三维扭曲旋转倾斜钢筋混凝土框架结构模板及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑结构及其施工方法，具体为一种三维扭曲旋转倾斜钢筋混凝土框架结构模板及其施工方法。
【背景技术】
[0002]太阳能吸热塔是太阳能塔式热发电实验电站的标志性建筑，它承载着吸热器功能，是塔式电站的重要构筑物。本案的太阳能吸热塔为内筒剪力墙和外裙柱裙板钢筋混凝土框架结构，内筒与外裙柱裙板之间采用梁板系连接。其中，内筒高度为119米，外裙柱裙板呈三维扭曲旋转造型，高度达64米，外裙板整体造型形如“少女舞动的裙摆”，其由12条褶皱棱线和12面曲线面构成，棱线即裙柱(800X800方柱)外角棱线，裙柱棱线与裙板(150mm厚墙体)边线重合。整体裙摆造型，内侧由三维扭曲的方柱支撑，外敷三维扭曲的剪力墙，裙柱间为三维扭曲的环梁。由裙柱与裙板组成的结构体系在自身三维扭曲的同时不断向上旋转，从基础开始到与内筒重合之处，裙柱自身扭曲90度，裙柱裙板整体向上旋转共120度，裙柱裙板整体向内侧倾斜移动10米。因裙柱裙板自身扭转和旋转，在任意标高之处，裙柱四个面和裙板内外两面曲率均在发生变化，水平投影截面形状和尺寸随高度时刻发生变化，因旋转，裙柱竖向中轴线向内倾斜的角度也在发生变化。此三维扭曲旋转倾斜钢筋混凝土结构裙摆设计造型没有可借鉴的先例。要把设计的平面投影转换成三维模型，并指导实体施工并最终实现，需要攻克很多方面的技术问题，比如，裙柱裙板模板加工制作难题。裙柱裙板模板加工制作的困难在于:裙柱裙板的总体施工顺序；裙柱、裙板的模板设计，材料选用；模板加工制作技术难题；裙柱裙板模板安装、加固。
【发明内容】
[0003]针对上面的问题，本发明提供了一种三维扭曲旋转倾斜钢筋混凝土框架结构模板及其施工方法，克服了在裙柱裙板在加工和施工过程中存在的技术难题。
[0004]具体解决方案为:三维扭曲旋转倾斜钢筋混凝土框架结构模板，包括裙柱模板和裙板模板和模板支撑架，裙柱模板和裙板模板变化曲率不一，且依相应的裙柱(4)和裙板呈三维扭曲旋转状态；裙柱模板包括由多层板为定型板的裙柱内模、裙柱侧模和裙柱外模，以及裙柱方钢背楞，多层板为四曲面多层板，所述裙柱方钢背楞为弧形背楞，采用自攻燕尾螺钉将方钢背楞固定在多层板上，彼此之间用螺栓连接，整体采用槽钢和对拉螺栓加固；所述裙板模板包括裙板定型模板和裙板方钢骨架，彼此之间用螺栓连接，裙板定型模板为多层板，裙板定型模板分为内模、外模并用穿墙螺栓和钢管加固；所述模板支撑架包括裙柱模板支撑架和裙板模板支撑架，裙柱模板支撑架固定连接裙柱模板，裙板模板支撑架固定连接裙板模板。
[0005]进一步，所述裙柱模板支撑架为沿着投影方向搭设的三排脚手架，作为支撑模板之用，此架子与已搭设的钢筋定位脚手架配合，两个侧面加设竖向剪刀撑。
[0006]进一步，所述裙板模板支撑架为搭设的满堂三排脚手架，两个侧面加设竖向剪刀撑，将内模临时固定在架体上，用顶托固定。
[0007]本发明还公开了三维扭曲旋转倾斜钢筋混凝土框架结构模板的施工方法，包括如下步骤:第一步，构建三维模型图，认识裙板结构:将设计按照标高的平面投影定位图全部叠加，制作缩小模型，了解裙柱和裙板的空间运动规律，进一步认识裙板结构，为确定总体施工顺序和模板制作思路提供了可靠的依据；第二步，定位放线:主要是水平面投影定位和竖向标高抄测对裙柱裙板进行定位，以裙柱的定位放线保证裙板的定位，通过网格线定位，自基础到结构顶均采用网格线控制，在网格上定位出裙柱的水平投影尺寸，水平投影尺寸随标高不断地变化；裙板的水平投影定位主要是参照已浇筑的裙柱位置，在裙柱上面施划出裙板边线，将弧段几等分水平投影施画在测量平台上；第三步，制作裙柱模板内胎模、裙板胎架:根据设计，先按照标高和水平截面投影尺寸，分段制作裙柱模板内胎、裙板胎架；第四步，制作裙柱模板:利用胎模自身形成的四个曲面，将多层板覆在胎模骨架上；再将方钢背楞压弯成弧，采用自攻燕尾螺钉固定在多层板上，加工好后的裙柱在外侧板面上喷编号和标高；第五步，制作裙板模板:利用方钢胎架，将方钢在胎架上找出弧度，压弯，四条方钢通过焊接形成扭曲曲面，将多层板用自攻燕尾螺钉固定在方钢骨架上，自然形成扭曲弧面；第六步，裙柱模板和裙板模板试拼装:按照标高分段组装的模板，按照水平面投影定位线，将分片制作出来的模板，用螺栓连接进行组装，成一整体弧段，进行试拼；组装完成的整片模板经调整后，分片码放，在使用时直接吊至工作面，弧板内侧搭设满堂脚手架支撑，内外弧板用穿墙螺栓和钢管加固。第七步，裙柱模板安装加固:在工作面上的楼板或测量平台上，按照裙柱的水平投影闭合四边形，定出裙柱模板安装控制线，沿着投影方向搭设脚手架，作为支撑模板之用，此架子与已搭设的钢筋定位脚手架配合，两个侧面加设竖向剪刀撑。第八步，裙板模板安装加固:裙板模板在加工试拼场地经自组装无误后，吊至工作面，在已浇筑的裙柱面上定位出裙板在裙柱的边线，采取沿纵向标高三点控制模板位置，直接将裙板内外模板组装。
[0008]进一步，所述第三步中，制作裙柱内胎模时，先截取裙柱三维立体图中，上下两个标高的水平投影闭合四边形；按照标高截取一段裙柱，根据裙柱此段上下标高在水平面的投影位置和水平投影尺寸，用网格线定位出来，上下标高截面尺寸采用多层板裁出不规则四边形，上下裁出的不规则四边形多层板，用木楞沿多层板内边缘上下支撑，中间用木楞斜撑加固，多层板边缘倒角，以此制作出一段裙柱的内胎模。
[0009]进一步，第六步中，裙柱模板安装时，先安装底模，然后拼装其他模板面，按照模板控制线组装完成后，进行调整，保证位置准确和钢筋保护层厚度，然后用槽钢和穿墙螺栓加固，底模和两侧采用钢管和顶托加固，避免位移。
[0010]进一步，第七步中，裙板模板组装时，先在内模内侧搭设满堂三排脚手架，立杆间距1000mm，步距1500mm，两个侧面加设竖向剪刀撑，将内模临时固定在架体上，用顶托固定，然后绑扎钢筋，铺设外模，内外模采用穿墙螺栓和蝴蝶卡子、钢管加固；竖向钢管间距600_，通常水平纵向钢管间距600_，每一标高段的模板水平方向一般为两道钢管，水平纵向钢管预先需弯曲弧度；裙板安装采用下跨的方式，即裙板模板下底标高多出的10mm多层板用穿墙螺栓夹住已浇筑的混凝土两侧，以避免错台漏浆现象发生。
[0011]有益效果:通过建立的三维立体图，分标高分段划分裙柱裙板模块，创新地采用裙柱内胎模和裙板内胎架，利用多层板柔韧性和方钢能双面压弯，与多层板接触面大的特点，分块制作出裙柱裙板模板，并通过角钢螺栓外角分片组装、试拼等方法成功地解决了裙柱裙板模板技术难题，并成功地运用到工程上去。对钢木模板体系的选择，降低了加工、制作和安装难度，节省了模板制作成本费用。以建立水平网格线，确立水平投影和竖向标高的三维定位控制，保证了裙柱裙板的空间扭转移动形态。
【附图说明】
[0012]图1为裙柱模板模块立体图。
[0013]图2为裙柱模板模块沿裙柱中心线横截面图。
[0014]图3为裙板模板与裙板胎架立体图。
[0015]图4为三维扭曲旋转倾斜钢筋混凝土框架结构立体图。
[0016]图中，11-裙柱内模；12_裙柱侧模；13_裙柱外模；14_裙柱方钢背楞；15_方钢固定件；21_裙板定型模板；22_裙板方钢骨架；31_裙板胎架；4_裙柱；5_裙板；6_裙柱混凝土。
【具体实施方式】
[0017]裙柱模板的设计及加工制作颠覆了传统柱模、墙模的模板的设计做法，采取的措施主要有:先按照标高和水平截面投影尺寸，分段制作出裙柱模板内胎、裙板胎架，然后利用胎模自身形成的四个曲面，将多层板覆在胎模骨架上，再将方钢背楞压弯成弧，采用自攻燕尾螺钉固定在多层板上。裙板模板是利用方钢胎架，将方钢在胎架上找出弧度，压弯，四条方钢通过焊接形成扭曲曲面，将多层板用自攻燕尾螺钉固定在方钢骨架上，自然形成扭曲弧面。两者的区别在于，裙柱模板是通过先做出弧面，再安装龙骨背楞，裙板模板是先制作出背楞框，然后再安装面板形成曲面。
[0018]在整体施工顺序上，主要是从裙柱裙板的三维扭曲形态，以各裙柱扭转的角度来控制裙板的扭转弧度，并利于各自的钢筋绑扎、模板定位加固等方面考虑，采用裙柱、裙板