岩棉板安裝等關鍵工序的操作要點如下：
主鋼結構與薄壁型現澆混凝土圍護結構柔性連線大樣圖
1.止水鋼板必須參照柔性連線大樣圖與鋼結構進行滿焊，禁止出現斷點焊，以滿足鋼板止水作用。鋼板與鋼板交接處也要滿焊，鋼板的焊接工藝必須滿足設計要求，鋼板處的混凝土保護層厚度不小於15毫米。
2.混凝土與鋼結構的柔性隔斷採用人工將岩棉板（不燃）在止水鋼板內外進行粘接填充。
3.由於圍護結構空間多折面的造型，導致鋼筋在鋪設、綁紮和安裝的過程中採取防止變形、傾覆和滑移的穩固措施，用粗鐵釘（≥20毫米）按照鋼筋排距每10厘米間距與模板固定，對於無法固定的局部板面採取反十字扣雙股扎牢鋼筋。為確保鋼筋受力性能的發揮，最後鋼筋與止水鋼板進行焊接，焊接長度為10d（d為鋼筋直徑）。
四、空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構模板及支撐系統操作要點
1.首先，搭設支撐架體安裝圍護結構定位模板到與由鋼絞線形成的圍護結構空間控制面水平距離最近的位置；待固定後，然後不斷調整模板和架體，使外支撐模板體系緊貼於鋼絞線控制面外邊，與鋼絞線無縫代換，並對外模板成型面反覆微調，直至完全重合。依該法對其他面進行還原定位。支撐架體搭設過程中，預留混凝土垂直運輸通道和振搗操作平台（圍護牆體支撐架體剖面圖見下圖）。
薄壁型現澆混凝土圍護結構支撐架體剖面圖
2.模板支撐系統須有足夠的穩定性，故先採用sap2000進行支撐體系模擬工況計算，確定支撐體系的穩定性要求。然後方案模擬結果對支撐體系中立桿和水平拉桿集中受力的部位進行加強，選用滿足要求的材料，使用對拉螺栓加強模板剛度。
3.對於圍護結構不同傾斜面模板支撐體系無法通過常規計算得到的水平推力（鋼筋混凝土傾斜構件在自重及施工荷載的作用下，除產生向下的壓力外，還產生較大的水平推力，而且隨著傾斜角度的增大而增大），採取以下技術措施：
1）首先在施工工序上進行調整，先完成外掛幕牆主龍骨施工，將外模板填充到幕牆主龍骨的區域，形成外模板擱置與幕牆主龍骨之上並且外模板支撐鋼管鎖住主龍骨，從而在澆築混凝土時形成外模板支撐體系與幕牆主龍骨和主結構整體受力的工況。
2）將模板支撐架體與主體結構相連：柱子附近的支撐架體按照計算書和構造要求的間距雙扣件抱柱，邊鋼樑水平方向外的支撐架體大橫桿全部與邊鋼樑焊接（單面焊10d），焊接長度滿足計算書和構造要求。
3）由於模板支撐架體隨高度增加，抵抗傾斜圍護結構水平推力也隨之下降，圍護結構外模板支撐架體按照計算書和構造要求的間距與主結構內支撐架體水平大橫桿穿越圍護結構進行通長連線。
4）最後在澆築混凝土時，一次澆築高度不能超過18米。
5）施工中採用的膠合模板，應具有足夠剛度，保證模板平整、接觸混凝土面光潔並塗刷隔離劑。因圍護結構的混凝土振搗是施工過程中的難點，應特別注意外幕牆內龍骨和外面鋼樑與外模板拼縫質量，以避免漏漿。
通過以上5種方式確保圍護結構在進行混凝土澆築時，水平推力不會造成外模板支撐架體的變形、位移和傾覆。
五、空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構鋼筋安裝工程操作要點
1.圍護結構的鋼筋鋪設、綁紮、安裝除採取柔性連線大樣中的穩固措施外，應確保鋼筋受力性能，墊塊縱向間距控制在1米內。
2.外造型圍護結構的上、下層鋼筋受到人為踩踏和重力影響後易彎曲、變形、下垂，可加設並焊接Φ8鐵馬凳，防止下陷和踩踏變形，鐵馬凳縱模向間距不大於700毫米，與上、下層鋼筋接觸點採用焊接，以加強鋼筋網整體穩定性。
3.鋼筋安裝後須注意保護，嚴禁澆築混凝土時直接將施工機具安置在鋼筋上，以注意避免施工機具直接衝擊鋼筋造成變形。
六、空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構混凝土施工操作要點
1.現澆混凝土圍護結構應在長度方向設定伸縮縫，間距≤30米；同時宜採用聚丙烯纖維膨脹細石混凝土，滿足混凝土的抗滲和抗裂要求。
2.對混凝土粗骨料應嚴格限制，必須採用粒徑為5~10毫米的瓜米石保證混凝土流暢入模，同時對於現場的混凝土水灰比也要控制，坍落度≥22厘米且≤25厘米為宜。
3.混凝土澆築：澆筑前先放同等強度的砂漿→細振搗棒插入外造型圍護結構底→放混凝土澆築（少量放混凝土，隨振搗隨提棒，每上升1.8米時暫停澆築混凝土）→振搗棒再次插入振搗→再放混凝土振搗。施工時由於圍護結構混凝土分層澆築、分層振搗，一次澆築的高度不能超過1.8米，計算好澆築時間，保證圍護結構每一個混凝土澆築點在初凝前完成下一次混凝土澆築，避免混凝土搭接前產生冷縫。
4.現澆混凝土圍護結構混凝土澆築的留置口與混凝土隨重力作用下自然流動的方向成一定的夾角，所以由吊斗裝載的混凝土進入模板留置口時，應通過一定長度的雙層帆布帶（直徑=留置口寬度）完成混凝土入模，帆布帶內設Φ10@1000龍骨與模板支撐架體固定（雙層帆布袋澆築混凝土如下圖所示）方便轉換角度。澆築高度採用尺桿配手電燈加以控制。振搗棒不得直接觸動鋼筋和幕牆龍骨，模板外側應有人隨時敲打模板檢查是否漏振。
雙層帆布袋澆築混凝土示意圖
5.混凝土澆築完成後要做好養護，外造型圍護結構澆水養護過程使用濕水養護，以防止混凝土因暴曬而碳化和縮水龜裂，澆水養護應超過14天。
6.操作平台應提前搭設，寬度採用300~500毫米竹條板，長度宜選用4米左右。操作平台有兩種作用：一方面便於操作人員站在平台上澆築和振搗；另一方面防止混凝土在澆築施工中未入模就滑落出去。
7.澆築混凝土時應經常觀察模板、鋼筋、預留孔洞、插筋等位置有無移動變形。
- 勞動力組織
採用《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》施工時，每班配置人數如下：現場指揮2人、混凝土工10人、值班電工2人、看模木工5人、振搗手4人、照看鋼筋5人、混凝土驗收1人、其他人員12人（按照2班倒配置）。
材料設備
《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》所用的材料及設備明細如下：
1、模板預製安裝設備：鋸木機、電刨機、錘子、板手、墨斗。
2、鋼筋加工、安裝設備：切斷機、彎曲機、切割機、電焊機、彎曲機。
3、混凝土澆築設備：鐵鏟、小錘、小型插入式振式器4套（備用4套）、計量器具、試件製作器具。
4、運輸及起吊設備：混凝土運輸用小翻斗車、塔吊、混凝土吊斗、雙層帆布袋。
5、塔吊操作平台靠近樓座側設立4個5千瓦的鏑燈，隨著混凝土澆築每個澆築段還配置一個1000瓦的碘鎢燈，供夜間照明。
6、各種質量檢測工具。
質量控制
《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》的質量控制要求如下：
1、質量標準
空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構質量應遵照國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規範》GB 50204-2002、《建築施工模板安全技術規範》JGJ 162-2008、《工程測量規範》GB 50026-2007、《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T 50082-2009、《混凝土耐久性檢驗評定標準》JGJ/T 193-2009及其他有關規範。
2、主控項目
（1）圍護結構所用材料的品種、規格、性能和等級，應符合設計要求及國家標準和工程技術規範的規定。
（2）圍護結構在進行混凝土澆築時，抵抗水平推力的技術措施嚴格按照上述方案執行。
（3）圍護結構與鋼結構及各構造之間必須無縫聯結，無脫層、空鼓及裂縫。
（4）圍護結構的鋼板必須參照柔性連線大樣圖與鋼結構進行滿焊，禁止出現斷點焊。
（5）圍護結構混凝土分層澆築、分層振搗，一次澆築的高度不能超過1.8米。
（6）振搗棒不得直接觸動鋼筋和幕牆龍骨，模板內外側應有工人隨時敲打模板檢查是否漏振。
（7）圍護結構拆模以後，混凝土外觀應平整、光滑、無明顯裂縫。
（8）支撐系統及附屬檔案應安裝牢固，模板應安裝嚴密，保證不變形、不漏漿。
（9）模板要刷塗隔離劑，以保護模板增加周轉次數。
（10）拆模控制時間應以同條件養護試塊強度等級為依據，並符合規範及相關規定。
3、一般項目
（1）澆築混凝土時應經常觀察模板、鋼筋、預留孔洞、插筋等位置有無移動變形，發現問題立即處理，並應在混凝土初凝前修整完畢。
（2）應根據策劃要求，做好混凝土的保濕養護，以提供保證混凝土強度和抗裂縫性能所需要的環境條件。
（3）拆模應小心謹慎，對構件要認真清理、修復、保養。
（4）質量控制標準及檢驗方法見下表。
序號 | 檢驗項目 | 標準（毫米） | 檢驗方法 | |
1 | 高（≤8米） | ±3 | 鋼尺檢查 | |
2 | 厚（150毫米） | ±2 | 鋼尺檢查 | |
3 | 折線偏差 | 2 | 鋼尺檢查 | |
4 | 翹曲 | L/1000 | 調平尺在兩端測量 | |
5 | 側向彎曲 | 3 | 拉線、鋼尺量最大側向彎曲部位 | |
6 | 表面平整 | 3 | 2米靠尺配合塞尺檢查 | |
7 | 空間定位預埋件中心偏移 | 2 | 鋼尺檢查 | |
8 | 飾面 | 樣板標準 | 目測 | |
9 | 伸縮縫接縫高差 | 3 | 2米靠尺配合塞尺檢查 | |
10 | 各層基準線與圍護結構距離 | ±5 | 拉通線配合鋼尺檢查 | |
11 | 總高垂直度 | 小於10米 | 10 | 經緯儀 |
大於10米、不大於30米 | 15 | 經緯儀 | ||
大於30米、不大於60米 | 20 | 經緯儀 | ||
大於60米 | 25 | 經緯儀 | ||
12 | 外觀 | 符合設計要求 | 目測 | |
安全措施
採用《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1、對模板支架體系進行設計，報相關部門及監理單位審核，經專家論證後實施。
2、操作班組就位前，針對本分項工程施工操作特點，進行安全和技術交底，施工中加強安全巡檢，著重檢查配件牢固情況，特別應做好外架的封閉及防護工作。
3、現場使用的鋼管扣件材料有材質合格證件。在腳手架施工過程，應隨時對腳手架桿件間距、步距、垂直度、扣件擰緊程度進行檢查；高處作業所用的物料應堆入平穩不可置放在臨邊或洞口附近。在作業中的走道中不得將物件任意亂扔或向下丟棄。
4、在模架施工過程中，模板堆高小於設計的施工荷載，並按要求同步搭設剪刀撐；在混凝土施工過程中組織專人對模架進行觀測，並在現場安排5~8人架子工對模架進行維護，同時根據監測結果對模架進行補強。
5、遇有6級以上大風、濃霧燈惡劣天氣不得進行露天攀登與懸空高處作業。模板支撐拆下後，應及時進行清理，並分類堆放整齊。
6、模板拆除前應有混凝土強度報告，並報監理同意方可拆除，拆除模板時應設定警戒線，懸掛警戒標誌，專職安全員應現場監督看護嚴格執行“三級動火審批制度”，模板工程作業面動焊施工，要配備金屬隔板及滅火器。
7、木工車間嚴禁菸火，張掛禁菸、禁火安全標誌牌，按每25平方米配10升滅火器。施工現場動火作業，需在木工車間下風處，且保持10米以上安全距離。
環保措施
《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》的環保措施如下：
1、合理安排施工時間，使用低噪聲的振動棒，減少對周邊居民生活環境的干擾。
2、由於空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構是空間不規則幾何體，因此在澆築及養護的過程中做好對廢渣廢水的合理處理及排放。
效益分析
《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》的效益分析如下：
1、多層複合構造圍護結構中採用鋼筋混凝土現澆牆體是發揮了混凝土相對於建築幕牆在隔熱、隔聲、防水防潮、耐火耐久等優異材料性能，而薄壁型現澆混凝土圍護結構採用該工法的技術措施，增加了混凝土的抗拉強度，控制圍護牆體的裂縫能確保工程的防水防潮要求，滿足了該工程鋼筋混凝土耐久性100年以及一級耐火等級的要求，同時加之良好的熱阻係數與傳統外裝飾做法相比可提高15%，結合55毫米的岩棉板[導熱係數≤0.045瓦/（厘米·開）]，使防火保溫隔熱特性更佳，達到了節能減排的要求，所以具有綠色環保效益。
2、採用該工法，成功的解決了空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構的空間定位以及與鋼結構柔性連線的問題。避免了圍護結構施工時混凝土滑落、離析、振搗密實性以及後期結構滲、漏隱患等問題，避免了日後投入滲漏修補費用。
3、該工法相比採用其他圍護結構（預製混凝土板、鋁鎂合金板以及氟碳板等）綜合單價相比節約30%以上，總造價節約了252萬元。
4、該工法成功套用於辛亥革命博物館新建工程，首次實現了在中國系統的套用和總結薄壁型現澆混凝土圍護結構，自主研發了多項技術專利，為同類型工程及其他相似工程的施工提供了技術支持和技術保障，從而可產生經濟效益和社會效益。
註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算
套用實例
《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》的套用實例如下：
由武漢建工股份有限公司承建的辛亥革命博物館工程是為迎接辛亥革命爆發100周年盛典而新建的，位於湖北省武漢市武昌區閱馬場首義文化區的中心位置，總建築面積2218平方米博物館共分四層，建築總高度為22.5米。
該工程從二層到屋面外裝飾面的多層複合構造圍護結構內有約7000平方米的混凝土結構牆體，該薄壁型現澆混凝土圍護結構外立面呈空間異型多折面的造型，立面標高7.15~21.4米，由於牆體厚度為120毫米，直線長度超過100米，為了控制混凝土早期裂縫，採用改性聚丙烯纖維膨脹混凝土，強度等級C25（P6）。該工程分兩個施工段施工，首先完成東西兩面混凝土圍護結構的施工，再完成折板部分的施工。由於東西兩側混凝土圍護結構的完成面並非與鋼結構成型面一致，需要重新進行6個空間折面的三維定位（下圖）。
東西兩側現澆混凝土圍護結構
而折板部分採用柔性連線大樣共完成25個空間折面薄壁型現澆混凝土圍護結構的填充（見下圖）。採用空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法進行了施工，保證了外圍護結構在1個月澆築完成，施工質量也達到了較高的水平，基本未出現漏漿、空漿現象。通過結構實體檢測，混凝土結構密實，外觀美觀，無任何質量通病，達到了預期的效果。
折板部分現澆混凝土圍護結構
榮譽表彰
2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《空間多折面薄壁型現澆混凝土圍護結構施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。
