球形薄壳屋盖旋转移模法施工.doc

球形薄壳屋盖旋转移模法施工钢筋混凝土球形薄壳具有结构自重轻可跨越较大空间的特点近年在石油化工煤炭等行业得到一定的应用选煤厂浓缩车间是选煤厂的主要生产车间之一在我国北方寒冷地区须设屋盖以起保温围护作用球形薄壳是一种常用的屋盖结构但球形薄壳施工困难特别是较大空间的工程按传统施工方法每个屋盖需用一次投入近百立方米木材且术材周转率很低施工难度大工期长用工多成本高仅支模一项就占造价的这些因素限制了球形薄壳结构屋盖的推广砟子选煤厂座直径浓缩车间的球形薄壳屋盖采用旋转移模工艺完全取消了木支柱这种工艺操作简便大大降低了劳动强度可节省木材缩短工期降低造价技术经济效益显著第章工程概况该工程为钢筋混凝土框架承重砖墙围护直径的圆筒形结构屋盖为一半径的球缺形钢筋混凝土薄壳体池底中心至壳顶净高壳厚壳下边缘设有一道的环形拉梁壳顶为一直径的天窗壳与下边缘及顶口边缘在水平宽范围内采取局部加强混凝土均为壳体几何尺寸如图所示第章施工方案第节方案选择球形薄壳属旋转体结构可假想将球壳通过中轴呈径向分切为若干对对称的西瓜壳瓣取其一对作为研究对象进行模具设计即将传统的一次性支模化整为零仅用少量模具通过多步绕轴旋转移动形成完整的球壳但这种被分切后的对称单元壳瓣完全改变了球壳的受力状态即将双向受力改变为单向受力脱模后能否成为独立的结构这种双曲面的壳瓣能否大面积脱模是方案能否成立的前提由于这种上尖下宽的对称结构近似于三铰拱结构应用三铰拱结构理论对对称单元壳瓣进行了结构验算并做了模型试验通过反复验算和多次试验确认这种结构是能独立成立的脱模后结构是安全的第节施工方案及技术措施球壳分切成对称壳瓣的对数关系到脱模的难易模具用量和工期通过对几项指标的分析比较该球壳选择五步完成为宜即分切为五对对称壳瓣每步完成圆心角两对顶角之和每一瓣为图整个模具由支撑模板升降及旋转大部分组成图支撑部分包括中心柱门架桁架桁架支撑及钢檩条模板部分包括径向楞木环向楞木及钢模板术模板升降部分包括螺旋千斤顶门架脚及桁架上端托板旋转部分包括轨道滚动轮中心柱旋转轴心轴套及手扳葫芦支撑部分均用型钢制成杆件间由螺栓连接固定环向钢模板间夹有变角木条用螺栓与钢模板连接顶环梁与壳中心柱的关系处理中心柱是整个模具的中心支撑及旋转轴又作为顶环梁的全部支撑顶环梁是一个扩大了的顶铰两相对壳瓣脱模后它承担巨大的水平挤压力抵抗水平挤压力一靠环梁本身的刚度二靠在环梁内侧与中心柱间呈放射形支设的木支撑如图所示顶环梁必须在壳混凝土脱模前达到设计强度这样就要在安装中心柱和桁架后将顶环梁浇筑完然后拆去外模在第一步脱模前顶环梁的全部荷重靠中心柱顶端下吊的钢筋拉杆承担为控制因挤压力可能产生的顶环梁翻转在中心柱顶端与环梁内模间支设斜支撑如图所示顶环梁底模与壳模板是静与动的关系壳模板围绕固定的环梁底模旋转两模板间留有宽的间隙以防旋转时模具受阻在壳混凝土浇筑前用油纸覆盖壳与下环梁的关系处理由于壳混凝土脱模后对下环梁产生巨大的局部水平推力所以模具安装前下环梁应浇筑完混凝土在球壳脱模前达到设计强度下环梁抵抗水平推力靠本身刚度和环梁与砖墙的摩擦力环梁与壳交接处留出与轴力线垂直的施工缝并留出交接的钢筋接头图环梁内模安装时必须严格控制各部曲率半径使壳与环梁交接严密壳体钢筋及混凝土施工壳体钢筋也分步绑扎沿环向留出下步的搭接头上下层及相邻钢筋互相错开留出径向与下环梁及顶环梁留出的钢筋头搭接如图图所示混凝土的两侧设边模留直搓混凝土的边缘与桁架中心线重合球壳及顶环梁混凝土强度等级比原设计提高一级并掺加早强剂以缩短移模周期脱模时混凝土强度应达到设计强度第章旋转移模施工第节施工顺序从准备工作到完成的全过程施工顺序如图所示第节劳动组织由于工序较多平行流水作业面较小从模具安装移模施工到拆模的全过程组织由人组成的综合施工组其中安装工人钢筋工人架子工人木工人混凝土工人实行混合作业第节模具安装中心柱安装固定后门架桁架支撑檩条采用综合法安装安装完一瓣旋转到相对位置进行模板安装模板安装时的曲率半径采用木制双向样板控制径向样板作为滑道固定在两边的桁架上弦上环向样板落于径向样板上滑动如图所示模板安装应由下而上进行要求模板表面平整度误差不大于模板间的缝隙大者用木条堵严小者用水泥砂浆抹严用废机油作隔离剂模板与楞木要连接牢固定无松动现象第节钢筋绑扎钢筋要由上而下进行绑扎上下层钢筋间用钢筋焊接作为排距控制其双向间距均为环向筋留出的搭接头从侧模锯口处穿过第节混凝土浇筑球壳混凝土先自上而下浇筑浇筑到跨时再改为自下而上浇筑以使球壳最薄弱处尽早达到脱模要求的强度相对两壳瓣混凝土浇筑须同步进行沿环向浇筑径向每为一浇筑宽度球壳混凝土的浇筑厚度两边利用侧模中间用扁钢制成的控制尺进行控制第节模具升降与旋转升降千斤顶的升降幅度为升降时所有千斤顶必须同步进行模具升到设计标高后门架脚处内外侧与砖墙及池壁间用木方加楔支顶以防加荷后整体失稳升高后的轮子与铁轨间用木楔垫实图模具旋转时用手扳葫芦牵引轮子落于轨面后即可开始旋转到下一步的位置旋转时要稳两相对模具要同步前进第节其它注意事项采用低流动性混凝土其明落度以为宜以防下滑混凝土振捣采用小振幅的平板振动器与人工配合每单元壳留置组混凝土试块分别为和组标准养护以确定最短脱模时间和作为质量评定的依据模板的两侧和下面挂设一道安全网以保证安全作业技术经济效果将座同规模同结构浓缩车间球形屋盖采用旋转移模法与传统施工方法进行比较其结果如下从安装模具到全部完成旋转移模法每个屋盖只用了工期比传统方法提前工期缩短用工少每个屋盖实际只用个工日节省用工节省术材用量包括下环梁及檐子实际只用木材每个屋盖比传统方法按周转考虑少用木材节省木材减轻劳动强度提高了操作的安全度现场文明满足设计尺寸要求质量优良每个工程比传统方法降低直接费用元成本降低率为