坦桑尼亞姆萬扎機場控制塔臺穹頂屋面支模技術研究

摘? ?要：穹頂屋面由于其結構受力合理、外型圓滑美觀，受到各國設計師的青睞，其多被應用在工業(yè)與民用建筑中，然而穹頂支模與平面支模相比，因圓弧面在空間中是一個三維變化的，因此如何準確定位保證圓弧曲面模板的成型規(guī)矩是穹頂支模的難點。本文以姆萬扎機場控制塔穹頂屋面支模為例，重點介紹了該穹頂屋面的支模技術。為解決該穹頂弧形底板支模難題，利用計算機CAD設計軟件在電子版圖紙中拾取穹頂的弧長、徑高、半徑等關鍵數據，現場按相應尺寸實地放樣制作弧形肋輔助穹頂定型，弧形肋間分區(qū)域填鋪模板固定，模板下方采用短木方及鋼管架體作支撐體系。實踐表明使用該方法工藝操作簡單，施工速度快，混凝土成型效果好。

關鍵詞：穹頂;模板;控制塔;模板支撐

中圖分類號：TU755? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-6903（2021）01-0000-00

1工程概況

姆萬扎機場升級改造項目位于坦桑尼亞姆萬扎市維多利亞湖畔，新建控制塔臺建筑面積2600㎡，主樓兩層，塔身四層。塔身屋面為穹頂上返梁結構，結構頂標高為22.5m，整個屋蓋由12根異型框架柱支撐，框架柱截面為300mm×300mm。穹頂屋蓋混凝土壁厚120mm，穹頂內圓半徑5640mm，起拱高度677mm。屋蓋上方布置有12根由穹頂中心向外放射的上返梁組成，上返梁尺寸為230mm（寬）×600mm（高）。穹頂屋蓋內配 10@250雙層雙向鋼筋網，縱向鋼筋收于穹頂頂點，球頂距下方操作層樓板凈高為4.4m。

2施工方案

2.1技術難點

穹頂底模板需要按設計弧度拼接成一個圓弧面，保證內膜鋪設圓整平，滿足設計造型的要求，同時支設完成的模板體系要令操作人員作業(yè)時有足夠的安全感，上下方便，整體支撐牢固，搭拆快捷，結構合理[1]。圓弧面在空間中是一個三維變化的，如何準確定位保證圓弧曲面模板的成型規(guī)矩是本方案的一個難點。

2.2方案選擇

選用廠家訂做異型曲面金屬模板可以較容易的解決模板定型與支設問題，但定型金屬模板重復利用極低，且在非洲等欠發(fā)達地區(qū)很難找到加工廠家，經濟上不合理且加工困難，此種方案不可行。

坦桑尼亞地區(qū)經濟比較落后，當地建材市場上所能找到支模材料只有竹膠板、多層板、木方和鋼管，因此從工期和經濟上考慮要充分利用當地現有的支模材料。結合當地所出售的各類支模材料，項目部技術組多次討論最終確定了使用弧形肋輔助穹頂定型，弧形肋間分區(qū)域填鋪模板固定，模板下方采用短木方及鋼管架體作支撐體系的模板支設方案。

圓弧曲面模板骨架選擇：因小曲率穹頂坡度較緩，整個穹頂模板僅需考慮支設內壁模板即可。為滿足弧形內壁模板的定型需要，可使用木方及竹膠板制作弧形肋，利用弧形肋做定型骨架。弧形肋以穹頂頂點為中心，沿上返梁中線均勻布置。同時為進一步保證整個圓弧曲面的流暢過渡，可在整塊弧形肋之間插入布置半塊弧形肋，為下部弧度較大曲面區(qū)域提供更多的骨架支撐。弧形肋空間布置如圖1所示。

板面鋪設材料選擇：竹膠板相比多層板韌性較好，彈性模量也較大，具有更好的可彎曲性，因此本工程利用竹膠板支模。利用竹膠板的一定可彎曲性，將竹膠板裁成上窄下寬的梯形，使用梯形竹膠板將穹頂骨架一個個連接起來，形成一個完整的穹頂面，局部邊角地區(qū)利用碎板填鋪完成。待板面及梁鋼筋綁扎完畢后，上返梁的側膜可選用傳統(tǒng)吊模形式。

模板支撐加固材料選擇：由于本工程穹頂曲率并不大，因此模板背楞可選用工地剩余的短木方小料拼接而成。在底模圓弧面彎曲較大處，由于木方是直的，所以木方和竹膠板之間會存在一定的空隙，可根據現場實際情況增設短木方或加木楔子的方法予以固定。穹頂下部搭設滿堂腳手架，縱橫向鋼管及斜撐組成支撐體系，支撐由短木方組成的主次龍骨，使模板的受力能傳遞到鋼管支撐架上。模板支設示意圖如圖2所示。

3施工工藝

3.1使用材料與設備

3.1.1主要材料

主要周轉材料包括：10mm厚舊竹膠板、大量重復使用過的50mm×100mm短木方、φ48×3.5mm鋼管、碗扣架、各類扣件、φ14穿墻螺栓、φ18PVC套管。

3.1.2主要設備

物料提升機、圓盤鋸、電焊機、扳手、木鋸、電動手鉆、錘子。

3.1.3施工工序

彈控制線? ? ?現場放樣預制弧形肋? ? ?搭設支撐腳手架? ? ?安裝弧形肋定型龍骨? ? ?鋪設主次龍骨? ? 鋪設穹頂底模? ? 綁扎上返梁鋼筋及板面鋼筋

3.2模板工程

3.2.1弧形肋制作及安裝

利用AutoCAD設計軟件在電子版圖紙中拾取穹頂的弧長、徑高、半徑等關鍵數據，在施工現場按照相應的尺寸實地放樣制作弧形肋。弧形肋板面采用竹膠板定型，周圈使用50×100木方進行加固。弧形肋根據現場需要制作兩種，一種是沿著上返梁經線方向布置的整塊弧形肋，另一種是為保證穹頂曲面圓滑，在整塊弧形肋之間補充的半塊弧形肋。

在操作樓面上放出各條上返梁中心線作為控制線，中線匯聚交點為穹頂中心點。搭設滿堂腳手架，將制作好的12塊整塊弧形肋按控制線架設在腳手管上，安裝時注意必須使弧形肋的正投影與下方的控制線重合，確保弧形肋的最高點與穹頂中心點重合。弧形肋安裝要保證垂直，為防止弧形肋左右晃動，可在弧形肋之間用小木條臨時固定防止變形。整塊弧形肋布置完畢后，在相鄰兩整塊弧形肋之間等分布置半塊弧形肋。全部弧形肋布置完成后，拉線通過圓心檢查造型尺寸是否符合設計要求。弧形肋安裝見圖3，弧形肋加工尺寸見圖4。

3.2.2板面鋪設與支撐加固

弧形肋安裝好后，在弧形肋之間沿緯線方向布置50mm×100mm木方作為次龍骨，穹頂上部次龍骨布置間距可以適當加大，從穹頂頂部向下逐漸加密，本工程次龍骨布置間距自下而上為150mm～250mm。主龍骨垂直于次龍骨方向布置，可使用2根截面為50mm×100mm木方對拼為100mm×100mm木方作為主龍骨（當地沒有100mm×100mm木方出售）。由于弧形肋上方正好是上返梁，荷載較大，因此在弧形肋兩側必須布置有主龍骨，主龍骨由鋼管腳手架支撐體系有效承托，確保澆筑混凝土時弧形肋不承重，只起到定型作用，荷載由兩側模板及支撐體系進行傳遞，保證弧形肋不發(fā)生變形、扭轉現象。靠近穹頂中心區(qū)域，由于弧形肋會聚交在此，區(qū)域密集，無法布置100mm×100mm主龍骨，可使用φ48×3.5mm鋼管替代承托模板背楞。

主次龍骨布置好后，利用竹膠板的可彎曲性將竹膠板裁切成合適尺寸拼接出穹頂弧度，用鐵釘與背楞及弧形肋釘牢固，板與板之間粘貼透明膠帶，確保接縫嚴密不漏漿。模板支設完成后依照設計要求開始后續(xù)鋼筋綁扎工作，上返梁及板面鋼筋綁扎完成后，使用傳統(tǒng)吊模方法支設梁側模板，在此不做詳述。模板支設完成后效果見圖5。

3.3質量控制措施

每塊弧形肋需在計算機放樣后按照施工現場1﹕1比例進行裁料加工。

弧形肋安裝時需嚴格按照控制線位置進行安裝，臨時固定后及時校核，保證穹頂弧度的準確性。

重視模板的支撐與加固，模板與背楞之間的空隙要用木楔塞緊，滿堂腳手架做適當加密與加固，保證立桿縱距、立桿橫距不大于1.2m，支架步距不大于1.8m;立桿縱向和橫向設置掃地桿，縱向掃地桿距立桿底部不大于200mm[2]。所有立桿底部鋪設墊板，在穹頂中心處需加密鋼管支撐。

竹膠板鋪設完成后要進行整體的找補和加固，竹膠板與弧形肋和背楞釘牢。模板接縫處除粘貼透明膠帶外可在模板底部用竹膠板條釘牢，使板與板之間形成整體，增強抗彎強度。

雖然使用的是舊模板拼接，但模板邊不能出現飛邊及翹曲變形現象，注意對舊模板的挑選和修補。

穹頂板底模拆除，因穹頂受力復雜且跨度較大，應在混凝土強度大于設計強度75%以后方可經底模移除[3]。

4施工效果

4.1經濟效果

本工程模板背楞使用的都是工程剩余的短木方小料拼接而成，弧形模板采用的也是主體施工階段剩余的竹膠板邊角料拼接起來的，混凝土澆筑完后拆下的弧形肋等材料也可裁剪修整后用在其他結構的支模，這樣做可大大節(jié)約材料成本。

本方案支模工藝操作簡單，施工速度快，與普通平板支模相比只是多出了使用弧形肋定型這一道工序，其余工序均基本類似，工人易學易懂，勞動強度低，節(jié)約人工成本，加快了工程進度。

4.2社會和環(huán)保效果

本方案能有效利用主體結構施工中剩余的模板邊角料及短木方小料，避免裁剪大塊模板造成浪費，一定程度上增加了材料的周轉率，符合綠色施工新理念要求[4]。

4.3質量效果

用此方法支設的穹頂幾何尺寸完全符合設計要求，內膜拆除后未出現露筋、蜂窩等質量缺陷，混凝土表面圓滑平整，質量達到既定目標。

4.4安全效果

由于方案選擇合理，施工方法簡單易行，整個模板支撐體系安全穩(wěn)定，施工過程中未發(fā)生任何安全事故

5結語

實踐表明該方法工藝操作簡單，施工速度快，與普通平板支模相比只是多出了使用弧形肋定型這一道工序，其余工序均基本類似，工人易學易懂，勞動強度低。同時，本工程模板背楞使用的都是工程剩余的短木方小料拼接而成，弧形模板采用的也是主體施工階段剩余的竹膠板邊角料拼接而成，廢物利用經濟效果明顯。

參考文獻

[1] 何晗芝，武明宇，鄧鐵軍.特萊姆森萬麗酒店半球形混凝土穹頂施工技術[J].施工技術，2011，40（16）：61-64.

[2] GB50666-2011.混凝土結構工程施工規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[3] GB50204-2002（2010版）.混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[4] GB/T50640-2010.建設工程綠色施工評價標準[S].北京：中國計劃出版社.

收稿日期：2020-12-02

作者簡介：程寅雪（1986—），男，北京人，本科，工程師，研究方向：土建施工。

Study on Formwork Erection Technology for Control Tower Dome Roof of Mwanza Airport in Tanzania

CHENG Yinxue

（Beijing Urban Construction Yatai Construction Group Co.， Ltd.， Beijing? 100013）

Abstract： Dome roof is favored by designers all over the world because of its reasonable structural stress and smooth appearance. It is mostly used in industrial and civil buildings. However， compared with plane formwork， dome formwork has a three-dimensional change in space， so how to accurately determine the position and ensure the forming rules of arc surface formwork is the difficulty of dome formwork. Taking the roof formwork of the control tower dome of Mwanza airport as an example， this paper mainly introduces the formwork technology of the dome roof. In order to solve the problem of supporting formwork for the arc-shaped bottom plate of the dome， CAD software was used to pick up the key data of arc length， diameter， height and radius of the dome in the electronic drawing. The arc rib was set out according to the corresponding size on the spot to assist the dome shaping. The arc rib was filled and fixed in different regions， and the short square timber and steel pipe frame were used as the support system under the formwork. The practice shows that this method has the advantages of simple operation， fast construction speed and good concrete forming effect.

Key words： dome; formwork; control tower; formwork support