淺談清水混凝土深化技術

文／曾程、駱曉亮、賈琦 中國建筑第八工程局有限公司上海分公司 上海 200000

1、清水混凝土深化設計要點

（1）清水深化設計要在建筑師對清水外立面效果的基本要求下展開，一般建筑師對禪縫、明縫、螺桿孔眼等清水元素的排布都要一些要求，深刻理解建筑師的意圖后展開深化設計工作；

（2）清水深化設計最終將形成清水深化立面效果圖，主要包含禪縫、明縫、對拉螺桿孔眼的排布，同時還要機電等各專業的預留預埋情況。深化設計包含的內容比較多，土建、機電等專業要配合完成；

（3）禪縫、明縫、對拉螺桿孔眼的排布要從一個系統出發，不單單以一面墻為對象進行深化，一個系統內禪縫、明縫要兜圈，如一個房間的四面墻要求做成清水效果，四面墻的禪縫、明縫要兜圈，每排螺桿孔眼在一個標高上；

（4）禪縫、螺桿孔眼的排布要有規律，一般情況下從中間向兩側等距離排布；

（5）板區格的大小要考慮模板的損耗，根據市面上模板的規格考慮分割大小；

（6）螺桿孔眼的距離要根據對拉螺桿的承載力取值，不能超過限制，否則會出現變形過大或爆模；

（7）禪縫、明縫、螺桿孔眼的排布要結合現場施工情況進行微調整，便于后期模板安裝；

（8）明縫的位置一般為施工縫的位置，結合施工部署進行設置；

（9）對于復雜的結構采用建立BIM模型進行深化設計；

（10）深化設計圖紙需要設計、業主等單位確認后才能按圖配模施工，施工前有一個圖紙確認的過程，要控制好時間，提前完成深化設計工作。

下面分別從平面構件及異形構件分別舉例說明。

2、平面飾面清水構件深化設計舉例

對于一般的平面清水混凝土構件，首先畫出清水構件的平面索引圖，對每個清水構件進行編號，然后畫出每個清水構件的立面展開圖，根據建筑師的基本要求，對立面進行分割，一般從中間向兩側等距離分割，水平禪縫能夠兜圈，對拉螺桿孔一般等距離排版，與模板禪縫的距離有關聯，禪縫、對拉螺桿孔排布完成后將圖紙提給機電各專業深化設計人員，將機電的預留預埋反映在立面圖上，完后將圖紙發給設計院確認。在規定的時間內設計師會給反饋意見，根據反饋意見對深化圖紙進行修改，修改完成后，打印深化圖紙給設計、業主、施工、監理等各方進行確認，根據確認完成的深化圖紙配模進行現場施工。（圖1）

圖1 清水立面深化效果圖

3、異形飾面清水構件深化設計舉例

3.1 蘑菇體清水砼深化設計舉例

3.1.1 模板蟬縫分割深化設計

（1）經濟性

考慮到現場面板最大控制尺寸1220×2440mm，且門洞頂標高一般是在+2.300m處，所以第一道水平分縫設在與門洞頂齊的位置，底部設在-0.1標高處，下部采用導墻墊高，充分利用面板尺寸，減少模板損耗。

（2）施工可行性

①第二道水平蟬縫位置需要考慮連梁高度，可以在全包連梁、不碰連梁和在連梁中間設置，不可只包連梁一小部分。

②對拉螺桿的設計在保證美觀的同時要考慮模板加固的困難與否，應便于施工。

③有條件時，應盡量考慮層間周轉的可能性，降低施工成本。

（3）美觀性

①統籌考慮結構、建筑高差對蟬縫分割的影響，結合施工可行性和美觀性進行對拉螺桿設計。

②對于由多段不同半徑的圓弧組成的橢圓，為使鋼框方便加工和現場施工，需在各個變半徑處，內模變墻厚處、異形洞口處中間或兩側、底板變高差處設置豎縫，同時為提高美觀性豎縫間隔在施工允許的情況下盡量擴大。

③對于比較大的異形洞口，為保持美觀一般取大分縫，比如雙曲型洞口，為保證連續性和美觀性，分縫設在了曲線端部起點的兩側，這個寬度雖然超出了現場模板的寬度，給施工增加了很大的難度，但能保證清水建筑的大氣和底蘊。

④對于清水筒體中有外墻延伸出去的在延伸處會天然形成一條豎縫，在模板分割設計時注明，鋼框需在此處做角模。

⑤如有大型預埋件例如防火卷簾門導軌盒時，分縫在周邊結構允許的情況下一般設置在預埋件的兩側或者門的中間，同時還需考慮該預埋件是全埋在墻內還是部分外漏。

⑥分縫寬度盡量均勻，即使在結構調整處分縫需改變也盡量不要與之前分縫寬度差的太多，同時盡量避免出現過窄和突兀的分縫。

⑦考慮吊頂標高進行水平蟬縫的分割設計。

（4）展開段的設計

①直圓段的分割應能兼顧展開段的可行性。

②展開段分割應以徑向延續，體現豎向紋理的自然順直。

③展開段的劃分應考慮不同半徑的變化、不同墻厚、洞口的位置、洞口造型等多方面因素。

④展開段設計應盡量充分利用模板架料，尺寸分割不宜過小，結合受力計算確定。（圖2）

圖2 展開段深化設計圖示意圖

3.1.2 機電預留預埋深化設計

（1）美觀性

①清水面上的機電末端均應制作襯板，展現一種鑲嵌式美感。

②機電末端位置在滿足設計要求和規范要求，并避開螺栓孔的前提下，盡量與螺栓孔點位在一條豎直線上或以螺桿孔居中，展現一種對稱式美感。

③機電末端在洞口附近應對稱放置或在上方居中放置。（圖3）

圖3 機電預留預埋平立面深化圖

（2）可行性

①機電末端預埋襯板的設計應考慮安裝的可行性，避開螺栓眼，盡量放置在一張面板上。

②機電末端預埋襯板較厚的平面位置應盡量避開暗柱等鋼筋較大區域。

③機電末端預埋襯板尺寸應比實際尺寸稍大（每邊大5mm～10mm），便于以后的安裝。

④機電末端預埋襯板的設計應考慮拆除的可行性，例如邊緣應做成坡口，便于混凝土澆筑后襯板的拆除，避免邊角混凝土崩落。

3.2 清水螺旋樓梯深化設計舉例

本螺旋樓梯建筑師要求整個系統內所用的水平禪縫兜圈；圓形清水墻豎向禪縫、螺旋樓梯底部禪縫及螺旋樓梯混凝土扶手豎向禪縫按一定的角度分布，且三者相互關聯，相對應位置要求對縫。（圖4）

圖4 清水螺旋樓梯平面布置圖

深化設計要點1：清水深化設計要從整個體系出發，綜合考慮各立面清水展開效果，保證整個體系的對縫要求。

深化設計要點2：通過調整結構板厚，保證從圓心出來的每條射線相對應的螺旋樓梯底部的標高相同，滿足對縫要求。（圖5、6）

圖5 調整前板厚

圖6 調整后板厚

深化設計要點3：為了保證清水施工質量，清水墻與梁分開施工，對連接部位配筋進行優化設計，減少節點部位的配筋數量。（圖7）

圖7 保證清水螺旋樓梯底部的標高相同示意圖

深化設計要點4：原螺旋樓梯底部禪縫按每24一道分布，因每塊模板較大，四個角點在空間上高差較大，現場安裝困難，改為每6一道分布，每4塊位置相互對縫。（圖8）

圖8 清水螺旋樓梯梯段板平面投影圖

深化設計要點5：通過建立數學方程對螺旋樓梯標高進行復核。

一般旋轉樓梯是由同一圓心的兩條半徑不同的螺旋曲線組成螺旋面分級而成的。螺旋曲線方程如下：

x=acosθ，y=asinθ，z=bθ

式中，a為螺旋曲線在水平面上的投影圓的半徑；θ為夾角，b為參數，可由已知條件求得。通過方程式可以計算復核清水螺旋樓梯底部點的標高。

4、BIM技術在清水混凝土深化設計中的應用

4.1 復雜結構的模型建立（圖9）

圖9 復雜結構的模型建立

4.2 復雜節點深化

異型鋼結構匯交節點，也正是鋼筋相交節點處。該處鋼筋能否按照要求排列開，與鋼結構之間是否需要避讓，需要做何種必讓，復雜節點處鋼筋如何下料，沒有精準的鋼筋節點BIM模型，這些問題都無法得到有效的預判和解決。在勁性清水混凝土的施工中，沒有通過有效的方法做足前期準備工作，后期施工中將會出現各種問題，嚴重影響現場施工。（圖10）

圖10 復雜鋼筋節點BIM模型

4.3 模板翻樣

多向弧面平面化下料尺寸的控制是一大難題，通過采用BIM技術（Pro-E軟件），根據分割，繪制鋼面板形狀，將曲面模板平面展開，直觀準確的確定了下料尺寸和下料形狀的同時，提高了鋼面板的利用率。（圖11）

圖11 BIM模型模板翻樣

結語：

綜上所述，清水混凝土深化設計是清水混凝土施工中最關鍵的第一步，關系到清水混凝土工程能否施工，前期深化工作做得越細化、越充分，后期施工越順利，清水深化設計要設計師的清水效果要求，利用各種軟件為清水混凝土的深化設計提供輔助，達到精細化、精準化、可視化、全面性要求。