馬延輝 山西三建集團(tuán)有限公司

1 前言

城市在飛速發(fā)展，基建建設(shè)為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)，為全面滿足廣大群眾精神文化需求，推進(jìn)公共文化服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、均等化，合理規(guī)劃建設(shè)各類公共文化設(shè)施的背景下，公共文化服務(wù)功能的市政配套設(shè)施的建設(shè)正在如火如荼地完善，這也是側(cè)面反應(yīng)國(guó)家強(qiáng)大最有力的展現(xiàn)。鳥巢、水立方、CCTV新聞大樓等具有造型獨(dú)特、曲線優(yōu)美，風(fēng)格現(xiàn)代的各類公共建筑在新時(shí)代中矗立。建筑風(fēng)格特色也朝著多元化方向發(fā)展，雙曲面清水混凝土墻體就是其中之一。

2 設(shè)計(jì)理念的轉(zhuǎn)換

拿到圖紙后首先熟悉圖紙，了解圖紙的內(nèi)容和所施工的范圍，然后需和設(shè)計(jì)師溝通，與各專業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)確認(rèn)，充分理解設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)師所要求的結(jié)構(gòu)形式、外觀形狀、顏色特點(diǎn)、與當(dāng)?shù)丨h(huán)境的融合程度等。依據(jù)設(shè)計(jì)單位完成的效果圖、建筑圖、結(jié)構(gòu)圖及三維模型圖，利用現(xiàn)有BIM施工技術(shù)，對(duì)圖紙進(jìn)行各專業(yè)構(gòu)件及參數(shù)的輸入，并根據(jù)創(chuàng)建好的模型進(jìn)行土建專業(yè)、安裝專業(yè)的碰撞檢測(cè)，用于圖紙糾錯(cuò)、提前發(fā)現(xiàn)施工問題并進(jìn)行規(guī)避。深化設(shè)計(jì)圖紙中建筑方面的復(fù)雜部分及節(jié)點(diǎn)部分，利用深化設(shè)計(jì)圖形轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢允┕さ膱D紙及各種參數(shù)。

3 模板的設(shè)計(jì)

鑒于建筑墻體為清水混凝土，混凝土結(jié)構(gòu)墻體既是圍護(hù)（主體）結(jié)構(gòu)還需達(dá)到裝飾裝修的效果，故清水混凝土在設(shè)計(jì)和施工的環(huán)節(jié)，要以裝飾裝修的設(shè)計(jì)、管理為理念，才能達(dá)到意向的效果。

因清水混凝土一次成型，之后不準(zhǔn)修補(bǔ)及剔鑿。在施工方案確定之前，了解清水混凝土具體實(shí)施的范圍；清水混凝土與普通混凝土結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系；清水混凝土與各專業(yè)之間的邏輯關(guān)系及細(xì)部節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，其中包括（結(jié)構(gòu)幕墻埋件、門窗洞口尺寸、空調(diào)位置留設(shè)、通風(fēng)口位置留設(shè)、消防預(yù)埋、弱電、樓梯欄桿埋件、開關(guān)燈具、水電等各專業(yè)預(yù)留預(yù)埋及交叉節(jié)點(diǎn)做法設(shè)計(jì)，在BIM圖紙輸入后就需確定）。

模板原材選擇，根據(jù)項(xiàng)目自身?xiàng)l件：現(xiàn)有鋼模、塑膜、木模等都需滿足清水混凝土質(zhì)量要求；為達(dá)到曲面清水混凝土墻體的效果，清水模板利用率低，模板的裁剪、拼接過多，需考慮自身經(jīng)濟(jì)條件綜合考慮板材的選擇。

模板支撐體系，由于墻體為異形模板墻體加固和支撐體系需經(jīng)過專業(yè)計(jì)算（超危工程需專家論證）。

清水混凝土模板的排版設(shè)計(jì)：模板排版必須統(tǒng)籌兼顧，依據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)形式、效果圖的要求、模板的尺寸規(guī)格、施工部署的安排、清水混凝土的飾面效果綜合進(jìn)行考慮，保證墻體上門窗洞口節(jié)點(diǎn)、曲面或折角線條的自然流暢，分隔線條的水平和豎向交圈。人為精心設(shè)計(jì)的有規(guī)律的裝飾線或模板拼縫線，統(tǒng)稱為蟬縫。

施工蟬縫的設(shè)置：施工方案設(shè)縫合理、均勻、對(duì)稱長(zhǎng)寬比例協(xié)調(diào)，流水段的劃分，確定模板分塊，面板分割尺寸。有時(shí)依據(jù)施工的需要如遇層較高混凝土體積量較大時(shí)，為考慮混凝土自身收縮和兩次澆筑色差影響，需結(jié)合施工進(jìn)度安排部署設(shè)置一般小于50mm 明縫進(jìn)行分割，豎向明縫要考慮門窗洞口、過梁、預(yù)留造型等面積較小部位。明縫是對(duì)清水混凝土整體表面進(jìn)行分塊處理，展現(xiàn)建筑線型和兼顧混凝土本身裂縫，在清水混凝土構(gòu)件上設(shè)置分割縫，從而達(dá)到建筑統(tǒng)一外觀裝飾整體質(zhì)感一致的建造施工技術(shù)。水平明縫線條順直、平整光滑水平交圈，豎向明縫需保持垂直且兼顧模板的曲線流暢統(tǒng)一。

清水混凝土螺栓孔設(shè)計(jì)及排布：在混凝土墻上穿墻螺栓用于澆筑混凝土?xí)r，固定于模板上防止脹模的固定件。選用的對(duì)拉螺栓應(yīng)經(jīng)計(jì)算有足夠的抗拉強(qiáng)度。分布尺寸依據(jù)施工方案或設(shè)計(jì)要求，清水混凝土墻上有時(shí)為了統(tǒng)一對(duì)拉螺栓孔眼的裝飾效果，在模板工程中，在沒有對(duì)拉螺桿的位置設(shè)置堵頭，并形成外觀尺寸、要求與其他對(duì)拉螺栓孔眼一致的假孔眼。

在模板方案確定之前用專用安全計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算模板螺栓孔的間距尺寸，在滿足安全使用的條件下螺栓間距排布應(yīng)盡量做到，螺栓孔間距尺寸一致，距模板邊距離尺寸一致，形成橫平豎直，外觀對(duì)稱、均勻排布的孔眼具有藝術(shù)美感。遇層間明縫及模板間的蟬縫要分布韻律，協(xié)調(diào)美觀、統(tǒng)籌兼顧，假眼要做到以假亂真與建筑設(shè)計(jì)融為一體。

面板深化排版原則：在依據(jù)計(jì)算軟件荷載分布受力允許的范圍內(nèi)，螺栓孔除滿足模板受力要求外還應(yīng)達(dá)到規(guī)律性和對(duì)稱性的裝飾效果，同時(shí)還應(yīng)與蟬縫明縫結(jié)合，應(yīng)同時(shí)兼顧分塊的定型化、模數(shù)化、整體化、通用化原則。

4 模板加固體系

異形清水混凝土模板墻體加固體系設(shè)計(jì)：依據(jù)模板支撐受力特點(diǎn)：模板→次龍骨→主龍骨，為確保異形曲面墻體的造型達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)并且澆筑完成后清水混凝土面保持完整流暢順滑，因結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，澆筑混凝土前后的受力狀態(tài)、墻體的上下部位受力狀態(tài)均不完全相同，故需要考慮施工部署要求，墻體進(jìn)行人為分塊，合理留設(shè)施工縫把施工縫設(shè)明縫處，綜合利用異形墻體本身的剛度來選擇合適的模板，根據(jù)模板的剛度條件及受力特點(diǎn)來分析（一般模板達(dá)不到不變形或變形要求滿足的剛度），這就需要模板外側(cè)次龍骨進(jìn)行受力，次龍骨受力后把力均勻傳遞于主龍骨或支撐立桿上面，最直接最有效的辦法就是模板外側(cè)次龍骨和面板模板與清水混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)曲線接觸面線條應(yīng)保持曲線平行，利于力的傳遞。

為結(jié)構(gòu)安全和成品效果綜合考慮，螺栓直接緊固主龍骨是最有效最可靠的辦法，墻體外側(cè)主龍骨與加固螺栓受力體系接觸面線條應(yīng)為直接受力，確保與加固體系平行或垂直，使其混凝土側(cè)壓力均勻地傳遞至主龍骨或支撐立桿。以上內(nèi)容次龍骨制作最為關(guān)鍵，利用現(xiàn)有BIM施工技術(shù)對(duì)輸入圖紙后生成的三維模型圖提取各三維坐標(biāo)參數(shù)，深化設(shè)計(jì)中可以根據(jù)施工需要導(dǎo)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)參數(shù)。利用導(dǎo)出參數(shù)進(jìn)行模板次龍骨的制作及三維立體打印，對(duì)次龍骨拼裝塊進(jìn)行編號(hào)排版，最后安放定位組裝完成的次龍骨。

4.1 放線定位

基于BIM 三維建模技術(shù)進(jìn)行對(duì)建筑物三維空間坐標(biāo)的建立，通過建立的模型對(duì)模型空間坐標(biāo)參數(shù)的提??；再進(jìn)行模板組成結(jié)構(gòu)的分析模擬，精確每一個(gè)支撐立桿鋼管位置標(biāo)高，每一塊模板位置等一系列坐標(biāo)的提取。定位空間三維坐標(biāo)，BIM 策劃最重要，現(xiàn)場(chǎng)按1m×1m方格網(wǎng)或更小的定位網(wǎng)，利用確立的測(cè)量坐標(biāo)控制點(diǎn)，使用先進(jìn)的全站儀，直接輸入坐標(biāo)進(jìn)行放線測(cè)量。施工中采用全站儀、GPS等進(jìn)行三維坐標(biāo)定位，把控制點(diǎn)按照方格網(wǎng)形式投影在地面上，工人施工輔助儀器、進(jìn)行有效測(cè)量方式的基礎(chǔ)上，基本達(dá)到信息化測(cè)量要求。工人支設(shè)完成后盡快進(jìn)行復(fù)核，避免由于測(cè)量誤差大而返工。

4.2 內(nèi)支撐架體

支撐立桿間距、架體搭設(shè)高度需提前BIM 策劃，由BIM模型輸出相應(yīng)參數(shù)并通過安全計(jì)算；異形墻體支撐立桿鋼管高度不一致需現(xiàn)場(chǎng)定位切割。利用BIM模型計(jì)算出成品清水混凝土面三維坐標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)清水混凝土成品面坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行推算主次龍骨三維坐標(biāo)和鋼管的三維坐標(biāo)，放線時(shí)根據(jù)全站儀坐標(biāo)點(diǎn)定位立桿支撐鋼管的參照依據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)，利用可調(diào)托撐外露300mm作為支撐立桿的標(biāo)高調(diào)控誤差。

以上方法及BIM技術(shù)進(jìn)行模板下料放樣，按模板配板圖尺寸拼裝成整體，控制好相鄰板面之間拼縫，為達(dá)到理想的效果有時(shí)在模板設(shè)計(jì)時(shí)局部加襯面板或PVC材質(zhì)面層；利用BIM技術(shù)、全站儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位復(fù)測(cè)支設(shè)好的面板坐標(biāo)，控制好模板的變形誤差，并搭設(shè)鋼管架進(jìn)行頂撐加固及全方位剪刀撐加固等，保證立桿支撐體系安全穩(wěn)定。

4.3 鋼筋綁扎定位

由于墻體豎向鋼筋空間位置無法準(zhǔn)確固定定位，需支設(shè)完成一側(cè)模板并校驗(yàn)合格后隨模板固定位置進(jìn)行鋼筋的綁扎。主筋的彎曲弧度、箍筋的尺寸隨暗柱截面的變化而變化，墻體鋼筋綁扎難度極大。鋼筋需根據(jù)模板形態(tài)變化而變化，鋼筋的加工尺寸、彎心角度、長(zhǎng)度等下料尺寸只能依據(jù)BIM 深化模型作為參考，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)量進(jìn)行核準(zhǔn)再施工。

鋼筋接頭位置應(yīng)提前進(jìn)行下料核算，保證滿足規(guī)范和結(jié)構(gòu)安全要求。鋼筋綁扎過程中根據(jù)情況選擇局部放樣，再大面積施工，避免返工。鋼筋綁扎完成后尺寸偏差均需符合規(guī)范要求，才能進(jìn)行合模和下一步施工，否則需返工處理。保護(hù)層墊塊柱墻體結(jié)構(gòu)易選用與混凝土顏色一致的塑料卡環(huán)，梁、板易選用混凝土同配比砂漿制作，可采用半球形墊塊，將墊塊的面接觸改為點(diǎn)接觸。

4.4 清水混凝土預(yù)留預(yù)埋綜合設(shè)計(jì)

鑒于清水混凝土完成后不準(zhǔn)剔鑿修補(bǔ)及返工，預(yù)埋的孔、洞、套管和線盒安裝前必須依據(jù)BIM 技術(shù)進(jìn)行管線預(yù)埋的碰撞，各專業(yè)設(shè)計(jì)師的確認(rèn)后，依據(jù)預(yù)埋的孔、洞、套管和線盒位置，在清水混凝土的模板上精確定位洞口位置，避免預(yù)留出現(xiàn)錯(cuò)誤，預(yù)埋件也應(yīng)保證自身嚴(yán)密性，并將所需預(yù)埋件和線盒、套管等固定牢固。

5 清水混凝土施工

5.1 原材控制

在整個(gè)墻體施工中水泥應(yīng)為同一廠家，同一品種，同一強(qiáng)度等級(jí)，同一批號(hào)，才能保證混凝土表面觀感一致，質(zhì)感自然。原材及配比生產(chǎn)中對(duì)于泛堿、色差、質(zhì)感的控制（泛堿控制、色差控制、混凝土攪拌、混凝土振搗、質(zhì)感的控制）都需要通過前期的大量試配來解決。混凝土配比、外加劑摻量，根據(jù)當(dāng)?shù)卦倪M(jìn)行試配；首批原材取樣復(fù)試合格后，應(yīng)立即封存處理，作為后續(xù)原材的參照。如用商品混凝土提前與攪拌站溝通，確?；炷凉?yīng)能滿足連續(xù)澆筑的要求。需跨年工程提前儲(chǔ)存同參數(shù)的原材料，配比試配合格后應(yīng)封樣進(jìn)行留存。

5.2 拌合物性能要求

制備成清水混凝土拌合物，應(yīng)顏色均勻，能保證同一觀感，用于工程的混凝土無明顯色差。

拌合物坍落度應(yīng)符合要求，和易性適中利于澆筑和振搗，坍落度偏差盡量縮小在10以內(nèi)。

嚴(yán)格控制預(yù)拌混凝土原材料產(chǎn)量、精度及控制投料順序及時(shí)間，并隨天氣變化、抽驗(yàn)材料及含水率，及時(shí)調(diào)整用水量及集料用量。

5.3 混凝土拌制與運(yùn)輸

控制好混凝土攪拌時(shí)間，清水混凝土的攪拌時(shí)間比普通攪拌機(jī)延長(zhǎng)20s～30s。調(diào)度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸?shù)缆返木嚯x、砂石中含水率的變化，合理計(jì)算混凝土的坍落度損失等，運(yùn)輸中可采用相應(yīng)的外加劑做適當(dāng)調(diào)整。合理安排調(diào)度，避免在澆筑過程中混凝土罐車積壓或供應(yīng)不足，引起過大的坍落度損失?；炷涟韬衔飶臄嚢杞Y(jié)束到施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑，在澆筑過程中嚴(yán)禁添加配合比以外的水，需摻外加劑應(yīng)經(jīng)過同意。

5.4 振搗工藝及施工流程

為保證架體穩(wěn)定，應(yīng)采用分層對(duì)稱澆筑，盡量減小混凝土施工過程對(duì)模板造成的側(cè)壓力?；炷练謱酉群蠖啻螡仓?，分層時(shí)間間隔不應(yīng)超過30min。第二次澆筑前，要將上次混凝土頂部的15cm 厚的混凝土重新振搗，以便兩次澆筑混凝土結(jié)合成整體。工人在重新振搗之前要反復(fù)確認(rèn)上次的混凝土是否已振搗，避免漏振。澆筑高度及施工縫留設(shè)應(yīng)按照方案設(shè)計(jì)盡量滿足明縫的要求，杜絕在清水混凝土墻體上留設(shè)施工縫。振搗工具的選用應(yīng)靈活多種，滿足振搗要求即可，應(yīng)選取有經(jīng)驗(yàn)的工人，根據(jù)不同部位進(jìn)行分情施策，避免漏震或過震。振搗過程中盡可能減少砂漿的飛濺，并及時(shí)清理掉濺于模板內(nèi)側(cè)的砂漿。澆筑過程中遇到混凝土補(bǔ)方，應(yīng)控制兩次的澆筑時(shí)間及配比一致，嚴(yán)禁用非清水混凝土澆筑清水部位。

5.5 澆筑口留設(shè)位置

有時(shí)由于層高及設(shè)計(jì)模數(shù)的限制，混凝土落差過大或振搗棒無法深入，應(yīng)在模板上留設(shè)澆筑口，留設(shè)原則需選擇在非清水部位，澆筑過程中避免混凝土沖擊模板或鋼筋，并控制好混凝土落地高度避免離析。

5.6 混凝土的養(yǎng)護(hù)

清水混凝土的養(yǎng)護(hù)和普通混凝土的常規(guī)養(yǎng)護(hù)一樣，澆水、薄膜覆蓋、噴涂養(yǎng)護(hù)液、蒸汽養(yǎng)護(hù)等，選用涂刷養(yǎng)護(hù)劑時(shí)需選擇中性涂劑和無色或透明不影響清水混凝土外表觀感色差的養(yǎng)護(hù)劑。養(yǎng)護(hù)時(shí)同一部位應(yīng)采用同一種材料，避免養(yǎng)護(hù)不到位影響后期觀感。

5.7 成品保護(hù)及保護(hù)劑的涂刷

混凝土保護(hù)劑選用是為了不改變混凝土最原始的觀感，減小由于時(shí)間過度受自然界雨、雪、風(fēng)沙等對(duì)混凝土的侵蝕，能夠保持有效的裝飾功能?；炷潦菈A性的材料，吸水率高，容易開裂及碳化，成品保護(hù)不到位或保護(hù)劑選用不當(dāng)都會(huì)直接影響到清水混凝土的外觀情況。保護(hù)劑的選用應(yīng)遵循防水底漆的封堵，提高混凝土的耐久性，面漆色差不影響混凝土原有觀感，涂刷完成后能展現(xiàn)清水混凝土良好的外飾面裝飾效果。

6 結(jié)束語

雙曲面清水混凝土結(jié)構(gòu)的造型給人一種新穎、多樣、協(xié)調(diào)、美觀的視覺體驗(yàn)，其建筑突出質(zhì)樸厚重的特色風(fēng)格是現(xiàn)代公共建筑的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于帶動(dòng)城市提質(zhì)發(fā)展，完善城市文化公共服務(wù)功能，建設(shè)優(yōu)秀地標(biāo)性建筑起著重要的作用。施工質(zhì)量過程控制對(duì)其現(xiàn)實(shí)效果起到至關(guān)重要的作用，有了一代代工程人不懈的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及新興科技人才的注入才使得更多的出彩項(xiàng)目能夠完美的呈現(xiàn)。