异形曲面现浇屋面施工技术浅析

王凌宇

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450014）

异形曲面现浇屋面施工技术浅析

王凌宇

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450014）

介绍了异形曲面现浇屋面施工的工艺流程、操作要点、质量控制、安全和环保措施，对施工的成本进行了分析。

异形曲面现浇屋面；工艺流程；操作要点；质量控制；安全措施；环保措施；成本分析

0 概述

近年来,为追求建筑外立体效果及设计亮点，越来越多的建筑开始采用弧形屋面设计。针对此种情况，需要研究一系列方法较好地解决异形曲面现浇屋面放线定位、支撑架搭设、模板钢筋安装、混凝土浇筑等各方面问题，以便使异形曲面屋面结构质量符合要求，弧度、平整度达到设计要求，取得很好的外观效果。

1 施工方法特点

根据图纸设计要求，采取分区立体水平投影法放线。将弧形屋面划分为多个区段，根据电脑预建的立体3D模型图，对每个区段单独进行投影定位放线，弥补了以往整体定位放线的不足，极大地提高放线精确度。

因为已经对支撑架采用搭设预排，在施工过程中，只需对号入座，减少了施工难度，同时使用定长的钢管控制屋面弧度；在混凝土浇筑过程中对坡度较大的位置采用双面支模，极大地增加了屋面弧形精确度。

由于模板是按每个区段弧度加工，同时在施工中又采用双面支模、按弧度收光等措施，施工完成后混凝土外观质量好。

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 施工工艺流程

屋面弧形区段划分→使用电脑对模板支撑进行预排→定位放线→钢管支撑架搭设→模板、钢筋安装施工→混凝土浇筑→混凝土养护→拆模。

2.2 操作要点

2.2.1 屋面弧形区段划分

根据设计图纸显示，异形曲面现浇屋面在纵向弧度改变以1米为一个区段，即每米区段范围内弧形基本一样，在横向则是由中间对称布置。为便于放线定位、模板施工、提高弧度精确度，按纵向每米划分为一个区段。

2.2.2 电脑预排

为保证弧形精确度，在施工前，依据已经划分好的弧形区段，使用3DMAX仿真技术，对整个弧形屋面进行立体建模，然后按照针对每个区段画出剖面图，以确定横向弧度，以此作为施工定位放线依据。

2.2.3 定位放线

异形曲面现浇屋面轴线定位：在定位放线时，采用立体水平投影法施工。首先，利用在电脑上绘制的3D立体模型进行水平投影，在电脑上计算出弧线屋面在下一结构层上的水平方向投影图。其次，利用该投影图及相关数据,结合现场施工情况，将弧形屋面纵向梁在下层结构层上的水平投影先行定位。最后，按照屋面分区图将各区段分割线投影至下层结构层上，以此为控制轴线，将横向屋面梁在结构层上进行定位。

屋面模板支撑架定位：根据电脑预排结果及相关数据，将模板支撑架纵横排列线定位于下层结构面，并将各支撑点的定位、长度及编号在定位处标明，便于后期支撑架的进场及搭设施工。

2.2.4 钢管支撑架搭设

根据电脑预排图，将各种型号的钢管、扣件进场，并按照定位放线中所标明的编号将支撑架一一定位、安装，搭设中严格按照施工方案及支撑架电脑预排图进行，在钢管架顶部设置顶托，便于标高微调。

由于弧形屋面纵向弧度较为平缓，横向弧度变化大，因此在支撑架搭设时，注意横向方向在原有剪刀撑的基础上，于架体上部隔跨增加必要的短向斜撑，以保证架体稳定性。根据现场实际情况加设水平拉杆，必须保证每个可调顶托下500 mm处有水平杆，每根钢管自由端不超过500 mm。

2.2.5 模板、钢筋安装

模板安装：首先在钢管支撑架顶托上安装钢管龙骨，由于纵向弧度较为平滑，可以使用2 m长钢管。横向弧度较大，采用1米左右长度的钢管。钢管上铺设方木，表面再铺设模板。为保证屋面弧度，尽量使用整块模板。两块模板之间拼缝在下部使用整长短宽模板钉入铁钉固定，以避免发生翘曲。考虑到混凝土浇筑过程中会采用双面模板，在采用双面模板区域预先安装400 mm×400 mm的对拉螺杆。

钢筋安装：对于直径较大、硬度较高的屋面梁筋,则需要在加工时对其安装弧度弯曲，弯曲时按照模板短边长度进行弯曲，弯曲完成后使用按照屋面弧度制作的模型对比，偏差不宜超过10 mm。

屋面厚度控制：为保证屋面曲面上表面弧度及屋面板混凝土厚度，在钢筋施工完成后设置厚度控制钢筋，按1 500 mm×1 500 mm间距，纵横对称布置。钢筋上端设置平面控制钢管，当混凝土收光至板面控制标高时，对收光范围内的高度控制钢管进行拆除，实行逐段收光逐段拆除的原则。混凝土表面收光时使用专用木搓，根据厚度控制钢筋进行收光。

2.2.6 混凝土浇筑施工

混凝土浇筑采用汽车泵，由于屋面下部弧度很大，因此底下两跨使用细石混凝土，同时需对倾斜度超过45度的屋面采用双面支模。浇筑混凝土时对屋面进行分区施工，以屋檐为起点，绕屋面一周循环浇筑,浇筑完一层即安装上一层的板面模板，逐级浇筑、逐段安装板面模板。安装时严格按照对拉螺杆油漆标志固定，以保证板面厚度，然后逐级浇筑混凝土，相互依次循环进行，直至混凝土浇筑完毕。在模板上口临时设置500 mm宽的挡板以免浇筑时骨料滑落。

浇筑双面支模屋面时，使用小型振动棒按序插振，防止漏振，对无法振动的部位应采用板外振、人工插捣等方式。振捣宜自下向上进行，且不宜过快，一般应振捣2～3遍。

2.2.7 混凝土养护

混凝土达到终凝后,首先对板面模板进行拆除，再进行浇水养护。由于屋面不能蓄水，针对屋面类型及白天阳光较强的问题，养护时使用塑料水管沿屋面中间纵向梁布置,在水管上每隔10 cm开孔，每天24 h通水养护,以防止水分蒸发过快致使混凝土面层出现裂缝。在屋面混凝土表面采用覆盖麻袋、最外层覆防水薄膜的措施，养护时间为14 d。

2.2.8 拆模

1）当混凝土强度达到规范规定后，即可拆除模板。板面模板可在混凝土终凝后先行拆除。拆模板时，需按方案规定的步骤进行，不能随意施工，特别应注意对混凝土表面的保护，不能用力撬除模板。

2）清理模板垃圾并涂刷隔离剂，清理模板时尽量避免损坏表面。

3）局部破损的模板可以进行修补后再次使用，破损面积较大的模板可以截短用来接长其他模板。

3 材料与设备

模板采用18 mm厚胶合木模板，楞木采用50 mm×100 mm的方木，支撑系统采用扣件式钢管脚手架，配件包括有对接扣件、可调上托座、可调底座及Φ12对拉螺栓等。

主要施工机具有：手枪钻、扳手、钢卷尺、线坠、墨斗、水平尺、焊机、圆盘锯等。

4 质量控制

执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》关于模板和混凝土的相关规定，其中允许偏差项目比规范要求有所提高。浇筑完成的混凝土不应有严重缺陷，不宜有一般缺陷，表面应光洁。

5 安全措施

1）所有机械设备均需设漏电保护。

2）所有机电设备均需按规定进行试运转，正常后投入使用。

3）现场应有足够的照明，动力线、照明线需埋地或设专用电杆架空敷设。

4）正在施工浇捣的楼板下的支撑不准拆除。

5）临边作业要有足够操作平台和安全防护，在屋面边1 000 mm高范围内外架需用木模板密封，并设置兜网。

6）支模过程中应遵守安全操作规程，模板不得空架浮搁。

7）施工人员必须配戴安全帽，并按正确的佩戴方式系好；在屋面中部纵向梁设置拉钩，施工时将安全带绑扎牢固。

8）进入现场的施工作业人员禁止吸烟，禁止酒后作业，禁止穿拖鞋，禁止追逐打闹，禁止窜岗，禁止操作与自己无关的机械设备。

6 环保措施

1）施工产生的固体废弃物（废弃的模板、凿打的混凝土）应进行分类收集，统一处理，减少对环境的污染。

2）建筑用废水须先沉淀，循环回收利用，然后排入污水管道。

3）混凝土拌合物所用材料，特别是外加剂材料应符合环保要求。

4）混凝土施工过程中，应采取消音、减噪等防护措施。施工时间应尽量与附近居民休息时间错开。

7 效益分析

采用本施工方法后屋面弧度精确度为5～10 mm，且屋面板厚度、表面弧度均得到有效控制，能达到设计要求。经过电脑预排、支撑架定位等措施，在模板支撑架搭设过程中极大地增加了施工工效，工人只需按照标号对号搭设,加快了施工进度，节约了工期。采用此种施工方法，加上施工过程中的严格控制，拆模后屋面弧形优美，获得各方好评。

8 小结

实践证明，本施工方法解决了复杂弧形屋面的放线定位、支撑架搭设、模板钢筋安装、混凝土浇筑等几个主要难题,极大地提高了屋面弧形精确度，缩短了施工工期。