现浇钢筋混凝土V型圆柱施工工法鲁班奖Word下载.docx
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4.3节点处钢筋施工采用BIM技术预先放样定位，提高了钢筋安装质量。
图4.3工艺原理图
说明：
1—ф48mmx3.5mm钢管固定架2—40mmx80mm方木楞
3—1mmx30mm环形钢箍带4—圆木模板
5—拼缝6—对拉丝杆
7—结构板
5.施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
定位放线
支架搭设
钢筋绑扎
定位筋安装
柱模预检
“V”型圆柱木模板拼装、加固
“V”型圆柱斜度、轴线检查
浇筑混凝土
养护
柱模拆除
图5.1工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1“V”型圆柱木模板设计及加工
根据工程特点及现场施工条件，在厂家订购18mm厚、3000mm长的半圆弧形木模板，运送至现场后，利用BIM技术进行现场辅助放样，确定圆弧形木模板下料尺寸，最后由专业的技工在现场进行加工。
图5.2.1-1“V”型圆柱木模板设计分析图一
利用BIM技术建立“V”型圆柱三维视图，剖切相贯线进行数据分析，可得出如上图所示“V”型圆柱圆木模板下料切割轮廓线，为半椭圆形式。
利用数学方法，以底部圆心为原点，以切割面横向为X轴和轴中线为Y轴建立坐标系，可得出模板切割轮廓线的方程式，即
——①。
（其中a为“V”型圆柱交叉点至底部结构面的高加一倍模板厚，b为V”型圆柱直径加两倍模板厚）
图5.2.1-2“V”型圆柱木模板下料分析图
为了便于施工，提高下料精度，结合圆木模板施工特点及BIM技术三维视图，采取通过控制H值和L值进行模板下料,即对圆弧形木模板原材料纵向和横向描点，可根据实际需要控制描点的密集程度，最后沿各描点位置依次进行切割，可实现“V”型圆柱木模板的精确下料。
（1）H值计算：
由①知：
；
由上图分析可知H=Ysinβ=
sinβ——②,（其中β可由施工图算出）；
（2）弧长L值计算：
图5.2.1-3“V”型圆柱模板弧长平面视图
由图3可得：
;
（其中要求α转化为度数,R为圆柱半径）
——③
由②③公式可知，除X为未知量外，其他数值均为已知，H值和L值随X值变化而变化，又由①得，X取值范围为（-R-模板厚，R+模板厚）。
现场切割下料时，可通过设定X值，算出对应的H值和L值（如图4），从而得出一系列切割点，再沿着各切割点依次进行切割，可实现“V”型圆柱节点部位的木模板下料。
图5.2.1-4“V”型圆柱节点部位木模板下料图
在“V”型圆柱节点交叉段木模板加工时，根据BIM技术分析的计算数据，将3000mm模板进行描点切割，加工出符合要求的异型节圆木模板，圆筒段可直接采用3000mm的标准节模板，即采用“标准节+异型节”的方式，以达到节约材料的目的。
模板加工成型后，应根据事先的模板设计对模板进行编号，方便现场组装（如图5.2.1-3）。
图5.2.1-5“V”型圆柱木模板加工及编号图
5.2.2定位放线
采用BIM技术得出“V”型圆柱平面投影参数，并根据施工图轴线尺寸引测控制线，建立轴线控制网，引测标注圆柱控制线和标高控制线，画出圆柱模板的外边线及外侧控制线。
再通过斜率和标高计算出标高偏差，确定偏移值，并在混凝土楼板面上弹出斜圆柱顶端中心线和圆木模板边控制线。
在圆柱下部内侧安置定位钢筋（如图5.2.2）。
图5.2.2定位放线
5.2.3支架搭设
支架搭设时，采用多向支撑的方式，分别在竖向、横向和垂直于斜圆柱方向设置支架，从而使V型圆柱模板在搭设时所受到的竖向应力、横向应力及斜向应力均匀分布在支架上面。
采用BIM技术分析了“V”型圆柱模板的受力特点，再运用PKPM软件进行计算，确定模板支撑体系，保证了圆木模板受力均匀和施工安全。
将梁板模板支撑架与“V”型圆柱木模板水平固定架综合进行考虑，统一布置，多向受力，均采用48mmx3.5mm钢管扣件式脚手架，设计布置时首先考虑“V”型斜长圆柱木模板水平固定架，梁板支撑架随圆柱木模板进行调整布置，各立杆间距、步距必须满足设计的各项要求。
5.2.4钢筋绑扎
“V”型圆柱钢筋施工前，利用BIM技术对节点部位的钢筋进行建模，得出可视化的钢筋三维视图，确定节点部位钢筋预下料和绑扎情况。
钢筋绑扎过程中，节点处钢筋施工采用BIM技术预先放样定位，再结合施工图纸、11G101图集及相关规范完成钢筋的绑扎。
图5.2.4“V”型圆柱三维视图
5.2.5定位筋安装
采用直径为12的螺纹钢在圆柱箍筋上焊制定位筋，定位筋以“十”字形式焊制，定位筋沿柱筋的垂直方向间隔500mm均匀布置，第一道的起始布距为50mm。
柱筋卡在卡槽内然后用扎丝绑扎牢固，绑扎时保证定位筋垂直于斜圆柱放置。
5.2.6柱模预检
拼装模板之前检查“V”型圆柱根部混凝土结构，表面应平整光洁，如达不到平整度要求，用1:
1水泥砂浆找平。
柱截面内应凿毛、剔除松动石子和浮浆，并用水冲洗干净。
冲洗干净后，办理圆柱模预检。
5.2.7“V”型圆柱木模板拼装、加固
1.“V”型圆柱木模板拼装
根据构造要求，将预先下料好的圆柱木模板通过塔吊运至指定地点，然后在圆柱木模板与混凝土的接触面涂刷隔离剂，根据拼装顺序，对齐相邻圆木模板企口，模板的上下连接处的两块模板需要分段错位安装，水平接缝采用双面胶进行处理，确保接缝严密，稳定牢靠（如图5.2.7-1和5.2.7-2）。
图5.2.7-1模板企口拼装图
图5.2.7-2模板拼装
2.“V”型圆柱木模板型腔体部分加固
采用拉杆及方木楞对异型节进行加固，并用填塞方木楞的方式使模板更为紧固。
对拉丝杆沿圆柱径向布置，共三排，每排布置四根（图5.2.8-1）。
“V”型圆柱型腔体部分是施工质量控制的关键点，利用拉杆、方木楞及钢管架的加固方式，不仅质量可靠，同时既简单又经济。
图5.2.7-3“V”型圆柱直线段加固
3.“V”型圆柱木模板圆筒段加固
1）环形钢箍带第一道加固
待“V”型圆柱圆筒段圆木模板拼装完成后，沿圆弧形木模板外圈套上紧固钢带（1mm厚x30mm宽），环箍带之间间距为300mm，靠近所述柱状圆筒端部的所述环箍带与所述柱状圆筒端部的距离为80～120mm，在施工时，可根据现场实际的需要确定钢带之间的间距。
钢带紧固时要保证钢带水平，不要扭曲。
由于模板是错开安装的，在上下模板水平接口错缝的位置一定要用钢带进行加固，钢带要水平覆盖在接口部位，而且保证接口位置在加固钢带的中间，这样可以增强模板的稳固和施工的效果。
（如图5.2.8-2）
图5.2.7-4环形钢带加固
2）钢管与方木楞抱箍第二道加固
钢带安装好以后，为了防止在浇筑混凝土时爆模，在圆柱模板体系外围做四周相切的钢管架，钢管架闭合连接，上下每层钢管间距保持1200mm最佳，起步杆距底200mm，并且与外围的外架连接成整体，并且可以根据实际情况在模板与钢管架之间垂直加设40mmx80mm的方木楞。
，这样不仅可以对木模板进行保护，同时也可以缓冲振动棒的压力，使打出来的混凝土效果更好，同时这样也有利于对模板进行垂直定位，使模板受力形成一个整体，达到二次加固的作用。
（如图5.2.7-5）
图5.2.7-5钢管与方木楞水平抱箍加固
5.2.8“V”型圆柱斜度、轴线检验调整
模板加固过程中，还要对模板的斜度和轴线位置随时进行校正。
即采取模板斜度轴线的检查与模板加固保持同步的施工方式。
在脚手架加固的同时，通过线锤吊线的方法来调整模板的斜度和轴线位置，待偏差在规范要求范围内时，将外侧脚手架与周围的脚手架连接成整体，并对模板下口缝隙及连接部位采取堵缝措施，防止漏浆。
5.2.9浇筑混凝土
现浇钢筋混凝土“V”型圆柱随标准层进行施工，即每次施工高度为4500mm，混凝土浇筑前，采用与混凝土同强度的砂浆浇筑根部，厚度宜为30mm。
混凝土采用塔吊吊打的方式，每一吊混凝土方量约为0.8m³
。
混凝土浇筑过程时，先浇筑“V”型圆柱内侧斜柱混凝土，而后浇筑“V”型圆柱外侧斜圆柱混凝土，以此反复，直至整个“V”型圆柱浇筑完成。
5.2.10养护
“V”型圆柱采取带模养护方式，使混凝土表面不失水，处于湿润状态。
有效避免了混凝土早期表面容易失水而开裂现象的出现。
5.2.11柱模拆除
在对“V”型圆柱构件的模板拆除之前，应对同条件下的试块进行试压，待砼强度到达100%方可提出拆模申请。
拆模前，应对参与拆除工作的各方进行书面安全技术交底。
拆除时应严格按照“后支的先拆，先支的后拆”的原则进行拆除。
（如图5.2.11）
拆模时，依次把加固在模板外的钢管、方木楞、钢带等去除，此时模板自然脱模张开如果有个别没有自然张开的模板，只需要在凸凹接槽口位置用木条敲击振动一下，模板便可以自然张开（为保证混凝土质量，严禁使用工具撬开）。
图5.2.11圆木模板拆除
5.3.劳动力组织
表5.3劳动力组织情况表（以4根4.5m圆柱进行配置）
序号
工种
数量
备注
1
BIM工程师
负责模型的建立和现场指导
2
施工技术员
全面负责指挥模板的制作和安装
3
测量员
负责现场的放样工作
4
木工
5
负责现场圆模板的制作与安装
电工
负责现场的施工用电
6
架子工
8
负责现场圆模板支撑架的安装
7
钢筋工
负责现场V型圆柱钢筋下料和绑扎
混凝土工
负责现场V型圆柱混凝土浇筑和养护
6.材料与设备
6.1材料
材料见表6.1。
表6.1材料一览表（以4根4.5m圆柱进行配置）
机械设备或材料名称
型号规格
木制圆模
厚度18mm
340㎡
方木楞
40mmX80mm
330m
钢带
1mm厚x30mm宽
136根
钢管
φ48mm×
3.5mm
440m
钢筋
φ10、φ22、φ25（均为HRB400级）
2.596t
混凝土
C40
85m³
6.2主要机具设备
机械设备见表6.2。
表6.2机械设备一览表
塔吊
QTZ250（7035B-16）
负责材料的水平和垂直运输
水准仪
DS1型
经纬仪
J2－JD型
电钻
其他工具
若干
包括活口扳手、线锤、榔头、钳子
6.3主要应用软件
表6.3软件使用一览表
软件名称
主要功能
Revit
三维模型搭建、算量
辅助“V”型圆柱模型的建立
CAD2010
平面设计绘图
PKPM
支架受力分析
指导支撑钢管的搭设
7.质量控制
7.1遵照规范、标准
7.1.1《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；
7.1.2《建筑结构荷载规范》GB50009-2012；
7.1.3施工图纸及11G101图集；
7.1.4其他国家及地方强制性条文及标准规范等。
7.2质量保证措施
7.2.1根据图纸尺寸优化分节设计，原则为“多标准板，少异型板”，方便重复周转使用。
柱头模板按设计尺寸实地裁割并标识，防止因各部位尺寸不同造成模板浪费。
7.2.2方木楞宜采用经干燥的松木，防止使用过程中变形翘曲，使用前应过压刨刨平，以保证模板平整度。
7.2.3钢带设置应严格按设计计算间距布置，确保模板拼缝处有增强钢带，防止模板变形。
7.2.4模板支设完成后，应逐个检查斜撑是否固定牢固，端头是否松动，如有松动应及时用木楔楔紧，防止混凝土浇筑过程中模板变形影响混凝土观感质量。
7.2.5混凝土浇筑前模板必须清理干净，防止影响混凝土观感质量。
7.2.6脱模剂宜采用水性脱模剂，脱模剂应涂刷均匀，不得漏刷，如涂刷后遇雨，应在雨后重新涂刷。
7.2.7拆模时，依次把加固在模板外面的钢管、方木楞、钢带去除，此时模板自然脱模张开，如有个别没有自然张开的模板，只需要在凸凹槽接口位置用木条敲击震动，模板便可自然脱模，严禁用工具撬开。
8.安全措施
8.1遵照规范、标准
8.1.1《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011；
8.1.2《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011；
8.1.3《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008；
8.1.4其他国家及地方强制性条文及标准规范等。
8.2安全保证措施
8.2.1扣件式钢管脚手架安装与拆除人员必须是经考核合格的专业架子工。
架子工应持证上岗。
8.2.2搭拆脚手架人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。
8.2.3脚手架的构配件质量与搭设质量，应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）第8章的规定进行检查验收，并应确认合格后使用。
8.2.4钢管上严禁打孔。
8.2.5作业层上的施工荷载应符合设计要求，不得超载。
不得将模板支架、缆风绳等固定在架体上；
严禁悬挂起重设备，严禁拆除或移动架体上安全防护设施。
8.2.6满堂支撑架在使用过程中，应设有专人监护施工，当出现异常情况时，应立即停止施工，并应迅速撤离作业面上人员。
应在采取确保安全的措施后，查明原因、做出判断和处理。
8.2.7满堂支撑架顶部的实际荷载不得超过设计规定。
8.2.8当有六级强风及以上风、浓雾、雨或雪天气时应停止脚手架搭设与拆除，夜间不宜进行脚手架搭设与拆除作业。
8.2.9在脚手架使用期间，严禁拆除主节点处的纵、横向水平杆，纵、横向扫地杆及连墙件。
8.2.10满堂脚手架与满堂支撑架在安装过程中，应采取防倾覆的临时固定措施。
8.2.11在脚手架上进行电、气焊作业时，应有防火措施和专人看守。
8.2.12搭拆脚手架时，地面应设围栏和警戒标志，并应派专人看守，严禁非操作人员入内。
9.环保措施
9.1成立相应的环保管理机构，在施工过程中严格遵守环境保护的法律、法规，加强环境、卫生、文明、安全的施工管理。
9.2根据有关法律法规、规章和施工方案，合理布置临时施工场地，施工场地做到整洁文明。
废水的排放、建筑垃圾等的堆放和丢弃应按政府有关部门的规定进行管理。
9.3严格执行《建筑施工场界噪声限值》标准，施工中采用低噪音的工序，大量焊接所产生的光污染，应采取相应措施进行防护，发现超标及时进行整改。
噪音较大的工序禁止夜晚作业。
10.效益分析
10.1经济效益
本工程31～33层为现浇钢筋混凝土“V”型斜长圆柱，层高4.5*3=13.5m，共4组V型圆柱，混凝土用量约84.78m³
共计模板面积约339.12㎡。
采用工厂定制钢模板费用：
（1）人工费用：
8.478*（42.75*1.3*71）=33452.7元（查定额表知单位为10m³
，因此84.78/10=8.478。
因为倾斜且是钢模板，人工消耗定额为42.75*1.3，人工工日单价71元。
）
（2）机械费用：
3*900=2700元（机械：
选用QTZ250（7035B-16）塔式起重机，总消耗量估计量3台班，2013年11月单价900元/台班）
（3）材料费用：
6480*7.99*1.3（2013年11月组合钢模板单价6480元/t，一共有339.12*23.55/1000=7.99t.因为是“V”型，所以耗量×
1.3系数，其中每平方米耗量23.55kg）+8.478*1.5*55.48*2.9（混凝土体积84.78m³
，定额单位10m³
因为是倾斜的，所以系数*1.5。
支撑钢管及扣件消耗量55.48*单价2.9（套用多边形柱定额））=69353.8元。
则使用钢模板总造价为：
33452.7+2700+69353.8=105506.5元。
施工工期【（84.78/10）*（42.75*1.3）】/12=39工日（12名工人施工）采用现场加工.
采用工厂定制木模板费用：
（1）人工费8.478*42.75*1.1*71=28306.1元（查定额表知单位为10m³
因为圆柱为“V”型构造，人工消耗定额为42.75*1.1，人工工日单价71元。
）
（2）机械费：
2*900=1800元（机械：
选用QTZ250（7035B-16）塔式起重机，总消耗量估计量2台班，2013年11月单价900元/台班）
（3）材料费用8.478*【1.817*1650*1.3（锯材估计消耗量1.817*单价1650，消耗量的单位是m³
.因为是弧形异形锯材，考虑耗量系数*1.3）+1.5*55.48*2.9（因为是倾斜的，所以系数*1.5。
支撑钢管及扣件消耗量55.48*单价2.9（套用多边形柱定额））+100（其他材料费，现场得来）】=35936.6元
则使用木模板总造价为28306.1+1800+35936.6=66042.7元。
施工工期[（84.78/10）*42.75*1.1]/12=33工日（12名工人施工）
由上述计算可知，在“V”型构造中采用木模板比采用钢模板相比：
节省费用：
105506.5-66042.7=39463.8元（其中，人工费5146.6，材料费33417.2，机械费900）；
节省工期：
39-33=6工日，取得了良好的经济效益，为今后的类似工程施工打下了坚实的基础。
10.2社会效益
采用该工法的核心内容进行施工，不但能优质、高效地完成施工任务，还为文明施工、节能降耗等提供了前提保证，有利于推进建筑施工的技术进步，为工程施工手段方面提供了一定的借鉴价值，创造了良好的社会效益。
10.3技术效益
在“V”型圆柱木模板施工中，采用BIM技术提高了圆木模板的加工制作效率和钢筋安装质量，同时优化了施工工艺，积累了丰富的同类工艺施工技术处理措施经验，形成了简便、可行的施工方法。
10.4
节能效益
合理考虑了支架、模板的周转使用，提高了施工资源利用率。
采用的标准节+异形节的组合，合理使用了模板，减少随意切割而产生的浪费，具有较好的节能效益。
10.5环保效益
模板周转快，有效缓解了施工现场的建筑垃圾，对周围环境没有太多的污染；
木模板加工、拼装无需大型机具设备，产生噪音小；
另外模板可反复使用，不会造成二次污染，改善了施工环境，降低了建筑损耗，有积极的环保效益。
11.应用实例
11.1工程概况
重庆市新闻传媒中心一期工程，超高层建筑，最大建筑高度（地上/地下）：
172.8m/-17.2m；
最大建筑层数（地上/地下）：
36F/-4F，标准层层高4.5m,建筑总面积约10万㎡，是重庆日报报业集团的办公大楼。
该工程1#塔楼31F~33F新闻发布大厅，为镂空的三层结构，主要的承重构件为4根现浇钢筋混凝土“V”型圆柱，标高为136.80m～150.30m。
安徽喜迎门小区二期工程E标段小学单体工程，总建筑面积17313㎡，地上部分面积15878㎡，地下部分面积1435㎡。
建筑层数为六层，局部四、五层，建筑高度22,050m.主体结构为钢筋混凝土框架结构。
抗震设防烈度为7度。
阶梯教室部分柱为现浇钢筋混凝土“V”型圆柱，总共两根，高度均为8m。
11.2施工情况
上述两个工程先后采用了现浇钢筋混凝土“V”型圆柱施工工法的核心内容进行施工，重点控制模板加工、拼装精度、加固措施以及钢筋绑扎等施工工序，认真落实“三检”制度与工序间的交接班，实行技术人员跟踪指导，使现浇钢筋混凝土“V”型圆柱保质、按期、安全地施工，确保了工程的施工质量与进度。
11.3施工结果评价
现浇钢筋混凝土“V”型圆柱施工工法的应用实现了设计意图，能够保证“V”型现浇混凝土结构的质量，缩短了施工工期，取得了良好的经济效益和社会效益，并得到了业主及各参建单位的一致好评，也累计了相应的施工经验，同时为我司带来了良好的信誉。
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