摘要：清水木纹混凝土作为新型的清水混凝土结构目前已经广泛应用于各类展馆、剧院等大型公建工程。在建筑设计中常见的圆台结构与木纹清水混凝土结构相融合时，其施工需解决精确定位困难、高精度龙骨体系空白、木纹板安装下弯效应几大难点。运用数控加工技术配合Rhino软件进行弧型钢龙骨设计，定位平台搭设等施工方法以解决木纹清水圆台结构施工精度不足、外观质量控制困难的现状，为类似工程建设提供参考。
关键词：清水木纹圆台结构、定位平台、弧型钢龙骨
Abstract：as a new type of clear water concrete structure，clear water wood-grain concrete has been widely used in various pavilions，theaters and other large-scale public construction projects.Common frustum of a cone structure in the architectural design and the integration of wood grain concrete structure，its construction needs to solve difficult accurate positioning，high precision blank，wood plate keel system installation bend under the effect of several big difficulty.Using nc machining technology with Rhino software arc steel keel design，positioning platform built for the construction methods，such as wood grain water frustum of a cone structure construction，in order to solve the present situation of the lack of accuracy，and difficult control of appearance quality，provide a reference for similar engineering construction.
Keywords：wood fair-faced concrete circular platform；Positioning platform；Arc steel ke
1.引言
随着建筑结构与建筑施工工艺的不断发展，各类圆台、圆锥型展厅日益增多，其施工做法也越加的多元化，在众多做法中木纹清水混凝土与圆台结构相结合时由于圆台特有的结构特点及木纹清水施工工艺的特殊要求导致木纹清水圆台结构的施工方法存在较多难点，包括精确定位困难、高精度龙骨体系空白、木纹板安装下弯效应等，因此研究一项高精度、高效率的新型施工方法越来越收到工程界的重视。
日照市科技馆工程中的渐变圆形展厅结构体系主要主要分为三大部分，第一部分为下部圆筒形普通砼结构，第二部分为顶部斜剖木纹清水圆台结构，第三部分为镜面清水空腔挂板。我们的重点即为第二部分新型施工方法的研究。渐变圆形展厅顶部木纹清水圆台结构高度7.00m，底部半径5.4m，顶部半径2.9m，圆台坡度65°，顶部斜剖处标高由5.851m变化至6.476m，斜剖坡度为14°。如图1所示：
图1 渐变圆形展厅
FIG.1 gradual change circular exhibition hall
2.工程概况及施工要求
2.1工程概况
日照市科技馆工程位于日照市奥林匹克水上公园西侧，设计上引入“黑洞”和“星空”的概念，6个圆形展厅作为星空粒子的存在，环形镶嵌在主展厅的四周，主要为文献即科研设备展厅使用。
清水混凝土定义：
木纹清水混凝土（wood fair-faced concrete）在清水混凝土的基础上通过特定的木纹板产生自然的木纹纹理，拆模后不做其他装饰。
饰面清水混凝土（decorative fair-faced concrete）是指表面颜色基本一致，由有规律排列的对拉螺栓眼、明缝、蝉缝、假眼等组合形成的、以自然质感为饰面效果的清水混凝土。
普通清水混凝土（standard fair-faced concrete）是指表面颜色无明显色差，对饰面效果无特殊要求的清水混凝土。
2.2施工要求
2.2.1 模架定位偏差≤10mm，定位平台偏差≤10mm。
2.2.2 木纹板装订完成后模板拼缝尺寸≤3mm，严禁产生下弯效应。
2.2.3 圆形展厅上部木纹清水成型质量一次验收合格率≥95%，不得产生严重质量问题，减少质量通病发生率。
3.施工方法
3.1 工艺流程
定位放线，架体搭设→定位平台安装→钢龙骨设计→钢龙骨加工→单片钢龙骨组装→钢龙骨体系组装→主龙骨安装→龙骨体系吊装→龙骨体系固定、校核→木纹板参数计算→木纹短板切割→木纹板背面开槽→木纹板切弧→木纹板装订→后续常规钢筋、模板施工。
3.2 材料选择
3.2.1 弧形钢龙骨选材
弧形钢龙骨采用6mm厚的Q235钢板。
3.2.2 模板选材
木纹清水混凝土衬板选择15mm厚普通覆膜胶合板。顶部镜面清水处选用18mm厚清水专用模板。木纹板选用20mm厚定尺100mm宽的东北花旗松木纹条。
3.2.3 木方选材
主龙骨木方选用60×70mm的普通木方。
3.3 弧形钢龙骨设计深化
项目采用BIM技术针对这种新型的弧形龙骨利用Rhino软件将圆台结构按照龙骨排布间距进行剖切提取混凝土接触面数据，生成CAD文件，移交专业数控加工厂家进行排版、加工，如图2所示：
图2 弧形钢龙骨数控切割
FIG.2 CNC cutting of curved steel keel
3.4 龙骨体系组装
首先按照厂家编号将构件拼接形成环形钢龙骨，然后弹线切割为4个完全等分的部分，其中3套进行后台拼装，最后1套现场安装，每套龙骨由11根环形钢龙骨组成，龙骨水平放置，竖向间距3.54m，单片龙骨由定制连接件连接，环形龙骨上下两片通过锚栓拉结。
图5 龙骨体系拼装
FIG.5 Keel assembly
3.5 主龙骨后台安装
在拼装完成的龙骨体系基础上进行主龙骨的安装作业，主龙骨选用60×70mm木方，木方绑扎间距200mm。圆形展厅木方周转利用，不得截断，可通过加大搭接长度以达到保护木方完整性的目标。
FIG.6 Main keel backstage installation
3.6定位平台安装
定位平台由上下两个定位圆环组成，定位平台龙骨为60×70mm木方，起加固即提供强度的作用。圆环尺寸通过Rhino软件辅助深化，通过项目自有的数控木工加工机床进行加工，最后项目测量人员利用全站仪即GPS辅助其精确定位安装。
图7 定位平台安装
FIG.7 Positioning platform installation
3.7 钢龙骨体系吊装
龙骨体系安装完成后，进行吊装焊接，吊装过程中严禁磕碰，杜绝因碰撞导致的龙骨体系偏位变形。吊装时以重型铅坠即定位平台辅助龙骨的定位，位置校核完成后与钢管架体进行焊接，以免后期发生位移。钢龙骨体系整体允许误差≤10mm。
图8 钢龙骨体系吊装
FIG.8 Steel keel system hoisting
3.8 衬板安装
钢龙骨体系安装加固完成后进行衬板的装订作业，衬板的选材为15mm厚的普通覆膜胶合板，其作用是为木纹板的装订提供基层面板，因此不需要控制其缝隙的大小，只要保证其平整度即可。
图9 衬板安装
FIG.9 Lining board installation
3.9 木纹短板切割
木纹板长度越大，下弯弧度越大，木纹条定尺为100mm，弧度加工范围有限，因此需对2000mm长木纹板进行切割，成型尺寸为400-500mm，即保证弧度准确，同时在可切割范围之内。
图10 木纹短板切割
FIG.10 Wood grain short plate cutting
3.10 木纹板背面切槽
清水木纹混凝土结构所用的木纹板原材为东北花旗松，木质强度高，弯曲困难，为满足其沿环形铺贴时需要弯曲贴合的要求，对切割完成的木纹条背面进行开槽，木纹板厚度20mm，开槽深度控制在10-12mm之间可保证其弯曲装订时不发生开裂。
图11 木纹板切槽
FIG.11 Wood grain plate groove
3.11 木纹板切弧
根据前面的计算公式，取每500mm高度的中心环带弧度作为该区域的弧度利用现场切割平台进行弧度切割。
图12 木纹板切弧
FIG.12 Wood grain plate arc cutting
3.12 木纹板安装
木纹板切割完成后按照弧度分类码放，由下至上分段安装，安装完成后应对其拼缝进行检查，拼缝大小满足要求进行打胶处理，拼缝过大应及时对木纹板进行更换。
图13 木纹板安装
FIG.13 Veneer installation
4.进一步优化
4.1 优化一：结构扩展
项目实际实施过程总发现该龙骨体系可以运用到多种异型清水结构当中，应用时只需要对其骨架形状利用BIM软件进行简单的调整后便可以投入其他异型结构中使用。
4.2 优化二：龙骨体系经济化
钢龙骨具有强度高，稳定性强的优点，但是造价较高，考虑原材+成本+运输等费用，每加工米的钢龙骨单价高达42元，因此项目考虑在满足施工强度及稳定性的前提下，优化其经济性能，考虑使用18mm后清水专用镜面模板加工形成弧形木龙骨代替部分钢龙骨骨架，将龙骨体系优化为钢木龙骨隔一布一放置。木龙骨设计如图：
图14 弧形木龙骨
FIG.14 Arcuate keel
5.结语
本工程实例中圆台结构的施工定位依靠BIM技术及先进龙骨定型技术进行实施。BIM技术作为一种方便快捷的工具正在被越来越广泛的应用于工程实体之中，但是仅仅靠着BIM技术并不能解决我们所遇到的全部问题，我们还是需要有足够的积累去寻找解决问题的最佳方案。我们应在工程实践中不断的拓宽思路，完善BIM技术，也是间接的拓宽BIM技术应用的道路。
参考文献：
[1]毛志兵、张良杰、张晶波等.JGJ_169 清水混凝土应用技术规程[S].规范.2009
论文作者:王云升,
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/15
标签：龙骨论文; 木纹论文; 圆台论文; 体系论文; 结构论文; 混凝土论文; 弧形论文; 《基层建设》2018年第29期论文;