螺线球幕建筑气膜法施工技术应用.docx

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Summary：结合某公园景观建筑—螺线球幕建筑工程为例，为了保证异型气膜钢筋混凝土薄壳结构施工的成型质量和效果，分析了采用传统气膜钢筋混凝土结构施工方法存在的问题，并设计了一种“二步法”施工方案。从施工方案的选择、施工工艺、施工设备、施工方法、安全措施等施工环节中的关键问题进行了阐述，为类似工程参考借鉴。
Keys：螺线球幕，建筑结构，气膜，施工技术
Application of spiral dome building air film construction technology
Wang Bo
China Coal Engineering Co., Ltd，zoucheng 273500，China
Abstract:Combined with the spiral dome construction project of a park landscape architecture as an example, in order to ensure the forming quality and effect of the special-shaped reinforced concrete thin-shell structure constructed by the air film method, the problems existing in the construction method of the traditional air film reinforced concrete structure are analyzed, and a "two-step method" construction scheme is designed. The key issues in the
construction process, such as the selection of construction scheme, construction technology, construction equipment, construction methods, and safety measures, are expounded, which can be used as a reference for similar projects.
Keywords:spiral dome, building structure, air film, construction technology

随着我不断提高，对城市活动空间的需求越来越高，我国各地持续推进城市公园建设。城市公园承载着改善生态、休闲游憩、科普教育、防灾避险等多重功能，是群众生活和城市功能不可或缺的重要内容。近年来，类型不同、功能多样的各类公园，让城市更美丽、更绿色、更宜居，特别是公园景观建筑艺术特点充分发挥公园的绿色效益和环境效益，满足人们对自然的向往和追求，用特色建造风格营造一个适合人们休息和游览的环境。公园的球幕影院作为一个科普教育的场所越来越得到人们的认可，外观造型、结构类型各有特色，本文将阐述一种气膜钢筋混凝土螺线球幕建筑施工方法。

本项目为雄安新区容城漫生活“主泡泡”工程——全息球幕多媒体体验空间，气膜钢筋混凝土薄壳结构，外形为蜗牛壳状，，，，壁厚由120mm渐变至60mm。该工程造型奇特，设计要求内外曲面流畅。（见图1、图2）
图1 建筑外观图 图2 建筑平面示意图                  图3 一二次施工平面示意图

常规气膜钢筋混凝土结构的施工方法是将PVC膜材按照建筑外形一次裁剪缝制成型，按照基础、展膜、充气、聚氨酯喷涂、钢筋绑扎、混凝土喷射、细部构造等施工顺序施工。根据施工图可知，螺线形钢筋混凝土薄壳结构内外要求曲面流畅，墙厚缩变且薄，月牙空间狭小，混凝土成型施工难度大，如果仍然采用常规方法施工存在问题：
（1）内外球膜材相切处，充气成型后，内球与外球的钢筋与混凝土被膜材断开影响结构的整体向。
（2）内外球壳之间的空间狭小，钢筋绑扎困难、喷射混凝土工艺无法使用，结构成型困难。
为了解决以上难点，本次采用“二步法”施工，将壳体分为两次分施工，先施工外壳，再施工内壳（如图3所示）：
（1）一次施工区域：以“主泡泡”圆心至月牙口方向为起点，逆时针方向208°为终点，此区域先施工成型；一次施工成型区域东侧连接点处用钢板定型，为二次施工成型区域做准备。
（2）二次施工区域：以“主泡泡”圆心至月牙口方向为起点，顺时针方向
152°为终点，此区域为二次施工区域；二次施工前把膜材一端固定在两端连接点处，顶段及另一端与喷射的混凝土外壳固定在一起，控制好顶部连接处标高及连接点位置，密封好后进行充气成型，实时调整二次施工成型区域膜材弧度，验收合格后开始进行聚氨酯、钢筋混凝土施工。


环基、地面施工→钢环梁安装→一次膜材安装固定→球膜充气→聚氨酷喷涂→结构钢筋绑扎→喷射混凝土→二次膜材安装固定、充气→聚氨酷喷涂→结构钢筋绑扎→喷射混凝土→开门洞→其他工序施工。

配置空气压缩机1台,型号 V37-10,离心鼓风机1组，聚氨喷涂设备1套,混凝土喷涂设备1套，自制高空高空作业平台1台。

、地面施工
常规施工方法施工，按照图纸设计位置预埋钢环梁固定地脚螺栓，位置要准确。
、牛角状支架加工
（1）膜材加工时在气膜顶部直径2m的封圆周边均匀封布12个固定鼻，固定鼻上穿直径16mm的圆钢圆环，用于调整充气膜圆心发生位移的问题。
（2）本工程为不规则壳体，膜材异型处不宜成型，为了充气后保证设计形状，沿建筑物不易定型部位设置支撑结构（即在月牙门洞口墙体增设了牛角状支撑钢框架），具有结构简单、便于施工特点（图4）。
图4 牛角状支撑钢框架示意图
、球膜充气
（如图5）
（1）牛角状支撑钢框架安装：先将支撑件吊装到位，先安装d点支撑杆，后安装a点支撑杆，根部与墙基预埋件螺栓连接。
（2）外壳膜材安装：安装路径为abcd段，先固定支撑件上的竖向膜材绳索，再固定膜材根部的环向绳索。固定ad方向时应同时往各自方向牵引拉紧，来自ad段方向和cd段方向均固定在d点的12螺杆上，da段方向固定在a点的8螺杆上，ba段方向固定在a点支撑件上的4螺杆上。充气膜根部绳索采用C型卡具、ф16圆钢、螺杆组合固定牢固。
图5 膜材安装固定示意图
（3）膜材固定后，连接空气锁和充气机，安装压力表。

（1）膜材充气前先在基础地面上打上膨胀钩，用于固定钢丝绳。充气过程中应时刻注意观察气膜是否有较大变形，若有则应降低气压，并用钢丝绳往变形相反方向牵拉调整（如图6）。
（2）在确认无风的时间充气，如果环境风速较大（风速8-16公里每小时以上），不要充气。
（3）慢慢提升气压，提升200Pa开始，沿周边检查，然后提升至500Pa，再环视检查，直至充气完成。气压达到800Pa后，对紧固件，底部绳索，空气锁和充气机连接做最后检查，防止鼓胀（如图7）。
图6 膜材调整示意图图7 球膜充气示意图

（1）为保证聚氨酷和球膜粘结牢固,首先对球膜表面的干燥度进行检查,符合要求后,在气膜表面喷涂一层涂料使其形成一层黏着性的表面。
（2）基础环梁表面清理干净，将基础环梁与气膜交接部位先用聚氨酷喷涂封闭,以防漏气。
（3）聚氨酷喷涂，分3层喷涂，第1、2层各喷10mm厚，第2层喷涂后在聚氨酯层上埋设钢筋标签，然后再喷涂20mm厚。


（1）立筋与钢环梁焊接连接。
（2）钢筋随混凝土的喷射进度分层绑扎，在内外壳半球相切处沿高度方向分层按间距要求预留出胡子钢筋，为内半壳体钢筋安装做好准备工作（如图8）。
图8膜材胡子筋预留图

（1）结构层按“自上而下、分层交圈、底部厚、上部薄，逐层推进”原则进行施工。
（2）球壳下部喷射：沿基础环梁喷射混凝土,在基座上形成一道混凝土堤,球壳按 1 m/圈~2m/圈划分施工段逐层喷射,下层混凝土厚度需保证上层混凝土厚度的2倍以上。
（3）球壳顶部喷射：向球壳顶部位置,沿竖向钢筋和水平钢筋均间隔 1m 进行喷射,直至将骨架钢筋完全覆盖形成骨架后,方可进行整体混凝土喷射。
（4）.喷射混凝土施工段内,应保证上层不少于2层~3层的水平钢筋绑扎完成。


（1）外壳结构层施工万后，路径为bed段。来自bed段方向固定在d点上15螺杆上，膜材根部绳索固定按常规工艺施工。
（2）两半球壳相切处内侧竖向面或顶面相接处膜材固定，用钢丝刷清除沿位置线两侧200mm范围砼表面上的浮浆颗粒，铺平膜材边后用50mm宽的2-3mm厚铝板条或其它不宜生锈、柔软的金属板材压紧，采用射钉进行固定，间距为200mm。相切面膜材固定尽量使曲面圆顺、顺直，成型尺寸符合要求后方可下道工序施工（如图9）。
图9 内半壳膜材与支撑框架及外壳内壁间连接图
、聚氨酯喷涂、钢筋绑扎、混凝土喷射等工序施工，同外壳施工工艺。
、其他工序施工
壳体施工完成且具备承受自重荷载能力后，停止充气，开启预留洞口，洞口封边施工。随后移出设备，按设计要求进行后续工序施工。

（1）进入球壳内施工要穿工作服,戴好安全帽,聚氨喷涂混凝土喷射要戴好防护镜、口罩和手套等
,有有害气体时应戴好防毒面具。
（2）球壳内要有足够的照明,灯泡要有防护罩,使用低压配电照明设施。
（3）施工设备外露部分要进行包裹防护,减轻聚氨酷喷涂和混凝土喷射对设备的污染。
（4）施工中喷头和注浆管前方严禁站人。
（5）有恐高症的人员禁止高处作业。
（6）喷射机、水箱风包注浆罐等应进行密封性能和耐压试验合格后方可使用。
（7）喷射混凝土施工作业中,要经常检查出料弯头、输料管和管路接头等有无磨薄、击穿或松脱现象,发现问题及时处理。
（8）喷射作业中处理堵管时，应将输料管顺直必须紧按喷头疏通管路的工作风压不得超过 MPa,必须使设备断电停风向施工设备送电送风前,应通知相关人员。
（9）从展膜开始,球仓应与其他建筑物用围挡隔离,在球仓隔离范围内禁止吸烟,禁止任何坚硬物体碰撞球膜外壳。

通过采取“二步法”的方案施工螺线球幕等异形气膜钢筋混凝土结构，在变型处增加钢结构骨架，实现了充气膜外壳的有效定型，降低了气膜成型施工难度，提高了施工效率。将有力推进异型气膜钢筋混凝土薄壳技术的推广应用。
Reference
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-全文完-