现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112282353 A(43)申请公布日 2021.01.29

(21)申请号 2020111229.2(22)申请日 2020.10.20

(71)申请人 中国建筑第八工程局有限公司

地址 200120 上海市浦东新区中国（上海）

自由贸易试验区世纪大道1568号27层(72)发明人 周殷弘　梁华友　林峰　刘志强　

嵇朵平　王保栋　(74)专利代理机构 武汉聚信汇智知识产权代理

有限公司 42258

代理人 郝雅娟(51)Int.Cl.

E04G 13/00(2006.01)E04G 19/00(2006.01)E04G 9/04(2006.01)G06F 30/13(2020.01)

权利要求书2页 说明书6页 附图13页

G06F 30/23(2020.01)

CN 112282353 A()发明名称

现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法(57)摘要

本发明提供了现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法，包括：排版放样、模板加工、钢框焊接及平整度调整、脚手架搭建、模板安装、高精度模板体系的校核和混凝土浇筑等步骤，本现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法，通过建立模型进行排版分析，模板精度高，模板体系加固措施完善，可保证在浇筑过程中不变形，同时模板拼装度高，在爬模体系及钢框木模体系中均有极高的拼装度，现场施工难度低，在保证精度的同时大大提高了拼装速度，在施工过程中实施检测安装过程，一旦发现安装偏差可立即做出调整，解决了目前清水混凝土施工工艺存在的控制精度差的问题。

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1.现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，排版放样，采用BIM建模排版，精确控制每块模板和满堂架的位置及安装，精度控制在1mm内；

其中，步骤S1包括：S1a，建模，根据样板段的施工部署建立模型，S1b，进行分析排版，对建模进行分析计算，进行施工全过程的有限元模拟计算：施工步1：完成下部立柱的施工；施工步2：完成两侧高柱的施工；施工步3：满堂脚手架支撑条件下，施工完成下部主次梁和底板；施工步4：施工下部两侧斜板及次梁；施工步5：施工两侧边竖板下半段；施工步6：施工两侧边竖板上半段；施工步7：满堂脚手架支撑条件下，施工完成上部侧斜板和顶板；施工步8：满堂脚手架支撑条件下，施工完成上部主次梁；施工步9：完成上部主梁预应力张拉；施工步10：拆除所有的临时支撑，结构施工完成；S2，模板加工，将模板运送到现场保持模板的含水量与使用环境一致，使用高精度切割台锯进行切割；

其中，步骤S2包括：S2a，模板储存，模板运到现场后将模板堆放于通风良好并有适当遮盖，避免雨淋和太阳暴晒的场所，用于使模板的含水量接近其使用环境，在潮湿及炎热的环境中堆放超过半个月以上时间，事先拆除包装上的打包带，用于避免由于水分含量变化造成整包模板厚度膨胀后打包带在整包模板的上下沿边角留下勒痕，影响最终成型质量；

S2b，模板切割加工，采用高精度模板切割台锯，通过台锯卡位控制模板的切割精度，使用钨钢头的合金锯片，每分钟的转速达到4000转以上的切割工具通过采用细齿切割片切割提高切口成型质量，模板在使用前先进行修边切割，确保模板截面尺寸的精度；

S2c，模板封边，将模板切割为1200*2400mm；S2d，模板紧固，预先搭设钢管加工平台，平台固定在平整的混凝土地面，在使用模板加工平台时先对加工平台的平整度进行校核，模板紧固从版面背侧打入自攻螺丝，确保混凝土接触面光滑平整；

S2e，成品模板堆放，组装完成的模板，有规律的堆放在模板支架上，防止半成品模板堆放在一起发生变形；

S3，钢框焊接及平整度调整，将方钢管进行切割焊接为钢框；其中，所述步骤S3包括：S3a，方钢管的切割加工，采用钢管数控切割机进行管件切割，管件切割后马上对方钢管的变形进行测量复核，如发生变形立即进行调整，待变形修正后方可进行下一步焊接工作；

S3b，方钢管焊接，将方钢管焊接成钢框，方钢管在焊接时，采用满焊，对边框内的背楞采用段焊，且在焊接前先制作高精度焊接模具，控制焊接过程中的热变形，焊接采用对称焊

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接，用于确保钢框精度满足要求；

S4，脚手架搭建，通过对洞体混凝土施工全过程的受力及变形分析，确定洞体底板以下采用普通钢管脚手架，洞体底板以上结构施工采用十字盘脚手架，并进行搭建；

S5，模板安装，通过建模进行分析，选用钢框木模体系作为洞体结构内侧模板，工字木梁体系作为洞体外侧模板，爬模体系作为拐角段竖墙和框架柱，分别进行模板支设安装；

S6，高精度模板体系的校核，采用测量机器人和三维激光扫描仪实时自动检测，出现误差及时修正；

S7，混凝土浇筑，将混凝土注入模板进行浇筑。

2.根据权利要求1所述的现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法，其特征在于：所述步骤S5中，钢框木模体系的组成结构由维萨板和规方钢管焊接成的钢框组成，方钢管规格为12#双槽钢，工字木梁体系由胶合板、工字钢梁和方钢管焊接成的钢框组成。

3.根据权利要求1所述的现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法，其特征在于：所述步骤S4包括：

S4a：架体基础施工，在基础承台及地梁施工完成后，采用连砂石进行回填，回填至-0.62m位置，在洞体满堂架搭设区域外扩2000mm的范围内浇筑200mm厚的钢筋混凝土垫层，垫层顶部标高为-0.42m,混凝土采用C20普通混凝土，钢筋采用14@200单层双向布置，基础浇筑完成后及时进行养护，架体基础施工前，对回填土区域采用蛙式夯机逐层进行夯实，确保基础完成后不产生沉降，为保证基础的稳定性，在架体基础施工时，每隔三米设置一根导水槽，导水槽100mm宽，50mm深，并在基础四周设置一圈排水沟，排水沟300mm宽，200mm深，基础垫层上的水通过导水槽流入排水沟，确保基础无积水；

S4b：满堂脚手架定位放线，满堂脚手架基础完成后，根据满堂架深化设计图纸，对架体立杆进行定位放线；

S4c：搭建，进行排版，精确定位每一根杆件，架体与洞壁模板垂直，便于模板支撑架与架体垂直连接，满堂脚手架分两部分搭设，第一部分从基础搭设至下部斜板，第一部分架体采用φ48*2.7普通钢管脚手架，第一部分架体及模板施工完成后，采用堆载预压方式，使支撑架在浇筑混凝土前完成非弹性变形，并测量出弹性变形，预压堆载的预压力为底板结构单位长度的混凝土结构自重及混凝土浇筑时的活荷载，底板及下部斜板结构施工完成后，再搭设洞体内部满堂脚手架及洞体外侧操作架，墙体模板加固完成后通过可调撑杆一端与墙体主龙骨通过插销固定，一端通过扣件与满堂架横杆相连，使墙体与架体成为一个整体，用于确保墙体的垂直度。

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现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法

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技术领域

[0001]本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法。

背景技术

[0002]随着建筑行业的蓬勃发展，越来越多的标志性建筑物采用清水混凝土设计施工，清水混凝土是建筑现代主义的一种表现手法，因其极具装饰效果也称装饰混凝土，在混凝土浇置后，不再有任何涂装、贴瓷砖、贴石材等材料，表现混凝土的一种素颜的手法，目前行业内清水混凝土施工工艺仅满足外观效果要求，其精度控制较差。发明内容

[0003]本发明实施例提供了现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法，解决了目前清水混凝土施工工艺存在的控制精度差的问题。[0004]鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：[0005]现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法，包括以下步骤：[0006]S1，排版放样，采用BIM建模排版，精确控制每块模板和满堂架的位置及安装，确保精度控制在1mm内；[0007]其中，步骤S1包括：[0008]S1a，建模，根据样板段的施工部署建立模型，[0009]S1b，进行分析排版，对建模进行分析计算，进行施工全过程的有限元模拟计算：[0010]施工步1：完成下部立柱的施工；[0011]施工步2：完成两侧高柱的施工；[0012]施工步3：满堂脚手架支撑条件下，施工完成下部主次梁和底板；[0013]施工步4：施工下部两侧斜板及次梁；[0014]施工步5：施工两侧边竖板下半段；[0015]施工步6：施工两侧边竖板上半段；[0016]施工步7：满堂脚手架支撑条件下，施工完成上部侧斜板和顶板；[0017]施工步8：满堂脚手架支撑条件下，施工完成上部主次梁；[0018]施工步9：完成上部主梁预应力张拉；[0019]施工步10：拆除所有的临时支撑，结构施工完成；[0020]S2，模板加工，将模板运送到现场保持模板的含水量与使用环境一致，使用高精度切割台锯进行切割；[0021]其中，步骤S2包括：[0022]S2a，模板储存，模板运到现场后将模板堆放于通风良好并有适当遮盖，避免雨淋和太阳暴晒的场所，用于使模板的含水量接近其使用环境，在潮湿及炎热的环境中堆放超过半个月以上时间，事先拆除包装上的打包带，用于避免由于水分含量变化造成整包模板

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厚度膨胀后打包带在整包模板的上下沿边角留下勒痕，影响最终成型质量；[0023]S2b，模板切割加工，采用高精度模板切割台锯，通过台锯卡位控制模板的切割精度，使用钨钢头的合金锯片，每分钟的转速达到4000转以上的切割工具通过采用细齿切割片切割提高切口成型质量，模板在使用前先进行修边切割，确保模板截面尺寸的精度；[0024]S2c，模板封边，将模板切割为1200*2400mm；[0025]S2d，模板紧固，预先搭设钢管加工平台，平台固定在平整的混凝土地面，在使用模板加工平台时先对加工平台的平整度进行校核，模板紧固从版面背侧打入自攻螺丝，确保混凝土接触面光滑平整；[0026]S2e，成品模板堆放，组装完成的模板，有规律的堆放在模板支架上，防止半成品模板堆放在一起发生变形；[0027]S3，钢框焊接及平整度调整，将方钢管进行切割焊接为钢框；[0028]其中，所述步骤S3包括：[0029]S3a，方钢管的切割加工，采用钢管数控切割机进行管件切割，管件切割后马上对方钢管的变形进行测量复核，如发生变形立即进行调整，待变形修正后方可进行下一步焊接工作；

[0030]S3b，方钢管焊接，将方钢管焊接成钢框，方钢管在焊接时，采用满焊，对边框内的背楞采用段焊，且在焊接前先制作高精度焊接模具，控制焊接过程中的热变形，焊接采用对称焊接，用于确保钢框精度满足要求；[0031]S4，脚手架搭建，通过对洞体混凝土施工全过程的受力及变形分析，确定洞体底板以下采用普通钢管脚手架，洞体底板以上结构施工采用十字盘脚手架，并进行搭建；[0032]S5，模板安装，通过建模进行分析，选用钢框木模体系作为洞体结构内侧模板，工字木梁体系作为洞体外侧模板，爬模体系作为拐角段竖墙和框架柱，分别进行模板支设安装；

[0033]S6，高精度模板体系的校核，采用测量机器人和三维激光扫描仪实时自动检测，出现误差及时修正；[0034]S7，混凝土浇筑，将混凝土注入模板进行浇筑。[0035]作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S5中，钢框木模体系的组成结构由维萨板和规方钢管焊接成的钢框组成，工字木梁体系由优质胶合板、工字钢梁和方钢管焊接成的钢框组成。

[0036]作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4包括：[0037]S4a：架体基础施工，在基础承台及地梁施工完成后，采用连砂石进行回填，回填至-0.62m位置，在洞体满堂架搭设区域外扩2000mm的范围内浇筑200mm厚的钢筋混凝土垫层，垫层顶部标高为-0.42m,混凝土采用C20普通混凝土，钢筋采用14@200单层双向布置，基础浇筑完成后及时进行养护，架体基础施工前，对回填土区域采用蛙式夯机逐层进行夯实，确保基础完成后不产生沉降，为保证基础的稳定性，在架体基础施工时，每隔三米设置一根导水槽，导水槽100mm宽，50mm深，并在基础四周设置一圈排水沟，排水沟300mm宽，200mm深，基础垫层上的水通过导水槽流入排水沟，确保基础无积水；[0038]S4b：满堂脚手架定位放线，满堂脚手架基础完成后，根据满堂架深化设计图纸，对架体立杆进行定位放线；

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S4c：搭建，进行排版，精确定位每一根杆件，架体与洞壁模板垂直，便于模板支撑

架与架体垂直连接，满堂脚手架分两部分搭设，第一部分从基础搭设至下部斜板，第一部分架体采用φ48*2.7普通钢管脚手架，第一部分架体及模板施工完成后，采用堆载预压方式，使支撑架在浇筑混凝土前完成非弹性变形，并测量出弹性变形，预压堆载的预压力为底板结构单位长度的混凝土结构自重及混凝土浇筑时的活荷载，底板及下部斜板结构施工完成后，再搭设洞体内部满堂脚手架及洞体外侧操作架，墙体模板加固完成后通过可调撑杆一端与墙体主龙骨通过插销固定，一端通过扣件与满堂架横杆相连，使墙体与架体成为一个整体，用于确保墙体的垂直度。[0040]相对于现有技术而言，本发明的有益效果是：本现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法，1、模板精度高，模板体系加固措施完善，可保证在浇筑过程中不变形；2、模板拼装度高，在爬模体系及钢框木模体系中均有极高的拼装度，现场施工难度低，在保证精度的同时大大提高了拼装速度；3、测量控制手段多样且精度高，在施工全过程进行监测，一旦发现安装偏差可立即做出调整，解决了目前清水混凝土施工工艺存在的控制精度差的问题。[0041]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。附图说明

[0042]图1为本发明实施例公开的现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法流程示意图；

[0043]图2为本发明实施例公开的钢框木模体系和工字木梁体系的结构示意图；[0044]图3为本发明实施例公开的施工步1分析过程示意图；[0045]图4为本发明实施例公开的施工步2分析过程示意图；[0046]图5为本发明实施例公开的施工步3分析过程示意图；[0047]图6为本发明实施例公开的施工步4分析过程示意图；[0048]图7为本发明实施例公开的施工步5分析过程示意图；[0049]图8为本发明实施例公开的施工步6分析过程示意图；[0050]图9为本发明实施例公开的施工步7分析过程示意图；[0051]图10为本发明实施例公开的施工步8分析过程示意图；[0052]图11为本发明实施例公开的施工步9分析过程示意图；[0053]图12为本发明实施例公开的施工步10分析过程示意图；[00]图13为本发明实施例公开的爬模体系施工过程示意图；[0055]图14为本发明实施例公开的风洞有限元模型结构示意图。

具体实施例

[0056]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。[0057]如图1-14所示，现浇清水混凝土风洞高精度模板施工方法，包括以下步骤：[0058]S1，排版放样，采用BIM建模排版，精确控制每块模板和满堂架的位置及安装，确保

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精度控制在1mm内；[0059]其中，步骤S1包括：[0060]S1a，建模，根据样板段的施工部署建立模型，如图14所示的风洞有限元模型，[0061]S1b，进行分析排版，对建模进行分析计算，进行施工全过程的有限元模拟计算：[0062]施工步1：完成下部立柱的施工；[0063]施工步2：完成两侧高柱的施工；[00]施工步3：满堂脚手架支撑条件下，施工完成下部主次梁和底板；[0065]施工步4：施工下部两侧斜板及次梁；[0066]施工步5：施工两侧边竖板下半段；[0067]施工步6：施工两侧边竖板上半段；[0068]施工步7：满堂脚手架支撑条件下，施工完成上部侧斜板和顶板；[0069]施工步8：满堂脚手架支撑条件下，施工完成上部主次梁；[0070]施工步9：完成上部主梁预应力张拉；[0071]施工步10：拆除所有的临时支撑，结构施工完成；[0072]在本实施例中，如图3-12所示，根据分析结果，结构在各个施工步下的变形如所示，最大竖向变形为1.86mm，发生在施工步10，即混凝土结构施工完成，拆除模架支撑后；最大水平变形为6.53mm，发生在施工步10，最大位移出现在两侧立柱顶端；[0073]各个施工步下结构的变形计算结果/mm：

施工步结构竖向变形Dz结构水平变形Dx结构水平变形Dy施工步1-0.00600施工步2-0.06600施工步3-0.800.631.65施工步4-0.911.092.79施工步5-1.111.524.18施工步6-1.331.905.31施工步7-1.431.985.49施工步8-1.2.225.72施工步9-1.592.206.28施工步10-1.862.776.53

[0075]洞体结构在各个施工步下的变形数据如所示，最大竖向变形为1.61mm，发生在施工步10；最大垂直气流方向的水平变形为3.94mm，发生在施工步9；最大顺气流方向的水平变形为1.85mm，发生在施工步10；每个施工步下洞体结构的变形计算结果/mm：

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洞体最大变形为3.88mm/7.6m，根据风洞结构设计的要求的10mm/15m 精度，样板

段洞体在施工完成后，结构变形可以满足设计要求；[0078]S2，模板加工，将模板运送到现场保持模板的含水量与使用环境一致，使用高精度切割台锯进行切割，步骤S2包括：[0079]S2a，模板储存，模板运到现场后将模板堆放于通风良好并有适当遮盖，避免雨淋和太阳暴晒的场所，用于使模板的含水量接近其使用环境，在潮湿及炎热的环境中堆放超过半个月以上时间，事先拆除包装上的打包带，用于避免由于水分含量变化造成整包模板厚度膨胀后打包带在整包模板的上下沿边角留下勒痕，影响最终成型质量；[0080]S2b，模板切割加工，采用高精度模板切割台锯，通过台锯卡位控制模板的切割精度，使用钨钢头的合金锯片，每分钟的转速达到4000转以上的切割工具通过采用细齿切割片切割提高切口成型质量，模板在使用前先进行修边切割，确保模板截面尺寸的精度；[0081]S2c，模板封边，将模板切割为1200*2400mm；[0082]S2d，模板紧固，预先搭设钢管加工平台，平台固定在平整的混凝土地面，在使用模板加工平台时先对加工平台的平整度进行校核，模板紧固从版面背侧打入自攻螺丝，确保混凝土接触面光滑平整；[0083]S2e，成品模板堆放，组装完成的模板，有规律的堆放在模板支架上，防止半成品模板堆放在一起发生变形；[0084]S3，钢框焊接及平整度调整，将方钢管进行切割焊接为钢框，所述步骤S3包括：[0085]S3a，方钢管的切割加工，采用钢管数控切割机进行管件切割，管件切割后马上对方钢管的变形进行测量复核，如发生变形立即进行调整，待变形修正后方可进行下一步焊接工作；

[0086]S3b，方钢管焊接，将方钢管焊接成钢框，方钢管在焊接时，采用满焊，对边框内的背楞采用段焊，且在焊接前先制作高精度焊接模具，控制焊接过程中的热变形，焊接采用对称焊接，用于确保钢框精度满足要求；[0087]S4，脚手架搭建，通过对洞体混凝土施工全过程的受力及变形分析，确定洞体底板以下采用普通钢管脚手架，洞体底板以上结构施工采用十字盘脚手架，并进行搭建，步骤S4包括，

[0088]S4a：架体基础施工，在基础承台及地梁施工完成后，采用连砂石进行回填，回填

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至-0.62m位置，在洞体满堂架搭设区域外扩2000mm的范围内浇筑200mm厚的钢筋混凝土垫层，垫层顶部标高为-0.42m,混凝土采用C20普通混凝土，钢筋采用14@200单层双向布置，基础浇筑完成后及时进行养护，架体基础施工前，对回填土区域采用蛙式夯机逐层进行夯实，确保基础完成后不产生沉降，为保证基础的稳定性，在架体基础施工时，每隔三米设置一根导水槽，导水槽100mm宽，50mm深，并在基础四周设置一圈排水沟，排水沟300mm宽，200mm深，基础垫层上的水通过导水槽流入排水沟，确保基础无积水；[00]S4b：满堂脚手架定位放线，满堂脚手架基础完成后，根据满堂架深化设计图纸，对架体立杆进行定位放线；[0090]S4c：搭建，进行排版，精确定位每一根杆件，架体与洞壁模板垂直，便于模板支撑架与架体垂直连接，满堂脚手架分两部分搭设，第一部分从基础搭设至下部斜板，第一部分架体采用φ48*2.7普通钢管脚手架，第一部分架体及模板施工完成后，采用堆载预压方式，使支撑架在浇筑混凝土前完成非弹性变形，并测量出弹性变形，预压堆载的预压力为底板结构单位长度的混凝土结构自重及混凝土浇筑时的活荷载，底板及下部斜板结构施工完成后，再搭设洞体内部满堂脚手架及洞体外侧操作架，墙体模板加固完成后通过可调撑杆一端与墙体主龙骨通过插销固定，一端通过扣件与满堂架横杆相连，使墙体与架体成为一个整体，用于确保墙体的垂直度；[0091]S5，模板安装，通过建模进行分析，选用钢框木模体系作为洞体结构内侧模板，工字木梁体系作为洞体外侧模板，爬模体系作为拐角段竖墙和框架柱，分别进行模板支设安装，钢框木模体系的组成结构由维萨板和规方钢管焊接成的钢框组成，方钢管规格为12#双槽钢，工字木梁体系由胶合板、工字钢梁和方钢管焊接成的钢框组成；[0092]S6，高精度模板体系的校核，采用测量机器人和三维激光扫描仪实时自动检测，出现误差及时修正；[0093]S7，混凝土浇筑，将混凝土注入模板进行浇筑。[0094]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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