南京宏亚建设集团有限公司 100102
摘要：本文主要探讨在建筑工程施工中，遇到大跨度交叉拱支撑柱双曲薄壳结构进行施工时，如何能够保证模板支设定位准确，提高施工质量和施工效率。在东南大学九龙湖校区游泳馆工程中存在大面积双向拱曲面清水混凝土施工，通过清水混凝土模板工程专项设计优化，保证曲面交叉位置和异形节点位置模板铺设定位准确和铺设质量优良，满足饰面清水混凝土要求，提高建筑工程的施工质量。以下本文就来详细论述这一施工技术的优化过程。
关键词：饰面清水混凝土施工；交叉拱支撑柱双曲薄壳结构模板设计；模板铺设空间定位控制
1.工程概况
东南大学九龙湖校区游泳馆工程地上二层，地下一层，建筑物总长度为101米，宽度为40米，总建筑面积5649.03平方米，其中地上建筑面积4601.91平方米，地下建筑面积为1047.17平方米。游泳馆主体采用大跨度拱形结构造型，结构为交叉拱支撑柱双曲薄壳钢筋混凝土结构，大拱跨度为39米，小拱跨度为13米，建筑总高度11.05米，七个小拱均匀并列与一个大拱正交，交叉拱支撑柱为不断变截面的单跨拱柱结构，位置与两个方向的拱交线重合。室内顶棚及墙柱面采用清水混凝土饰面，外立面梁柱及屋面飞檐均采用清水混凝土饰面，屋面顶为红色干挂陶板。
.png)
图1 东南大学游泳馆工程外立面效果图
2.工程特点分析
本工程主体结构为钢筋混凝土大跨度拱型结构，结构底为室内饰面清水混凝土顶棚，外墙柱及拱柱梁也为室外饰面清水混凝土。建筑设计为多向异形结构，外立面弧形挑檐造型多，室内拱底还要求双向拱交线顺直，整体达到饰面清水混凝土效果，造成本工程主体结构施工难度极大。为确保混凝土结构模板支撑体系承载能力满足设计要求，保证混凝土成型质量，清水混凝土模板设计就必须对异形钢筋混凝土结构节点进行重点设计，针对异形结构面交线在空间的位置关系，确定最优的模板设计方案，保证模板体系满足设计承载力要求，满足现场施工安装条件，减少木工模板现场作业难度，提高工程施工质量。
3.清水混凝土异形结构的模板设计
3.1支撑架体的选择：由于本工程结构为大跨度交叉拱支撑柱双曲薄壳结构，拱底面最大高度10m，拱底为平整的拱面，交叉拱柱在拱板面上翻，拱底模必须按照设计要求的椭圆方程式准确支设到位。整个模板支撑是超过一定规模的高大模板支撑体系，架体的选择要满足拱板混凝土结构在浇筑过程中多方向承载能力的要求，要考虑拱形结构自重和斜向推力的影响，同时架体立杆顶部标高每排都不一样。综合考虑采用普通钢管搭设满堂支撑架体，便于架体立杆间距的排布，顶部立杆标高可按需切割到位。顶部受力水平杆采用双扣件与立杆扣牢，采用顶托控制水平杆，水平杆在侧向力影响下可能水平滑动。
3.2模板构造的选择：本工程建筑设计要求拱底面达到饰面清水混凝土，按饰面清水混凝土要求，模板蝉缝必须水平方向交圈，竖向应顺直有规律。本工程拱形为椭圆方程式控制，椭圆为不断变化半径的圆弧组成，模板只能采用在现场根据定制的弧形龙骨压弯铺设，确定模板不能选用太厚，厚度不足，模板刚度又不够。本项目模板确定采用双层10mm厚模板，双层模板能保证模板总体刚度，面层模板在大面底模铺设完成后进行铺设，有利于提高铺板铺设质量，控制模板拼缝质量。
3.3由于本工程结构是拱形柱梁板，拱柱脚为四个方向的拱柱梁和拱板交汇合成，整个工程有大量的曲面交汇，造成拱底梁侧有100mm高的弧形梁侧边。如何控制这些曲面交汇线的定位，保证模板加工制作的准确，整体模板加固支撑到位，是保证整个工程结构施工质量的关键。对曲面交汇部位通过焊制型钢定位龙骨，此龙骨能满足拱形相交部位模板铺设定位需要，同时能提高模板的支撑体系的承载能力，交叉的钢管背楞通过焊接在定位龙骨上，避免混凝土浇筑过程中的模板变形。
3.4按照对饰面清水混凝土模板设计的要求，绘制“四图”“二书”，绘制排架搭设图、模板配板设计图（包含模板分缝图）、模板支撑系统布置图、细部结构及异型模板大样图和脚手架计算书和模板支撑计算书。采用AUTODESK REVIT软件对重点节点进行模板三维放样设计，首先确定模板配板设计图及分缝图，再进行细部结构和曲面模板交汇拼缝紧固设计。
3.4.1根据支撑架体承受的荷载，计算确定架体立杆纵横向间距、水平杆步距，绘制立杆布置平面图和纵横向剖面图，标注每排立杆杆端标高。现场架体搭设前，在地面弹设立杆布置位置控制线。
3.4.2曲面模板的配制现场要求极高，为保证制作准确，现场模板拼缝紧密，需要对曲面进行展开，根据展开的曲面图进行模板配板设计，保证板缝对称合理美观，避免小块模板的出现。保证清水混凝土蝉缝横平竖直，水平交圈，竖向成线。对一些复杂形状的模板，需特别绘制大样图，便于现场模板配置参考。
3.4.3本工程的模板支撑背楞主要考虑采用矩形热镀锌方管。模板背楞的制作及安装质量控制是模板铺设能满足异形曲面的要点，背楞既是模板支撑的龙骨，同时也是模板体系定型的关键。模板支撑体系图需根据曲面不同部位设计背楞龙骨配制图，相当于进行幕墙龙骨设计，根据支撑架体确定支座点，龙骨的固定和拼接方式。由于拱形是不断变化半径的圆弧组成，这就需要绘出每种不同曲率的龙骨大样图，标注出长度和数量，根据施工需要配置加工曲线背楞龙骨。
3.4.4在架体、模板支撑骨架、模板配板设计完成后，使用AUTODESK REVIT软件将这些构件整合在一起，对模板支撑骨架和架体进行优化。
①在曲面交汇部位，两个方向的背楞可能存在交叉，避免弯制的背楞碰撞。
②整个工程为拱形柱梁板结构，存在拱板需要两面模板支设，采用对穿螺杆加固，由于饰面清水混凝土要求，螺杆的布置也要和模板设计配置结合起来，保证混凝土面螺杆眼的布置间距合理美观，也要求提前固定在架体上的方管弧形背楞避开对穿螺杆。
③紧固弧形方管的型钢夹具通过软件计算绘制，避开其它方向的钢管及夹具，编号绘制出夹具施工制作图。
.png)
图2 运用AUTODESK REVIT软件进行异形结构模板设计
.png)
图3 拱形柱脚模板支撑型钢模具制作
4.拱形异形结构模板施工工序要点
在进行拱形异形结构施工过程中，特别要注意各专业工种工序之间的协调，异形结构柱钢筋的绑扎必须保证钢筋成形的形状满足结构施工要求，柱模的龙骨框架可以先做为异形柱绑扎的定型模具。拱形结构异形柱施工工序流程：
.png)
图4 拱形结构异形柱施工流程
施工过程中每道工序都必须经过自检和监理验收合格后，再进行下道工序的施工。特别注意钢筋绑扎保护层厚度的控制，钢筋工程必须对形状进行严格验收后才能进行封模施工，清水混凝土出现露筋现象将很难补救。在项目部对模板及钢筋工程进行深化和优化设计后，项目部需编制专项技术交底，对各专业作业班组进行现场交底。只有加强现场管理，注重整个工程异形柱施工质量的难度，各工种严抓质量，做好现场检查和指导工作，才能把大跨度交叉拱支撑柱双曲薄壳结构施工质量控制到位。
5.结语
在建筑主体结构施工过程中，如遇到有劲性梁柱结构的情况，在钢结构图纸深化设计的过程中，一定要结合结构图纸中劲性梁柱钢筋设计要求。综合钢结构和框架结构梁柱钢筋的排布要求，优化钢筋梁柱节点的施工方案，使钢筋在劲性柱混凝土结构的贯通和锚固满足设计，保证主体结构符合设计要求的承载能力，同时优化方案也要便于施工，减少施工难度，更加利于质量的控制。
参考文献
[1]GB50204-2015，混凝土结构工程施工质量验收规范
[2]GB50017-2017，钢结构设计规范
[3]JGJ169-2009，清水混凝土应用技术规程
[4]JGJ162-2008，建筑施工模板安全技术规范
[5]JGJ130-2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范