CN104405069B - 一种曲面中空顶板及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种曲面中空顶板及其施工方法，涉及混凝土构件技术领域。针对现有曲面中空顶板，施工过程中模板定位难度大，导致施工工艺较为复杂的问题。它是由若干个曲面单元连接而成的一个整体，曲面单元均为平行六面体；曲面单元包括平行且间隔设置的上顶板和下顶板，顶板之间间隔设置纵横交错的横梁，封闭的空腔内设有木模板体系；木模板体系包括顶板模板一、顶板模板二、横梁模板以及木龙骨支撑架。施工方法：一、对曲面中空顶板进行整体放样，将其沿横梁的纵向轴线划分为若干个曲面单元；二、搭设排架体系至设计标高；三、搭设所述顶板模板及横梁模板，进行第一次混凝土浇捣制得下顶板及横梁；四、进行第二次混凝土浇捣，制得上顶板。

Description

一种曲面中空顶板及其施工方法

技术领域

本发明涉及混凝土构件技术领域，特别涉及一种曲面中空顶板及其施工方法。

背景技术

随着城市的开发与建设，城市建筑物风格变化多样，各种曲面造型结构因其线条优美，艺术感更强得以越来越多的应用，尤其是曲面顶板在艺术厅、展览馆、音乐厅等大型公共建筑物中的应用日臻广泛，同时，对于曲面顶板的隔音效果也提出了更高的要求。

目前，曲面中空顶板利用空气夹层作为声桥阻断措施，成为一种较为经济科学的隔音降噪的方式，即通过曲面中空顶板内的空气夹层实现声波和振源的传播阻断，进而实现防止外界干扰的目的。然而，由于曲面中空顶板结构多变，板内空腔浇筑施工工艺复杂，尤其对于弧度变化大的曲面，施工过程中模板不能准确定位，导致曲面中空顶板混凝土浇捣施工难度大。

发明内容

针对现有的曲面中空顶板，施工过程中模板定位难度大，导致曲面中空顶板施工工艺较为复杂的问题，本发明的目的是提供一种曲面中空顶板及其施工方法，将曲面中空顶板划分为多个曲面单元，每个曲面单元分两次混凝土浇捣施工，既能够满足隔音降噪的设计要求，又便于混凝土的浇筑施工。

本发明解决其技术问题所采用的曲面中空顶板，它是由若干个曲面单元连接而成的一个整体，每个所述曲面单元均为平行六面体；所述曲面单元包括平行且间隔设置的上顶板和下顶板，两块所述顶板之间间隔设置纵横交错的横梁，两块所述顶板与所述横梁之间形成的封闭的空腔内设有木模板体系；所述木模板体系包括紧贴所述上顶板的顶板模板一、紧贴所述下顶板的顶板模板二、贴合于所述空腔侧壁的四块横梁模板，以及支撑于所述顶板模板一、顶板模板二和所述横梁模板之间的木龙骨支撑架。

优选的，所述木龙骨支撑架包括若干平行且等间距排列的框架组，每个所述框架组包括紧贴并用于支撑所述顶板模板一的第一横撑，紧贴并用于限位所述顶板模板二的第二横撑，以及连接于所述第一横撑和所述第二横撑之间的若干立杆，所述立杆呈方形矩阵排列，所述第一横撑和所述第二横撑的两端均抵在两侧的所述横梁模板上。

优选的，所述立杆的两侧还设有对称的斜撑，所述斜撑的一端与所述立杆连接，其另一端与所述第一横撑连接，所述立杆底端与所述第二横撑连接的转角部还设有由木方制成的加固块，所述加固块的两个侧面分别与所述立杆和所述第二横撑固定连接。

优选的，所述第一横撑与所述顶板模板一之间还铺设有若干木格栅，所述木格栅为若干平行且等间距排列的木方，且其与所述第一横撑垂直，相邻两根所述木方的水平间距小于等于230mm。

另外，本发明还提供了曲面中空顶板的施工方法，步骤如下：

步骤一：对所述曲面中空顶板进行整体放样，将所述曲面中空顶板的空间结构放线转化到平面上，并将所述曲面中空顶板沿待施工横梁的纵向轴线划分为若干个曲面单元，每个所述曲面单元均为平行六面体；

步骤二：搭设排架体系至设计标高；

步骤三：以所述排架体系为依托搭设所述顶板模板二、横梁模板及木龙骨支撑架，并进行第一次混凝土浇捣，制得所述下顶板及所述横梁；

步骤四：在所述木龙骨支撑架上铺设所述顶板模板一，并进行第二次混凝土浇捣，制得所述上顶板，完成所述曲面中空顶板的施工。

优选的，所述步骤二中，所述排架体系包括由竖杆和横杆搭设的排架，以及钢构架，搭设所述排架至所述曲面中空顶板标高处，将所述钢构架按顺序依次吊装到待施工横梁的对应位置，对齐校准后固定，将所述横杆搭设于所述钢构架上并与所述竖杆扣紧，然后，将所述钢构架吊运至所述曲面中空顶板其他对称区域并重复操作，确定对称区域其他所述竖杆的标高，在排架顶端架设横杆并由扣件固定牢靠，完成所述排架体系的安装。

优选的，所述钢构架是由钢筋条焊接而成的桁架结构，其上弦杆和下弦杆的弧度与相对应的待施工横梁的弧度一致。

优选的，所述步骤三中还包括，在所述第一横撑与所述顶板模板一之间铺设木格栅，所述木格栅由若干平行且等间距排列的木方组成，且其与所述第一横撑垂直，相邻两根所述木方的水平间距小于等于230mm。

优选的，所述步骤三和步骤四之前，调整混凝土的塌落度为90mm～110mm。

优选的，所述步骤三和所述步骤四的混凝土浇捣施工中，对于坡度小的区域，采用塑料薄膜对浇筑混凝土进行覆盖；对于坡度较大的区域，采用钢丝网片对浇筑混凝土进行覆盖，且所述钢丝网片绑扎于所述曲面中空顶板内的预埋钢筋上。

本发明的效果在于：

一、本发明曲面中空顶板由多个曲面单元连接而成，每个曲面单元均为平行多面体结构，使得曲面中空顶板的施工由大化小，便于模板的准确定位及混凝土浇筑施工，上述曲面单元由上顶板、下顶板，位于两者之间的横梁及木模板体系组成，由于下顶板和横梁是第一浇混凝土捣施工完成，其空腔内木模板体系施工极为便利，使得空腔内不会遗留任何可以成为声桥的金属支撑件，并在第二次混凝土浇捣施工中完成上顶板，以封闭上述空腔，上述施工工序完成的曲面中空顶板，既能够满足隔音降噪的设计要求，又便于混凝土的浇筑施工。

二、本发明曲面中空顶板的施工方法，其核心原理是利用微元思想将空间弧形结构放线转化到平面上来完成曲面中空顶板的定位，曲面中空顶板分两次进行混凝土浇捣，并采用木模板体系支撑及不拆模方案，首先，对下顶板及横梁进行支模进行第一次混凝土浇捣，然后，在空腔区域内搭设木模板和木龙骨支撑架支模，进行第二次混凝土浇捣，最终浇筑完成曲面中空顶板，本发明的施工方法模板定位精度高，能够有效的解决空腔的施工问题，且施工工序紧凑，控制方便，能够降低工时和成本；并通过降低混凝土流动性及覆盖薄膜或钢丝网片的方式解决混凝土在坡面上的流动问题，避免因混凝土流动性而造成板厚度分布不均匀的现象，保证了施工质量。

附图说明

图1为本发明实施例二曲面中空顶板的局部曲面等高图；

图2为本发明实施例二中将曲面中空顶板划分为曲面单元的示意图；

图3为本发明实施例二中部分钢构架的结构示意图；

图4为本发明实施例二中下顶板、横梁及木龙骨支撑架的结构示意图；

图5为本发明实施例一曲面中空顶板的结构示意图；

图6为本发明实施例一曲面中空顶板的立体图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种曲面中空顶板及其施工方法作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本发明的技术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

实施例一：以某交响乐团排演厅的施工设计为例，结合图1至图5说明本实施例的曲面中空顶板，如图2所示，曲面中空顶板是由若干个曲面单元100连接而成的一个整体，每个曲面单元100均为平行六面体(平行六面体即六个面都是平行四边形的多面体，或者有三对对面平行的六面体)，如图5所示，上述曲面单元100包括平行且间隔设置的两块顶板，分别为下顶板10和上顶板30，下顶板10和上顶板30之间间隔设置纵横交错的横梁20；两块顶板(10，30)与横梁20之间形成的封闭的空腔60内设有木模板体系，上述木模板体系包括紧贴上顶板30下表面的顶板模板一51、紧贴下顶板10上表面的顶板模板二52和四块贴合于空腔60侧壁的横梁模板(53、54)，以及支撑于顶板模板一51、顶板模板二52和横梁模板(53、54)之间的木龙骨支撑架。此处仅以曲面单元100的一个纵向剖面图进行说明，因此，图5中平行于纸面的两块横梁模板未图示。

本发明曲面中空顶板由多个曲面单元100连接而成，每个曲面单元100均为平行多面体结构，使得曲面中空顶板的施工由大化小，便于模板的准确定位及混凝土浇筑施工，上述曲面单元100由上顶板30、下顶板10，位于两者之间的横梁20及木模板体系组成，由于下顶板10和横梁20是第一次混凝土浇捣施工完成，上端敞口的空腔60内木模板体系施工更为方便，使得空腔60内不会遗留任何可以成为声桥的金属支撑件，然后，在第二次混凝土浇捣施工中完成上顶板10，以封闭上述空腔60，经上述施工工序完成的曲面中空顶板，既能够满足隔音降噪的设计要求，又便于混凝土的浇筑施工，该曲面中空顶板尤其适用于考虑隔音效果的建筑物顶层曲面屋顶的施工。

上述木龙骨支撑架包括若干平行且等间距排列的框架组，图5仅为一个框架组的图示，每个框架组包括紧贴并用于支撑顶板模板一51的第一横撑41，紧贴并用于限位顶板模板二52的第二横撑42，以及连接于第一横撑41和第二横撑42之间的若干立杆43，上述第一横撑41和第二横撑42的两端均抵在两侧的横梁模板(53、54)上。可见，上述木龙骨支撑架在下顶板10和横梁20构成的空腔60内搭设，既起到限位顶板模板二52和横梁模板(53、54)的作用，又为顶板模板一51的架设提供稳定的支撑。较佳的，相邻两个框架组的水平间距为400mm～800mm，本实施例两个框架组间距优选600mm，既能够满足顶板模板一51及上顶板30的压力，又不会因间距过密而浪费施工材料。立杆43呈方形矩阵排列，相邻两根立杆43的水平间距为400mm～800mm，本实施例优选600mm，立杆43能够将第一横撑41所受压力均匀传递至下顶板10，使得曲面中空顶板的结构更为稳定，另外，第一横撑41、第二横撑42和立杆43均由横截面尺寸为50mm×100mm的木方制成，取材方便，降低了施工成本。

更进一步地，为增强立杆43的支撑强度，立杆43的两侧还设有对称的斜撑44，斜撑44的一端与立杆43连接，斜撑44的另一端与第一横撑41连接，使得立杆43顶端与第一横撑41稳定连接，类似的，在立杆43底端与第二横撑42连接处还设有由木方制成的加固块46，加固块46的两个侧面分别与立杆43和第二横撑42固定连接，使得立杆43底端与第二横撑42稳定连接。

上述木模板体系中的顶板模板一51、顶板模板二52和横梁模板(53、54)均由木质夹板材料制成，木质夹板具有变形小、幅面大、施工方便、不翘曲、横纹抗拉力学性能好等优点，尤其适用于曲面混凝土结构的浇筑模板，本实施例优选九夹板作为模板，即厚度为9mm的木质夹板。由于木质夹板具有一定的柔韧性，为保证顶板模板一51的平整度及稳定性，第一横撑41与顶板模板一51之间还设有铺设有若干木格栅45，上述木格栅45为若干平行且等间距排列的木方，且其与第一横撑41垂直，相邻两根木方的水平间距小于等于230mm，木方横截面尺寸为50mm×100mm，可见，相邻两根木方水平间距小于第一横撑41之间的水平间距，使得木格栅45上方的顶板模板一51更为平整，以保证曲面中空顶板的施工质量。

实施例二：本实施例仍以某交响乐团排演厅的施工设计为例，结合图1至图5说明曲面中空顶板的施工方法，具体步骤如下：

S101：如图2所示，对曲面中空顶板进行整体放样，将曲面中空顶板的空间结构放线转化到平面上，完成曲面中空顶板的定位，将曲面中空顶板沿待施工横梁20的纵向轴线ax划分为若干个曲面单元100，每个曲面单元100均为平行六面体，即曲面单元100的弧形纵截面均由平行四边形代替，使得曲面单元100各节点的标高得以确定；

S102：搭设排架体系至设计标高；

S103：如图4所示，以排架体系为依托搭设顶板模板二52、横梁模板(53、54)，及木龙骨支撑架，并进行第一次混凝土浇捣，制得下顶板10及横梁20；

S104：如图5所示，在木龙骨支撑架上铺设顶板模板一51，并进行第二次混凝土浇捣，制得上顶板30，完成曲面中空顶板的施工。

具体而言，上述步骤S102中，排架体系包括由竖杆和横杆搭设的排架，以及钢构架70(图3所示)，首先，搭设排架至曲面中空顶板标高处，搭设时严格控制竖杆的垂直度，配合塔吊将钢构架70按顺序依次吊装到待施工曲面中空顶板横梁20的对应位置，钢构架70是由50mm×50mm×5mm的钢筋条焊接而成的桁架结构，其上弦杆和下弦杆的弧度与相对应的横梁20的弧度一致，结合设计图纸计算出钢构架70各个节点的标高，并通过横梁20的标高值进行校核，待钢构架70与对应的横梁20对齐校准后，将横杆搭设在钢构架70上，并固定于立杆43上，为了进一步确定其它排架立杆43的标高，在相邻两个固定好的钢构架70中间搁置木方，木方间距与竖杆间距相同，在竖杆达到设计标高后，拆除木方，随后，塔吊配合将钢构架70吊至曲面中空顶板其他对称区域进行重复操作，确定对称区域其他竖杆的标高，在竖杆已达到设计标高的区域，在排架顶端架设横杆，并用扣件固定牢靠，完成排架体系的安装。

上述步骤S103还包括，在第一横撑41与顶板模板一51之间铺设木格栅45，木格栅45由若干平行且等间距排列的木方组成，且其与第一横撑41垂直，相邻两根木方的水平间距小于等于230mm，木方横截面尺寸为50mm×100mm，木格栅45的设置为上顶板30的施工提供稳定的支撑。

更佳的，在上述步骤S103和S104混凝土浇捣施工之前，需调整混凝土的塌落度，通过改善配合比，降低混凝土塌落度，配置出适用于曲面中空顶板施工的混凝土，本实施例优选塌落度在90mm～110mm的商品混凝土。

上述步骤S103混凝土浇筑施工时，从下而上浇筑，并优先在横梁20的部位浇筑一部分混凝土，使整个曲面中空顶板被横梁20分割成若干曲面单元100，由低到高呈阶梯形状，横梁20混凝土浇捣完成后，再对每一曲面单元100进行混凝土浇捣施工，可以先浇捣2/3层，初凝前再浇捣剩余的1/3层，且边浇筑边进行收光，混凝土终凝前至少收3次。最后，对坡度较小的区域，采用塑料薄膜进行覆盖以抵挡混凝土的下滑压力；对于坡度较大的区域，采用钢丝网片进行覆盖，且钢丝网片绑扎在预埋钢筋上，因此，选择适当塌落度的混凝土，并结合覆盖塑料薄膜或钢丝网片的方式，能够避免混凝土因其流动性而造成曲面中空顶板厚度不均匀的现象，以保证施工质量。

对于曲面中空顶板中曲面坡度变化范围较大的区域，一般将曲面中空顶板分成坡度较大和坡度较小的两个部分，分别采取不同方式的夹板拼接方法。对于坡度较小的部分，由于夹板本身能够弯曲一定的弧度，因此利用夹板本身这一性能，对坡度较小的区域直接使用整张夹板进行拼接，并钉牢在夹板下方的木方上，考虑到夹板弯曲后有一定的恢复张力，在钉牢夹板时，采用双倍钉子进行加固；对于坡度较大的部分，如图1中网格填充的区域，无法利用夹板的弯曲性能时，采用以大化小的形式将整张夹板一分为二，甚至一分为三的方法，利用小块模板的拼接塑造出弧度较大的曲面。

综上所述，本发明曲面中空顶板的施工方法，其核心原理是利用微元思想(即极限思想，设微小的单元，讨论它趋向于零时的极限情况)将空间弧形结构放线转化到平面上来完成曲面中空顶板的定位，曲面中空顶板分两次进行混凝土浇捣，并采用木模板体系支撑及不拆模的施工方案，首先，对下顶板及横梁支模，进行第一次混凝土浇捣，然后，在空腔内对上顶板支模，进行第二次混凝土浇捣，最终浇筑完成曲面中空顶板，本发明的施工方法模板定位精度高，能够有效地解决板内空腔的施工问题，且施工工序紧凑，控制方便，能够缩短工期和降低施工成本；并且，通过降低混凝土流动性及覆盖薄膜或钢丝网片的方式解决混凝土在坡面上的流动问题，避免因混凝土流动性而造成板厚度分布不均匀的现象，保证了施工质量。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种曲面中空顶板，其特征在于：它是由若干个曲面单元连接而成的一个整体，每个所述曲面单元均为平行六面体；

所述曲面单元包括平行且间隔设置的两块顶板，分别为上顶板和下顶板，下顶板和上顶板之间间隔设置纵横交错的横梁，所述两块顶板与所述横梁之间形成的封闭的空腔内设有木模板体系；

所述木模板体系包括紧贴所述上顶板的顶板模板一、紧贴所述下顶板的顶板模板二、贴合于所述空腔侧壁的四块横梁模板，以及支撑于所述顶板模板一、顶板模板二和所述横梁模板之间的木龙骨支撑架。

2.根据权利要求1所述的曲面中空顶板，其特征在于：所述木龙骨支撑架包括若干平行且等间距排列的框架组，每个所述框架组包括紧贴并用于支撑所述顶板模板一的第一横撑，紧贴并用于限位所述顶板模板二的第二横撑，以及连接于所述第一横撑和所述第二横撑之间的若干立杆，所述立杆呈方形矩阵排列，所述第一横撑和所述第二横撑的两端均抵在两侧的所述横梁模板上。

3.根据权利要求2所述的曲面中空顶板，其特征在于：所述立杆的两侧还设有对称的斜撑，所述斜撑的一端与所述立杆连接，其另一端与所述第一横撑连接，所述立杆底端与所述第二横撑连接的转角部还设有由木方制成的加固块，所述加固块的两个侧面分别与所述立杆和所述第二横撑固定连接。

4.根据权利要求2或3所述的曲面中空顶板，其特征在于：所述第一横撑与所述顶板模板一之间还铺设有若干木格栅，所述木格栅为若干平行且等间距排列的木方，且其与所述第一横撑垂直，相邻两根所述木方的水平间距小于等于230mm。

5.如权利要求1至4任一项所述的曲面中空顶板的施工方法，步骤如下：

步骤一：对所述曲面中空顶板进行整体放样，将所述曲面中空顶板的空间结构放线转化到平面上，并将所述曲面中空顶板沿待施工横梁的纵向轴线划分为若干个曲面单元，每个所述曲面单元均为平行六面体；

步骤二：搭设排架体系至设计标高；

步骤三：以所述排架体系为依托搭设所述顶板模板二、横梁模板及木龙骨支撑架，并进行第一次混凝土浇捣，制得所述下顶板及所述横梁；

步骤四：在所述木龙骨支撑架上铺设所述顶板模板一，并进行第二次混凝土浇捣，制得所述上顶板，完成所述曲面中空顶板的施工。

6.根据权利要求5所述的曲面中空顶板的施工方法，其特征在于：所述步骤二中，所述排架体系包括由竖杆和横杆搭设的排架，以及钢构架，搭设所述排架至所述曲面中空顶板标高处，将所述钢构架按顺序依次吊装到待施工横梁的对应位置，对齐校准后固定，将所述横杆搭设于所述钢构架上并与所述竖杆扣紧，然后，将所述钢构架吊运至所述曲面中空顶板其他对称区域并重复操作，确定对称区域其他所述竖杆的标高，在排架顶端架设横杆并由扣件固定牢靠，完成所述排架体系的安装。

7.根据权利要求6所述的曲面中空顶板的施工方法，其特征在于：所述钢构架是由钢筋条焊接而成的桁架结构，其上弦杆和下弦杆的弧度与相对应的待施工横梁的弧度一致。

8.根据权利要求5所述的曲面中空顶板的施工方法，其特征在于：所述步骤三中还包括，在所述第一横撑与所述顶板模板一之间铺设木格栅，所述木格栅由若干平行且等间距排列的木方组成，且其与所述第一横撑垂直，相邻两根所述木方的水平间距小于等于230mm。

9.根据权利要求5至8任一项所述的曲面中空顶板的施工方法，其特征在于：所述步骤三和步骤四之前，调整混凝土的塌落度为90mm～110mm。

10.根据权利要求5所述的曲面中空顶板的施工方法，其特征在于：所述步骤三和所述步骤四的混凝土浇捣施工中，对于坡度小的区域，采用塑料薄膜对浇筑混凝土进行覆盖；对于坡度较大的区域，采用钢丝网片对浇筑混凝土进行覆盖，且所述钢丝网片绑扎于所述曲面中空顶板内的预埋钢筋上。