平面弧形曲线结构及构件施工工法

平面弧形曲线结构及构件施工工法

兰州二建集团有限公司

二O一0年六月

目录

1、前言 (2)

2、技术特点 (2)

3、适用范围 (3)

4、工艺原理 (3)

5、施工工艺流程及操作要点 (4)

6、材料与设备 (8)

7、质量控制 (9)

8、安全措施 (10)

9、环保措施 (10)

10、效益分析 (11)

11、应用实例 (12)

1、前言：

近年来，随着改革开放的进一步深入，经济水平的迅猛增长，建筑物独特造型成了城市规划中一道靓丽的风景，由比较简单的矩形、“L”形等发展到弧形、扇形、“S”形等弧形曲线形式。弧形曲线建筑物以其外形柔和、轻松、活泼、视觉感官良好等特点，已经成为建筑物不可或缺的活跃因素，得到了广泛的应用。但其施工较为复杂，模板分项工程从放样、设计、制作到安装工艺繁琐，轴线控制难度大，精度要求高，结构及构件曲率难以控制。根据国内相关弧形曲线结构及构件施工经验及我司在几个施工项目的应用实例，总结出了平面弧形曲线结构及构件施工工法，克服了以往施工中的不足，模板制作简单、尺寸准确、加固便捷，构件曲率控制到位、混凝土观感质量良好，并为类似工程的施工提供了参考价值。

2、工法特点：

平面弧形曲线结构及构件施工工法解决了弧形梁、墙、板、S形线条等模板和钢筋施工中的难题，其特点有：

2.1以矢高法为主要计算形式，利用CAD制图系列软件进行配模设计、制作、加工、复核，以及钢筋翻样、加工及安装。计算简便、数据精确。

2.2根据建筑物形状及特点，确定基准控制线及基准控制点，进行结构轴线和形状尺寸控制，确保构件成型尺寸准确，控制到位。

2.3曲面结构和弧形构件受力复杂，受构件内外弧长不一、环境等因素耦合的不利影响，容易出现不均匀变形和应力集中等引起的混凝土

裂缝。采取在构件外弧钢筋保护层内设臵钢丝防裂网，减少了裂缝的发生。

2.4借助于激光铅锤仪进行控制线投测，有效的控制了平面弧形曲线构件的位臵。

3、适用范围：

此工法适用于平面弧形曲线建筑结构及构件的施工，不适用于平面其它参数方程曲线及三维曲线建筑结构及构件的施工。

4、工艺原理：

此工法的工艺原理是利用矢高法确定平面弧形曲线构件的弧线，弧正中所对的弧高：b=R-Rcosa；两侧任意一段弧高：c=√R2-na2 - Rcosa，（ n为从中数第n段矢高）。根据弧线进行定型模板设计、加工、钢筋翻样、施工放线和轴线复核，并借助于CAD制图系列软件进行矢高测量、箍筋排列、板筋下料、模板及轴线尺寸复核等。（见图1）用此种计算简图及公式确定的平面圆弧曲线，不仅方便而且曲线顺畅，较好地实现了设计意图。

图1：矢高法计算简图

5、施工工艺流程及操作要点：

5.1工艺流程：

5.2操作要点：

5.2.1内业计算：

以矢高法为主要计算形式，利用CAD制图系列软件进行定型模板、钢筋加工模具及施工放线等相关数据计算。

5.2.2成果整理：根据内业计算结果，将等分弦长点所对应的矢高值汇总、整理、列表，为现场放样提供准确的依据。

5.2.3现场放样：

在施工现场设专用场地，碾压整平后用细石混凝土抹面、压光，用来实地弹线、放样。先在地面上确定弧形曲线的弦——即矢高基准线，弹出弦长中心线并向两侧作弦长等分线（等分线线数量由弦长和模板加工精确度来定），应用矢高法计算每段等分线处的矢高值并从矢高基准线开始逐一量取各点，然后将各点按次序顺滑连接起来，即为所要放样的平面弧形曲线。

5.2.4模板及钢筋加工：

1、模板加工：

平面弧形曲线结构及构及构件侧模采用竹胶板、钢板或具有一定强

度可弯曲材料。弧形梁内外弧两侧模板由于曲率和受约束条件不同，致使混凝土对模板侧压力也不同，要分别计算后进行配模。次龙骨采用40×4角钢锯成豁口加工成弧形，模板上下口各设一道，内弧间距不得大于300㎜，外弧间距不得大于200㎜，与板面采用铆钉连接。成型模板要进行现场试拼、调整偏差后按次序统一编号。（见图2）。

圆弧内边周长L1 - 圆弧外边周长L2

豁口宽度B =

豁口数量n，

n——根据曲率大小确定。

图2：弧形梁侧模加工示意图

底模采用镜面板、木胶板、塑料模板等，根据放样的弧形曲线分段裁割、现场试拼、调整偏差后按次序编号。（见图3）

图3：弧形梁底模加工示意图

为了保证外观效果，防止漏浆，模板拼缝均采用企口连接。母口5㎜、子口10㎜，边框间留5㎜空隙，子母扣接缝处粘贴单面纸胶带，保证模板接缝质量。

2、钢筋加工：

1）主筋加工：主筋加工时要制作专用钢筋加工模具。钢筋加工模具制作时，采用矢高法计算各等分线处矢高值，并借助CAD制图软件建立平面模型，输入相关参数进行尺寸复核，无误后方可放样加工。扁钢与立柱、立柱与钢板焊接连接，钢板与底座采用M12螺栓连接，间距300㎜，螺母朝下。立柱数量可根据弧长和加工精度来确定。弧形梁内外弧主筋由于曲率不同，要制作曲率不同的模具进行加工，确保钢筋加工尺寸及成型弧度准确无误。详见（图4）

图4：弧形梁钢筋加工示意图

其中：L ——弦长； b——弧高； c——矢高

2）板筋加工：板筋下料重点要确定平直段长度。根据弧形半径（减

去钢筋保护层后的半径）建立CAD图形模型，确定弧高和弦长基准线。根据钢筋设计间距，沿弧高方向对弦长基准线进行阵列分布，逐个量取各段弧高处的弦长——即为上排钢筋平直段下料长度。根据钢筋间距对弦长基准线进行等分，利用矢高法计算各等分点的矢高值，有梁的计算到梁中——即为下排钢筋平直段下料长度。

5.2.5施工放线：

首层施工时要求在地面弦长基准线或基准线的平行线上预埋中点及任意一段矢高点，并在每层施工时预留投测孔，利用激光铅锤仪进行竖向投测，确保投测点准确无误。根据投测点在板面上弹线，应用矢高法计算每段等分线处的矢高值，并从基准线或基准线的平行线开始逐一量取各点，然后将各点按次序顺滑连接起来，即为平面弧形曲线控制线。同时可借助CAD制图软件建模，查询各点的矢高值进行尺寸复核。

5.2.6钢筋安装：

采用CAD制图系列软件进行弧形梁箍筋排布设计。首先根据箍筋设计间距对弧形中心线按等距分配，确定箍筋数量，然后根据数量对内外弧进行等数分配，确定绑扎间距。板筋绑扎时制作红白相间的标尺，依据标尺间距划点、弹线、绑扎钢筋，确保钢筋间距符合要求。钢筋安装要严格按照钢筋料单编号进行排列。

5.2.7防裂网设臵：

平面弧形曲线结构及构件往往处于室外环境或外露构件，考虑到曲面结构和弧形构件受力复杂，以及构件内外弧长不一、环境等因素耦合的不利影响，采取在构件外弧钢筋保护层内设臵钢丝防裂网，减少了构