1、工程名稱第一卷 球形薄殼屋蓋旋轉移模法施工鋼筋混凝土球形薄殼具有結構自重輕、可跨越較大空間的特點,近年在石油、化工、煤炭等行業得到一定的應用。選煤廠濃縮車間是選煤廠的主要生產車間之一,在我國北方寒冷地區須設屋蓋,以起保溫圍護作用。球形薄殼是一種常用的屋蓋結構,但球形薄殼施工困難,特別是較大空間的工程。按傳統施工方法,每個屋蓋需用（一次投入)近百立方米木材,且術材周轉率很低,施工難度大,工期長,用工多,成本高,僅支模一項就占造價的60%80%。這些因素限制了球形薄殼結構屋蓋的推廣。砟子選煤廠2座直徑24.2m濃縮車間的球形薄殼屋蓋,采用旋轉移模工藝,完全取消了木支柱。這種工藝操作簡便,大大降低了

2、勞動強度;可節省木材,縮短工期,降低造價;技術經濟效益顯著。第1章 工程概況該工程為鋼筋混凝土框架承重、磚墻圍護、直徑24.2m的圓筒形結構。屋蓋為一半徑20m的球缺形鋼筋混凝土薄殼體;池底中心至殼頂凈高13.09m;殼厚100mm;殼下邊緣設有一道370mm×550mm的環形拉梁;殼頂為一直徑2.50m的天窗;殼與下邊緣及頂口邊緣在水平寬0.801.0m范圍內采取局部加強,混凝土均為C20。殼體幾何尺寸如圖6-2-1所示。第2章 施工方案第1節 方案選擇球形薄殼屬旋轉體結構,可假想將球殼通過中軸呈徑向分切為若干對對稱的西瓜殼瓣,取其一對作為研究對象,進行模具設計,即將傳統的一次性支

3、模化整為零,僅用少量模具,通過多步繞軸旋轉移動,形成完整的球殼。但這種被分切后的對稱單元殼瓣完全改變了球殼的受力狀態,即將雙向受力改變為單向受力,脫模后能否成為獨立的結構,這種雙曲面的殼瓣能否大面積脫模,是方案能否成立的前提。由于這種上尖下寬的對稱結構近似于三鉸拱結構。應用三鉸拱結構理論對對稱單元殼瓣進行了結構驗算,并做了模型試驗。通過反復驗算和多次試驗,確認這種結構是能獨立成立的,脫模后結構是安全的。第2節 施工方案及技術措施1.球殼分切成對稱殼瓣的對數,關系到脫模的難易、模具用量和工期。通過對幾項指標的分析比較,該球殼選擇五步完成為宜,即分切為五對對稱殼瓣,每步完成圓心角(兩對頂角之和)3

4、60°÷5=72°,每一瓣為36°(圖6-2-2)2.整個模具由支撐、模板、升降及旋轉4大部分組成(圖6-2-3),支撐部分包括中心柱、門架、桁架、桁架支撐及鋼檁條;模板部分包括徑向楞木、環向楞木及鋼模板、術模板;升降部分包括螺旋千斤頂、門架腳及桁架上端托板;旋轉部分包括軌道、滾動輪、中心柱旋轉軸心、軸套及手扳葫蘆。支撐部分均用型鋼制成,桿件間由螺栓連接固定,環向鋼模板間夾有變角木條,用螺栓與鋼模板連接。3.頂環梁與殼、中心柱的關系處理:中心柱是整個模具的中心支撐及旋轉軸,又作為頂環梁的全部支撐。頂環梁是一個擴大了的頂鉸,兩相對殼瓣脫模后,它承擔巨大的水

5、平擠壓力,抵抗水平擠壓力一靠環梁本身的剛度,二靠在環梁內側與中心柱間呈放射形支設的木支撐,如圖6-2-4所示。頂環梁必須在殼混凝土脫模前達到設計強度,這樣就要在安裝中心柱和桁架后將頂環梁澆筑完,然后拆去外模。在第一步脫模前,頂環梁的全部荷重靠中心柱頂端下吊的鋼筋拉桿承擔。為控制因擠壓力可能產生的頂環梁翻轉,在中心柱頂端與環梁內模間支設斜支撐,如圖6-2-5所示。頂環梁底模與殼模板是靜與動的關系,殼模板圍繞固定的環梁底模旋轉。兩模板間留有20mm寬的間隙，以防旋轉時模具受阻,在殼混凝土澆筑前用油紙覆蓋。4.殼與下環梁的關系處理:由于殼混凝土脫模后對下環梁產生巨大的局部水平推力,所以模具安裝前下環

6、梁應澆筑完混凝土,在球殼脫模前達到設計強度。下環梁抵抗水平推力靠本身剛度和環梁與磚墻的摩擦力。環梁與殼交接處留出與軸力線垂直的施工縫,并留出交接的鋼筋接頭(圖6-2-6)。環梁內模安裝時必須嚴格控制各部曲率半徑,使殼與環梁交接嚴密。5.殼體鋼筋及混凝土施工：殼體鋼筋也分步綁扎,沿環向留出下步的搭接頭,上下層及相鄰鋼筋互相錯開留出,徑向與下環梁及頂環梁留出的鋼筋頭搭接,如圖6-2-4、圖6-2-6所示。混凝土的兩側設邊模,留直搓,混凝土的邊緣與桁架中心線重合。球殼及頂環梁混凝土強度等級比原設計提高一級,并摻加早強劑,以縮短移模周期(脫模時混凝土強度應達到設計強度)。第3章 旋轉移模施工第1節 施

7、工順序從準備工作到完成的全過程施工順序如圖6-2-7所示。第2節 勞動組織由于工序較多,平行流水作業面較小,從模具安裝、移模施工到拆模的全過程,組織由12人組成的綜合施工組,其中安裝工4人,鋼筋工2人,架子工2人,木工2人,混凝土工2人,實行混合作業。第3節 模具安裝中心柱安裝固定后,門架、桁架、支撐、檁條采用綜合法安裝,安裝完一瓣,旋轉到相對(180°)位置進行模板安裝。模板安裝時的曲率半徑采用木制雙向樣板控制。徑向樣板作為滑道,固定在兩邊的桁架上弦上,環向樣板落于徑向樣板上滑動,如圖6-2-8所示。模板安裝應由下而上進行,要求模板表面平整度誤差不大于10mm。模板間的縫隙,大者用

8、木條堵嚴,小者用水泥砂漿抹嚴。用廢機油作隔離劑。模板與楞木要連接牢固定,無松動現象。第4節 鋼筋綁扎鋼筋要由上而下進行綁扎,上下層鋼筋間用10鋼筋焊接,作為排距控制,其雙向間距均為1.0m。環向筋留出的搭接頭,從側模鋸口處穿過。第5節 混凝土澆筑球殼混凝土先自上而下澆筑,澆筑到3/4跨時,再改為自下而上澆筑,以使球殼最薄弱處盡早達到脫模要求的強度。相對兩殼瓣混凝土澆筑須同步進行,沿環向澆筑。徑向每1.0m為一澆筑寬度。球殼混凝土的澆筑厚度,兩邊利用側模,中間用扁鋼制成的控制尺進行控制。第6節 模具升降與旋轉升降千斤頂的升降幅度為100mm,升降時所有千斤頂必須同步進行。模具升到設計標高后,門架

9、腳處內外側與磚墻及池壁間用木方加楔支頂,以防加荷后整體失穩。升高后的輪子與鐵軌間用木楔墊實(圖6-2-9)。模具旋轉時用手扳葫蘆牽引,輪子落于軌面后，即可開始旋轉到下一步的位置。旋轉時要穩,兩相對模具要同步前進。第7節 其它注意事項采用低流動性混凝土,其明落度以13cm為宜,以防下滑。2.混凝土振搗采用小振幅的平板振動器與人工配合。3.每單元殼留置4組混凝土試塊,分別為2d、3d、4d和1組標準養護,以確定最短脫模時間和作為質量評定的依據。4.模板的兩側和下面掛設一道安全網,以保證安全作業。6-2-4技術經濟效果將2座同規模同結構濃縮車間球形屋蓋采用旋轉移模法與傳統施工方法進行比較,其結果如下:從安裝模具到全部完成,旋轉移模法每個屋蓋只用了22d工期,比傳統方法提前13d,工期縮短42%。用工少。每個屋蓋實際只用264個工日