大跨度变截面斜交体系清水砼剧场屋盖建造技术

发表时间:2021/3/4   来源:《城镇建设》2020年第32期   作者:夏 敏
[导读] 同济大学嘉定校区活动中心舞台剧场屋盖采用大跨度斜交清水混凝土结构,

        夏 敏
        1.上海建工四建集团有限公司,上海 201103

        摘  要:同济大学嘉定校区活动中心舞台剧场屋盖采用大跨度斜交清水混凝土结构,通过对其屋盖建造技术进行深入分析,针对该屋盖特性的难点,总结形成了确实可行的相应施工建造技术,为行业内类似工程提供借鉴。
关键词:剧场;屋盖;清水;大跨度;变截面
 


0引言
        随着建筑工业化的深入推进以及绿色建筑理念不断深入人心,通过斜交体系及清水的技术手段彰显舞台剧场建筑原始几何空间美学的同时,展示绿色建筑纯粹空间效果,势必成为不可逆之时代趋势。
        

        本工程舞台剧场为830座观众席及升降舞台,剧场屋盖为清水钢筋砼结构,屋盖结构体系沿袭主体建筑的45°斜交体系,以屋盖结构几何形式展示建筑空间效果,彰显原始几何空间美学。屋盖梁为现浇砼,板为预制叠合板与现浇相结合。观众席层高18.3m,舞台层高28.1m。最大梁高4400、最大跨度约50m。同时还存在20余条斜向互交的变截面梁,普遍梁净距仅为1085mm和2075mm。
表01 剧场屋盖主要的大梁尺寸截面(包括但不限于)
序号    主要梁尺寸 (mm)    主要变截面梁尺寸 (mm)    排架高度(m)
1    400×1500    400×(1500~3400)    主要18.3m
(局部28.1m)
2    500×1500    500×(1500~3400)   
3    600×1500    600×(1500~3400)   
4    400×3400    500×(3400~4400)   

2施工难点分析及技术路线分析
2.1    实施难点
        难点一:剧场屋盖梁跨度大、截面尺寸大、支模高度高,比起其他的高大支模体系,还存在超密集特性,对加固体系及排架体系施工要求极高。
        难点二:局部剧场屋盖存在特殊的梁斜交体系且大落深变截面。屋盖梁结构体系为45°斜交体系,梁跟梁之间相互交叉,且在B-C轴之间存在2200落差的变截面梁,进一步加剧了剧场屋盖建造的高难度施工要求。
        难点三:大礼堂屋盖清水效果,以纯天然混凝土质感之绿色特性,展示建筑纯粹的空间效果,而且楼板还是建筑工业化的PC叠合板,对排架及模板体系的提前精准策划优化深化、混凝土浇筑的施工工艺等要求均非常高。
        总之,以上3点难点环环相扣,相互叠加,对本工程剧场屋盖的施工难度要求极高。
2.2技术路线分析
        针对上述难点情况进行了深入分析,技术路线的选择主要从以下5方面进行攻克:
(1)支模体系的承载面及加固技术;
(2)异型特殊屋盖排架体系的施工技术;
(3)异型变截面斜交模板翻样的施工技术;
(4)密集斜交钢筋施工技术;
(5)复杂结构实现清水效果。




 





 图14 复杂区域密集斜交梁钢筋排布及下挂节点图

3.5清水
        清水施工目前在建筑行业中已不在稀奇,但多数为简单构件,或数根代表性柱子,或数面墙体,而复杂结构呈现清水效果的建筑国内较少。为了实现通过纯天然混凝土结构几何造型达成建筑装饰效果的绿色理念。
        为达到清水效果,首先确保结构几何尺寸的精准(因为无后期装饰层来弥补,且异型密集斜交对结构横平竖直要求极高,达成了为“艺术作品”,未成则为“废品”),在攻克前面4点技术难点的基础上进行全过程精细化管理,包括排架、模板、钢筋保护层等全过程技术复核,借助BIM及传统经验相结合,实现复杂屋盖几何偏差的微控。
        专题组织混凝土协调会,一是确定该剧场屋盖的混凝土配合比技术优化试验;二是确定后提前1-2周将此次屋盖浇筑混凝土材料进行固定,仅限于本工程本屋盖使用;三是确定浇筑流程及混凝土供应、浇筑、振捣、看模看铁等管理组织安排,杜绝冷缝的发生;四是有针对性严格要求创优计划执行收光及养护措施。
        脱模后基层处理:水性砼保护专用底漆一度 → 水性氟混凝土透明保护中涂一度 → 超耐久性水性聚安脂透明面漆两遍。

        
        
        
        
        
4方案实施效果
        为了100%确保达成最终建筑效果,借助BIM的4D建模策划、模拟、交底的同时,还进行了对特殊部位1:1的实物样板,借助样板将施工技术与施工工艺要求传递至每一个管理者与施工者。
        拆模后用全站仪结合红外线激光仪,尺寸偏差仅为2-3mm,无大于5mm以上的孔洞、无大于0.5mm以上的裂缝,颜色整体均匀,呈现出“侧看成林侧成峰”的建筑空间效果。

                图15(刚拆模后)剧场屋盖实体图

5结语与展望
        本工程大礼堂钢筋砼屋面采用格构柱结合结构自身相结合的加固形式,以及对排架及模板体系、钢筋工程的提前精准策划优化深化,克服了复杂、特殊工况条件等方面的制约,顺利完成了45°斜交体系大跨度纯天然质感钢筋砼剧场屋盖的施工任务,达成了同济院对于“彰显原始几何空间美学的绿色剧场建筑”的设计理念。既节约了成本,又缩短了施工周期,施工质量和安全也得到了有效保障,取得了良好的经济效益和社会效益,其施工技术模式可为相似工程提供借鉴。
        同时将来碰到类似的工程,在设计院未审图定稿前,施工单位技术人员深入参与设计,尤其是反应施工过程中的技术要求,未雨绸缪,提前在设计源头上制定相应措施,更便于顺利完美达成设计理念,更加优质高效省钱的完成一个优秀的工程作品,真正实现全生命周期绿色建筑。
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