仿古建筑飞檐斗栱先制后浇成型施工技术

作者:姚红洋
单位:中铁十六局集团第一工程有限公司
摘要:以飞檐斗栱施工作业为背景,围绕其先制后浇成型工艺展开探讨,分析基本原理并提出可行的技术措施,围绕各工艺流程作进一步梳理,以达到有效控制飞檐斗栱质量的效果,并具备美观特性,符合传统木结构的工艺要求。
关键词:飞檐斗栱 先制后浇 成型工艺
作者简介:姚红洋,工程师,E-mail:526673248@qq.com;
 
 

何为飞檐,“檐”即为屋檐,可理解为屋角,形状向上略微翘起,有飞跃之势,基于此特征人们称其为飞檐。斗栱,常见于建筑木质结构中,主要设置在横梁与桩基之间,以传递荷载、改善重力分配。同时,屋外飞檐还需要借助器件做进一步的托举,是一种典型的承上启下构件。以横向安装的方式在支撑体上增设弓形木件,同时沿着垂直方向设置方形木件,并在此基础上采取弓形木件横置措施,保障与底层弓形木件平行,但略微向外倾斜,弓形上方为方形挑出,经多次重叠后到达指定承重区域,以达到对外延重力传递的效果。通过层级叠加措施,可提升着力点的合理性,使得基础结构满足受力均衡的基本要求。简单来说,此处的弓形构件为“栱”,而方形构件是“斗”,二者均采用榫卯连接方式。

1 工艺原理

飞檐斗栱是整个建筑结构中尤为关键的组件,在发挥承重作用的同时可为整体建筑“锦上添花”,具备独特建筑之美。纵观大量仿古建筑,飞檐斗栱是常见的结构形式,其形状较为丰富,木结构施工较困难。混凝土结构,通过浇筑的方式可达到一次成型,但施工效率欠佳,无法满足尺寸精度要求,所得飞檐斗栱偏差较大,影响整体观感。基于此,提出了现代混凝土施工工艺,遵循先预制后浇筑的基本原则,可形成多个组件,通过拼装形成整体,随后采取浇筑措施,可满足飞檐斗栱成型要求,实际美感并不逊色于木结构。

2 施工技术特点

1)取材便捷施工所需材料易于获得,浇筑时所需材料以砂、石为主,项目所在区域均可满足材料所需。

2)节能环保有别于木结构,可减少对森林资源的破坏,具有环保的特点。钢模是一种取代木模的全新形式,在构件预制环节可达到模具再利用效果。

3)耐火、耐久性优良若出现火灾,可避免结构出现烧毁现象。

4)可模性、整体性较佳以构件尺寸为基准展开模具制作,先创建成组,在此基础上进行拼装作业,最后浇筑成型,既能增强工程结构的安全性,也能满足美观性要求。

5)减少维护成本采用钢筋混凝土结构,相较于木质结构而言,无需采取大量维护措施。

6)现浇工艺可行性高,施工时灵活性强,明显缩短工期,且保障了尺寸精度。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 工艺流程

基于尺寸图展开各构件拆解作业→利用CAD绘制详细拆解图→施工钢板样模→做好技术交底→钢模制作→绑扎钢筋→提升模板夹具稳固性→C30混凝土浇筑施工→拆模并养护→单攒组装→焊接操作→吊装作业→通过焊接提升稳固性→浇筑成型→涂抹腻子。

3.2 操作要点

1)以设计图纸为指导,将飞檐斗栱拆分为若干个组件,利用CAD软件将其分别绘制图例。

2)分析施工现场环境,在周边挑选预制场地,做好基底的处理。

3)制作钢板样模,分别编号,按尺寸划分为多个类型。若遇到弧度面加工难度大的情况,可辅助采用加砌混凝土的方式,保证加工成型效果,复核模具尺寸使其满足既定要求,无误后展开样板构件施工。

4)做好技术交底工作,涉及钢板样模、钢筋绑扎等与施工有关的各个环节,划分为多个部分以便装卸作业。分析斗栱数量,批量制作所需钢模,减少工程成本。

5)以图纸为指导下料配筋,要严格把控构件预留插筋尺寸,结束预制作业后将钢筋运至施工区域做进一步绑扎,成型后通过焊接实现预埋件与钢筋的稳固连接,预埋铁厚度要达到4mm。焊接结束后,使用高强度等级砂浆抹平。

6)展开模具清理作业,并刷涂适量隔离剂,将事先完成绑扎的钢筋放置在钢模内,确保位置精准,并利用夹具进行固定处理。

7)对模具内部以及混凝土接触面展开检查,重点分析隔离剂的刷涂情况,且钢筋与钢模等都要满足既定要求,这是浇筑混凝土的基本前提。以实验室所得配合比为指导,严格按标准配比拌合材料,满足混凝土和易性要求。完成上述工作后,还需用振动器做进一步振捣,确保模具内气泡完全排出,最终使混凝土表面具有足够平整度。浇筑过程中要安排专员检查施工情况,一旦出现异常要在第一时间解决,做好混凝土表面抹平操作,以提升构件工艺效果。

8)给予一段时间,斗栱强度达到15MPa便可拆模,此过程不得出现啃边、磕碰等问题。对所得混凝土构件采取养护操作,时间至少要达到7d。

9)为保障斗栱的安装质量,事先做好平面定位放线工作,利用经纬仪测定出轴线具体位置,并做进一步校核。

10)经上述环节得到各个斗栱单件,在倒运环节要遵循轻拿轻放的原则,否则易引发预制构件损坏现象。采取组装焊接措施,向其中抹入适量高强度等级水泥,展开质量验收。基于事先设置的标示,有序展开斗栱吊装作业,栱底要与轴线平齐,利用水平仪、经纬仪实现对各参数的准确测量。在斗栱安装环节,要严格控制偏差,构件需保持竖直状态,平直度等各项指标要控制在特定范围内。

11)完成整个攒斗安装作业后,需要将斗栱预留插筋与柱内钢筋笼稳固焊接起来,以满足浇筑要求,使得柱模与柱子形成统一体。严格验收各项指标,无误且结束弧坡屋面施工后,即可刷涂适量腻子和油漆。

4 现浇飞檐施工质量控制

1)基于“样板引路”的方式可提前发现问题,为现浇飞檐提供质量保障,实现一次施工成型,避免大面积返修等问题。通过“样板试验段”的方式可有效查找到现浇飞檐施工中存在的不足,从中分析成因并采取针对性的处理措施,保证后续混凝土施工的有序开展,在满足质量要求的同时,还可达到线形美观的效果。

2)分步找平放线并多次复核,实现对飞檐线形的精确控制,提出可靠的施工测量控制要点。整个测量控制工作分步进行,首先测量飞檐下方的竹胶板,分析其轴线与高程情况;随后测量固定方木,对存在偏差之处做出调整;通过水准仪精确测量飞檐上标高线,做好标记工作,将其视为飞檐钢模板的上沿安装线。

3)遵循现行工程规范立模,使其能够有效承受混凝土的压力作用。做好浇筑前的准备工作,检验模板与支架位置,将各项测量数据记录好。施工过程中实时分析模板与支架状态,不可出现跑模、变形等问题。

4)以GB 50210—2018《建筑装饰装修工程质量验收标准》为指导做好质量控制工作,要求模板与施工所得混凝土预制构件偏差均在工程允许范围内,具体内容如表1,2所示。

表1 模板安装和预埋件允许偏差和检验方法    下载原表

表1 模板安装和预埋件允许偏差和检验方法

表2 混凝土预制构件允许偏差和检验方法    下载原表

表2 混凝土预制构件允许偏差和检验方法

注:位置偏移是指以设计要求为准,在高度上的安装偏差和在左右两个方向上的水平安装偏差

5 效益分析

1)采用混凝土结构的方式,可大幅减少对森林资源的消耗,满足生态工艺要求。钢模的周转利用率明显优于传统木模,避免了人工木模刨光的繁琐,无论是长远发展还是短期均具有较好的经济及社会效益。

2)该方法所得工艺品满足耐火要求,具备优良的耐久性,后续维护难度较小。

3)施工环节较为精简,具有较强的灵活性。

6 结语

本文所提出的工艺方法可行性强,满足环保要求,所得混凝土结构沿袭了传统木结构精美的基本特性,且保障了工程的整体质量,具有广阔的应用前景。

 

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