混凝土双曲面薄壳筒体施工方法

摘要

本发明涉及一种混凝土双曲面薄壳筒体施工方法，属于建筑施工技术领域。该方法包括测量放线、环形模板制作定位、安装筒体内支撑、安装筒体内壁模板、绑扎筒体钢筋、安装筒体外壁模板、安装筒体外支撑、安装双曲面筒体箍楞、浇筑混凝土各步骤。采用本发明只需用常见的钢管、钢筋、模板等传统建材，对操作工人的技术要求不高，且施工简便，混凝土结构成型观感好，因此切实可行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种施工方法，尤其是一种混凝土双曲面薄壳筒体施工方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

为了满足现代建筑功能及建筑风格的需要，双曲面筒体结构得到了日益广泛的应用。传统混凝土双曲面筒体的建筑施工方法可以参见申请号为94117449.2的中国专利申请，需要根据双曲面的形状制作曲线支架构件支撑的浇筑模板。制作曲线支架构件不仅对施工操作人员的技术要求很高,难以保证施工质量，而且工效极低，无法满足现代化的建筑施工进度要求。申请号为201210145845.0的中国专利公开的钢筋混凝土双曲面冷却塔施工筒壁中心找正方法虽然在建筑双曲面筒体方面进行了有益的创新，但并未解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种施工简便、可以在保证施工质量前提下显著提高工效、降低施工成本的混凝土双曲面薄壳筒体施工方法。

应用于工程上的双曲面筒体为以下方程表示的单叶双曲面：

根据空间几何常识，人们容易理解双曲面筒体可以由双曲线绕其轴线旋转而成（参见图1）。但却往往忽视形成双曲面筒体还可以有另一种方法，即两条空间不平行不相交的直线其中一条绕着另一条旋转也可形成双曲面（参见图2）。

依据上述几何原理，为了达到以上目的，申请人创新出的混凝土双曲面薄壳筒体施工方法包括以下基本步骤：

第一步、设计构造线——在待建双曲面筒体的三维几何图形上建立环绕且位于双曲面筒体上，按预定间隔分布、由两组不同倾斜方向空间直线形成的网纹构造线；

第二步、环形模板制作定位——制作双曲面筒体底部和顶部环形模板，并按标高临时支撑定位；

第三步、安装筒体内支撑——按所述网纹构造线中的一组对应位置，在顶部和底部模板之间安装固定以预定间隔分布的内支撑；

第四步、安装筒体内壁模板——顺所述网纹构造线中的另一组方向，铺设附着在内支撑内且与之相交的条状内壁模板，直至形成完整的双曲面筒体内表面；

第五步、绑扎筒体钢筋——在内壁模板外按双曲面筒体厚度绑扎钢筋；

第六步、安装筒体外壁模板——顺所述网纹构造线中的任一组方向（与条状内壁模板相同或不同的方向），铺设附着在钢筋外的条状外壁模板，直至形成完整的双曲面筒体外表面；

第七步、安装筒体外支撑——按与所述外壁模板不同方向网纹构造线的对应位置，在顶部和底部模板外侧之间安装固定以预定间隔分布紧贴钢筋外包络面的外支撑；

第八步、安装双曲面筒体箍楞——在双曲面筒体内外，上下间隔固定分别与内支撑和外支撑固连的内外环形箍楞；

第九步、浇筑混凝土——在内外壁模板之间浇筑混凝土并振捣密实、养护。

待混凝土固化之后，拆除支撑、模板等，即可完成混凝土双曲面薄壳筒体的施工建筑。

本发明进一步的完善是，上述第五步中，为了控制好筒体的壁厚，在钢筋内间隔固定放置厚度与筒体壁厚相配的厚度控制件，以保持壁厚符合设计要求。

本发明合理利用了双曲面上任意一点有且仅有两条通过此点并均在此双曲面上的构造直线的特点，施工过程中沿直线方向搭设支撑、布置模板,只需用常见的钢管、钢筋、模板等传统建材，对操作工人的技术要求不高，且施工简便，混凝土结构成型观感好，可以显著提高工效、降低施工成本，切实可行。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为双曲面形成方法之一示意图。

图2为双曲面形成方法之二示意图。

图3为本发明一个实施例的筒体内支撑安装示意图。

图4为图3实施例的筒体内壁模板安装示意图。

图5为图3实施例的筒体外壁模板安装示意图。

图6为图3实施例的筒体外支撑安装示意图。

图7为图3实施例的双曲面筒体箍楞安装示意图。

图8为图7的A处放大结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的混凝土双曲面薄壳筒体施工方法按如下步骤进行：

第一步、设计构造线——在待建双曲面筒体的三维几何图形上建立环绕且位于双曲面筒体上，按预定间隔分布、由两组不同倾斜方向空间直线形成的网纹构造线（参见图6）。本步骤的依据是，双曲面筒体的筒壁上每点均有经过此点且位于双曲面上的直线，借助solidworks等三维机械制图软件，可建立双曲面筒体的仿真三维模型，并确定筒体上的直线方向，从而形成作为双曲面筒体的施工放线控制依据的网纹构造线。

第二步、环形模板制作定位——如图3所示，用10-20cm厚模板条制作两道双曲面筒体底部和顶部环形模板1、2，并按标高临时支撑定位，且预留好定位模板外边缘与筒体内边缘处内支撑钢管、模板等支撑结构占用的距离。

第三步、安装筒体内支撑——按网纹构造线中一组的对应位置，在顶部和底部模板1、2之间安装固定以预定间隔分布的钢管内支撑3；钢管内支撑需连接牢固，不松动、不变形。

第四步、安装筒体内壁模板——如图4所示，顺网纹构造线中另一组的方向，铺设附着在内支撑内的条状内壁模板4，直至形成完整的双曲面筒体内表面，内壁模板加工成20-30cm宽板条，筒体曲率越大，内壁模板的加工宽度应减小。

第五步、绑扎筒体钢筋——在内壁模板外按双曲面筒体厚度绑扎钢筋，与普通混凝土墙体不同，由于双曲面筒体竖向不规则，因此放置厚度与筒体壁厚相配的厚度控制件，厚度控制件用A12钢筋点焊而成，以0.5m×0.5m的间隔布置。

第六步、安装筒体外壁模板——如图5所示，按与条状内壁模板相同方向的网纹构造线，铺设附着在钢筋外的条状外壁模板5，直至形成完整的双曲面筒体外表面。

第七步、安装筒体外支撑——如图6所示，按与条状外壁模板5不同方向的网纹构造线对应位置，在顶部和底部模板1、2外侧之间安装固定以预定间隔分布紧贴钢筋外包络面的钢管外支撑6，安装方法与钢管内支撑大致相同。

第八步、安装双曲面筒体箍楞——如图7所示，在双曲面筒体内外，上下间隔固定分别与钢管内支撑2和外支撑6固连的多圈钢筋内、 外环形箍楞7、8。各圈内、外环形箍楞7、8均由紧邻的两道构成，各圈内、外环形箍楞7、8的位置对应，如图8所示，借助内外相对的M形压块9（俗称山型卡或山型压块）以及穿过内、外壁模板的对拉螺栓10拉紧固定。

第九步、浇筑混凝土——在内外壁模板之间浇筑混凝土并振捣密实、养护。为了保证支撑系统稳定性，应选用汽车天泵进行混凝土浇筑。浇筑过程中振捣持续时间应使混凝土表面产生浮浆，无气泡，不下沉为止，混凝土浇筑应振捣密实。

第十步、拆除模板——模板拆除时的混凝土强度应能保证其表面及棱角不受损伤。拆除的模板和支架及时清运，以便再用。

实践证明，采用本实施例的方法降低了对操作工人的技术要求，施工简便，显著提高了工效，并且施工质量易于保证，混凝土结构成型观感好。

上述实施例的内、外支撑以及条状内、外壁模板的方向分别一致，便于施工和浇筑导流，由于双曲面筒体表面每点均具有通过此点的两条位于双曲面内的相交直线，因此也可以内、外支撑以及条状内、外壁模板分别选择不同方向，即内支撑与条状外壁模板的倾斜方向一致，条状内壁模板与外支撑的倾斜方向一致。这样可以使整个浇筑支撑系统各向强度和刚性均衡。