1、球形薄壳屋盖旋转移模法施工钢筋混凝土球形薄壳具有结构自重轻、可跨越较大空间的特点,近年在石油、化工、煤炭等行业得到一定的应用。选煤厂浓缩车间是选煤厂的主要生产车间之一,在我国北方寒冷地区须设屋盖,以起保温围护作用。球形薄壳是一种常用的屋盖结构,但球形薄壳施工困难,特别是较大空间的工程。按传统施工方法,每个屋盖需用（一次投入)近百立方米木材,且术材周转率很低,施工难度大,工期长,用工多,成本高,仅支模一项就占造价的60%80%。这些因素限制了球形薄壳结构屋盖的推广。砟子选煤厂2座直径24.2m浓缩车间的球形薄壳屋盖,采用旋转移模工艺,完全取消了木支柱。这种工艺操作简便,大大降低了劳动强度;可节省
2、木材,缩短工期,降低造价;技术经济效益显著。第1章 工程概况该工程为钢筋混凝土框架承重、砖墙围护、直径24.2m的圆筒形结构。屋盖为一半径20m的球缺形钢筋混凝土薄壳体;池底中心至壳顶净高13.09m;壳厚100mm;壳下边缘设有一道370mm550mm的环形拉梁;壳顶为一直径2.50m的天窗;壳与下边缘及顶口边缘在水平宽0.801.0m范围内采取局部加强,混凝土均为C20。壳体几何尺寸如图6-2-1所示。第2章 施工方案第1节 方案选择球形薄壳属旋转体结构,可假想将球壳通过中轴呈径向分切为若干对对称的西瓜壳瓣,取其一对作为研究对象,进行模具设计,即将传统的一次性支模化整为零,仅用少量模具,通
3、过多步绕轴旋转移动,形成完整的球壳。但这种被分切后的对称单元壳瓣完全改变了球壳的受力状态,即将双向受力改变为单向受力,脱模后能否成为独立的结构,这种双曲面的壳瓣能否大面积脱模,是方案能否成立的前提。由于这种上尖下宽的对称结构近似于三铰拱结构。应用三铰拱结构理论对对称单元壳瓣进行了结构验算,并做了模型试验。通过反复验算和多次试验,确认这种结构是能独立成立的,脱模后结构是安全的。第2节 施工方案及技术措施1.球壳分切成对称壳瓣的对数,关系到脱模的难易、模具用量和工期。通过对几项指标的分析比较,该球壳选择五步完成为宜,即分切为五对对称壳瓣,每步完成圆心角(两对顶角之和)3605=72,每一瓣为36(
4、图6-2-2)2.整个模具由支撑、模板、升降及旋转4大部分组成(图6-2-3),支撑部分包括中心柱、门架、桁架、桁架支撑及钢檩条;模板部分包括径向楞木、环向楞木及钢模板、术模板;升降部分包括螺旋千斤顶、门架脚及桁架上端托板;旋转部分包括轨道、滚动轮、中心柱旋转轴心、轴套及手扳葫芦。支撑部分均用型钢制成,杆件间由螺栓连接固定,环向钢模板间夹有变角木条,用螺栓与钢模板连接。3.顶环梁与壳、中心柱的关系处理:中心柱是整个模具的中心支撑及旋转轴,又作为顶环梁的全部支撑。顶环梁是一个扩大了的顶铰,两相对壳瓣脱模后,它承担巨大的水平挤压力,抵抗水平挤压力一靠环梁本身的刚度,二靠在环梁内侧与中心柱间呈放射形
5、支设的木支撑,如图6-2-4所示。顶环梁必须在壳混凝土脱模前达到设计强度,这样就要在安装中心柱和桁架后将顶环梁浇筑完,然后拆去外模。在第一步脱模前,顶环梁的全部荷重靠中心柱顶端下吊的钢筋拉杆承担。为控制因挤压力可能产生的顶环梁翻转,在中心柱顶端与环梁内模间支设斜支撑,如图6-2-5所示。顶环梁底模与壳模板是静与动的关系,壳模板围绕固定的环梁底模旋转。两模板间留有20mm宽的间隙，以防旋转时模具受阻,在壳混凝土浇筑前用油纸覆盖。4.壳与下环梁的关系处理:由于壳混凝土脱模后对下环梁产生巨大的局部水平推力,所以模具安装前下环梁应浇筑完混凝土,在球壳脱模前达到设计强度。下环梁抵抗水平推力靠本身刚度和环
6、梁与砖墙的摩擦力。环梁与壳交接处留出与轴力线垂直的施工缝,并留出交接的钢筋接头(图6-2-6)。环梁内模安装时必须严格控制各部曲率半径,使壳与环梁交接严密。5.壳体钢筋及混凝土施工：壳体钢筋也分步绑扎,沿环向留出下步的搭接头,上下层及相邻钢筋互相错开留出,径向与下环梁及顶环梁留出的钢筋头搭接,如图6-2-4、图6-2-6所示。混凝土的两侧设边模,留直搓,混凝土的边缘与桁架中心线重合。球壳及顶环梁混凝土强度等级比原设计提高一级,并掺加早强剂,以缩短移模周期(脱模时混凝土强度应达到设计强度)。第3章 旋转移模施工第1节 施工顺序从准备工作到完成的全过程施工顺序如图6-2-7所示。第2节 劳动组织由于工序较多,平行流水作业面较小,从模具安装、移模施工到拆模的全过程,组织由12人组成的综合施工组,其中安装工4人,钢筋工2人,架子工2人,木工2人,混凝土工2人,实行混合作业。第3节 模具安装中心柱安装固定后,门架、桁架、支撑、檩条采用综合法安装,安装完一瓣,旋转到相对(180)位置
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