變斜率鋼筋混凝土墻體施工技術

張昱敏

（上海建工四建集團有限公司 上海 200127）

1 工程概況

上海國際舞蹈中心位于長寧區(qū)虹橋路歷史文化風貌保護區(qū)核心，南臨延安高架路，北側為虹橋路，西側為水城南路，東側為延虹綠地，為4棟24m以下新建單體，其中2號樓外形獨特，包含一座千人劇院，總建筑面積 12385m2。

根據(jù)美國Studios公司的建筑設計，2號樓外立面為空間扭動的不規(guī)則曲面形狀，意為領舞者飄動的“圍巾”，下口位置自落地至懸空連續(xù)變化，傾角也為連續(xù)變化，幕墻包含玻璃、鋁板及陶板三種形式，鋁板和陶板幕墻需在主體結構上設置連接點。據(jù)上海建工設計研究院有限公司結構設計的要求，墻體上口為屋面封邊結構梁，下口為變底標高的空間梁，采用160m厚鋼筋混凝土圍合墻體，內(nèi)配HRB40010mm@150mm縱向和HRB40010mm@100mm橫向鋼筋。

經(jīng)與幕墻施工單位的研究分析，為達到幕墻施工精細化、連接件規(guī)格化、幕墻施工便利化和內(nèi)部空間最大化等一系列目的，幕墻外表面與基層墻體需保證水平方向間隙等距500mm，垂直方向向里間隙等距200mm，以設置幕墻縱橫向龍骨、保溫巖棉及防水鋁單板。

2 難點及特點分析

（1）空間三維定位及控制。該鋼筋混凝土墻體與常規(guī)有三處不同：①墻體上下口的水平投影為不規(guī)則的曲線；②存在-10°～+17°間連續(xù)變化的傾角；③墻體下口最低點位于±0.00上，最高點底標高+12.600，通過常規(guī)的在完成面上彈線再通過控制模板垂直度的方法對本墻體結構不適用。

（2）高大排架墻體最高高度近16m，自西向東墻體高度逐漸變小，最小處的“領口”區(qū)域墻體高度約2.8m，墻體必須實行分段澆筑，支護排架模板體系有搭設高度高、荷載大等特點。

（3）墻體厚度小，混凝土澆筑難度大。墻體高度最大處約15.4m，但墻厚僅為160mm，如此薄的混凝土墻體如何做好混凝土澆筑是一個難點。

3 實施方法及控制要點

3.1 確定墻體模型

Studios公司的幕墻模型通過Rhinoceros蒙皮軟件得出。以立面法向向內(nèi)偏移500m、上口向下偏移200m、下口法向向上偏移20mm三條原則，通過“偏移指令”得出墻體結構外表面，再通過整體法向向內(nèi)偏移160mm到墻體內(nèi)表面。根據(jù)墻體的下口位置和傾角的不同，將整個外墻分為4個區(qū)域。

（1）南北兩側斜墻段。頂標高+15.400，底標高+0.850（結構頂板上）～+7.950（懸空），墻體傾角 0°～10°，分別于+3.950、+7.950、+11.950 設置300×300mm層間梁，層間梁與主體結構柱間用懸挑梁連接。

（2）斜吊柱段。屋面結構梁下掛受力體系，頂標高+15.400，底標高+7.950～+11.950，墻體傾角10°～14°，沿頂面曲線每4m左右設置吊柱1根。

（3）西側領口段。頂標高+15.400，底標高+11.950～+12.600，墻體傾角14°～17°，因下掛距離短，直接由屋面封邊梁下掛，不設置層間梁、柱。

（4）北側扭轉段。頂面標高+15.400，底面標高自+0.850起，為雙曲扭轉段，根據(jù)建筑設計要求，該段由幕墻二次鋼結構進行找形，玻璃幕墻以內(nèi)采用鋼筋混凝土折板。

本文主要論述以上1、2、3分段的墻體施工技術。

3.2 空間定位

（1）墻體斜率控制。經(jīng)對變斜率墻體結構模型的豎向剖切，發(fā)現(xiàn)其各豎向剖面皆近似直線，因墻體的上下口曲線在各個點的曲率較小，理論上只需在上口的曲線上找到點，則可將曲線分為多個割線段的連線，而點的間距越密割線段則越接近原曲線，原理類似“割圓術”。通過誤差計算，確定了點在弧線上的間距在2000m，基本可以保證割線的弧高在20mm以內(nèi)。

經(jīng)過上口各點作豎向剖面，得到剖面與結構外皮的“交線”，再將該交線在空間上以曲面法向為方向，垂直向外偏移50mm，即可得到結構外控制線，而這些控制線在實際施工過程中則通過張拉鋼絲繩得以實現(xiàn)，鋼絲繩的上口固定在屋面已施工部分向外懸挑的角鋼端部，下口則是在-0.050標高的空間點。

（2）墻體底部空間定位。得到豎向剖切面與結構外皮的交線后，交線底部的空間坐標通過Rhinoceros簡易編程即可獲得。

3.3 鋼絲繩張拉

（1）主體結構先行施工至+15.400，因墻體上口梁是從屋面框架梁向外挑出梁后連接而成的封邊梁，在挑梁的1/3處留設施工縫，施工縫以外的部分均甩項處理，與主體結構分開施工；

（2）在地下室頂板上放出下口梁內(nèi)外側投影線及+15.400（屋面）標高結構外邊線，在屋面上放出軸線；

（3）確定+15.400標高上結構外控制線上口的坐標，在施工現(xiàn)場用L50×5mm角鋼固定且在端部開孔實現(xiàn)；

（4）同理在-0.050標高上找出控制線下口；

（5）上下口牽拉鋼絲繩，底部安裝花籃螺絲收緊，距離結構外邊50mm（穿過模板外側的豎向二四圍檁），共設置122道；

（6）根據(jù)下口梁外邊線的三維定位做好排架定位點標記，編號記錄標高，搭設排架，共計242個點。

3.4 模板支設

工廠加工的鋼模精度、平整度的控制一般高于現(xiàn)場加工的木模，對此類不規(guī)則墻體一般優(yōu)先推薦鋼模，但鋼模造價高昂、周轉率低、加工周期長且無法靈活調(diào)整，考慮到該墻體整體長度較長、相對曲率很小，故決定采用全木模體系拼接，經(jīng)計算采用九夾板拼接作為面板的方式，其弧高在允許范圍內(nèi)，對于某些曲率相對較大的區(qū)域通過起拱的方式減小誤差。

（1）墻體分層澆筑確定與支撐體系。變斜率墻體部分段下口為懸空的空間梁，排架模板支撐體系計算選型為鋼筋混凝土梁。需澆筑墻體（梁）高度為2.8～16m不等，厚度160mm，必須進行分層澆筑，鑒于該墻體為外墻應盡可能減少施工縫，故在計算結果允許的前提下盡量增大澆筑分層間高度，減少澆筑分段。經(jīng)PKPM計算立桿的縱距400mm，步距1500mm，梁底增加1道承重立桿，梁兩側立桿間距800mm，故墻體（梁）分層澆筑高度≤4m。

（2）墻體側模體系。同上述分層澆筑計算模型，側模體系經(jīng)過計算布置15道內(nèi)龍骨（50×100mm木方），外龍骨間距400mm（雙鋼管48mm×3.2mm），對拉螺栓布置9道，在斷面內(nèi)水平間距200～500mm，斷面跨度方向間距400mm，直徑14mm。

（3）高排架體系。整個排架體系搭設高度超過8m，屬于高排架體系，經(jīng)過計算及專家論證需達到如下要求：高寬比≤1：3；垂直剪刀撐連續(xù)布置，水平剪刀撐在滿堂排架區(qū)域共布置3道：4.5m、9m和13.5m；滿堂排架在墻體下口梁以外還需外擴4排，以保證整個排架體系穩(wěn)定。

3.5 墻體澆筑

墻體原設計級配C30，鑒于其厚度僅有160mm，如按常規(guī)方法施工極易因振搗不密實出現(xiàn)蜂窩麻面[1]。經(jīng)與設計協(xié)商改為C40細石混凝土，粒徑5～16mm。澆搗順序由南北立面逐層向上分塊施工，再行順勢施工西立面領口部位。

4 質(zhì)量控制要點

（1）定位過程中，應盡可能利用樓層標高1m線，將標高5m、10m、12m等標高線轉移到相關排架鋼管上，避免頻繁長尺測量引起的不便及偏差；

（2）支模過程中或混凝土澆搗后鋼絲繩如發(fā)生松動及時用花籃螺絲收緊，如發(fā)生切斷則重新連接或用新鋼絲繩替換，若與排架鋼管或木方發(fā)生碰撞影響，調(diào)整鋼管木方對鋼絲繩進行復位[2]；

（3）因墻體系細長混凝土板墻，為防止不規(guī)則裂縫的產(chǎn)生設置垂直誘導縫，刻意制造墻體內(nèi)應力的“薄弱點”，使裂縫產(chǎn)生于預設位置，幕墻施工前用防水油膏嵌實。

5 實施效果

混凝土圍合墻體施工完畢并拆除模板后，組織技術及翻樣人員對實際完成面尺寸與張拉鋼絲繩之間數(shù)據(jù)進行了復測，整體質(zhì)量控制較好，僅有局部因模板變形造成的完成面正偏差在20mm左右，通過將爆?；炷撩鎸觿兂拔⒄{(diào)幕墻連接件長度的方法，可保證后續(xù)施工的需要。

6 結束語

本文基于上海國際舞蹈中心工程建設實錄，在施工技術方面通過BIM信息化為媒介，對變斜率鋼筋混凝土墻體進行空間定位，并運用多種手段確保了該復雜結構外墻的施工質(zhì)量、安全、精度，并在過程中使用了相對低廉的木模體系，倡導綠色施工的同時降低了工程造價，且施工精度達到預期的要求也對后續(xù)幕墻施工精細化、規(guī)格化、便利化創(chuàng)造了有利的條件。