变斜率钢筋混凝土墙体施工技术

张昱敏

（上海建工四建集团有限公司 上海 200127）

1 工程概况

上海国际舞蹈中心位于长宁区虹桥路历史文化风貌保护区核心，南临延安高架路，北侧为虹桥路，西侧为水城南路，东侧为延虹绿地，为4栋24m以下新建单体，其中2号楼外形独特，包含一座千人剧院，总建筑面积 12385m2。

根据美国Studios公司的建筑设计，2号楼外立面为空间扭动的不规则曲面形状，意为领舞者飘动的“围巾”，下口位置自落地至悬空连续变化，倾角也为连续变化，幕墙包含玻璃、铝板及陶板三种形式，铝板和陶板幕墙需在主体结构上设置连接点。据上海建工设计研究院有限公司结构设计的要求，墙体上口为屋面封边结构梁，下口为变底标高的空间梁，采用160m厚钢筋混凝土围合墙体，内配HRB40010mm@150mm纵向和HRB40010mm@100mm横向钢筋。

经与幕墙施工单位的研究分析，为达到幕墙施工精细化、连接件规格化、幕墙施工便利化和内部空间最大化等一系列目的，幕墙外表面与基层墙体需保证水平方向间隙等距500mm，垂直方向向里间隙等距200mm，以设置幕墙纵横向龙骨、保温岩棉及防水铝单板。

2 难点及特点分析

（1）空间三维定位及控制。该钢筋混凝土墙体与常规有三处不同：①墙体上下口的水平投影为不规则的曲线；②存在-10°～+17°间连续变化的倾角；③墙体下口最低点位于±0.00上，最高点底标高+12.600，通过常规的在完成面上弹线再通过控制模板垂直度的方法对本墙体结构不适用。

（2）高大排架墙体最高高度近16m，自西向东墙体高度逐渐变小，最小处的“领口”区域墙体高度约2.8m，墙体必须实行分段浇筑，支护排架模板体系有搭设高度高、荷载大等特点。

（3）墙体厚度小，混凝土浇筑难度大。墙体高度最大处约15.4m，但墙厚仅为160mm，如此薄的混凝土墙体如何做好混凝土浇筑是一个难点。

3 实施方法及控制要点

3.1 确定墙体模型

Studios公司的幕墙模型通过Rhinoceros蒙皮软件得出。以立面法向向内偏移500m、上口向下偏移200m、下口法向向上偏移20mm三条原则，通过“偏移指令”得出墙体结构外表面，再通过整体法向向内偏移160mm到墙体内表面。根据墙体的下口位置和倾角的不同，将整个外墙分为4个区域。

（1）南北两侧斜墙段。顶标高+15.400，底标高+0.850（结构顶板上）～+7.950（悬空），墙体倾角 0°～10°，分别于+3.950、+7.950、+11.950 设置300×300mm层间梁，层间梁与主体结构柱间用悬挑梁连接。

（2）斜吊柱段。屋面结构梁下挂受力体系，顶标高+15.400，底标高+7.950～+11.950，墙体倾角10°～14°，沿顶面曲线每4m左右设置吊柱1根。

（3）西侧领口段。顶标高+15.400，底标高+11.950～+12.600，墙体倾角14°～17°，因下挂距离短，直接由屋面封边梁下挂，不设置层间梁、柱。

（4）北侧扭转段。顶面标高+15.400，底面标高自+0.850起，为双曲扭转段，根据建筑设计要求，该段由幕墙二次钢结构进行找形，玻璃幕墙以内采用钢筋混凝土折板。

本文主要论述以上1、2、3分段的墙体施工技术。

3.2 空间定位

（1）墙体斜率控制。经对变斜率墙体结构模型的竖向剖切，发现其各竖向剖面皆近似直线，因墙体的上下口曲线在各个点的曲率较小，理论上只需在上口的曲线上找到点，则可将曲线分为多个割线段的连线，而点的间距越密割线段则越接近原曲线，原理类似“割圆术”。通过误差计算，确定了点在弧线上的间距在2000m，基本可以保证割线的弧高在20mm以内。

经过上口各点作竖向剖面，得到剖面与结构外皮的“交线”，再将该交线在空间上以曲面法向为方向，垂直向外偏移50mm，即可得到结构外控制线，而这些控制线在实际施工过程中则通过张拉钢丝绳得以实现，钢丝绳的上口固定在屋面已施工部分向外悬挑的角钢端部，下口则是在-0.050标高的空间点。

（2）墙体底部空间定位。得到竖向剖切面与结构外皮的交线后，交线底部的空间坐标通过Rhinoceros简易编程即可获得。

3.3 钢丝绳张拉

（1）主体结构先行施工至+15.400，因墙体上口梁是从屋面框架梁向外挑出梁后连接而成的封边梁，在挑梁的1/3处留设施工缝，施工缝以外的部分均甩项处理，与主体结构分开施工；

（2）在地下室顶板上放出下口梁内外侧投影线及+15.400（屋面）标高结构外边线，在屋面上放出轴线；

（3）确定+15.400标高上结构外控制线上口的坐标，在施工现场用L50×5mm角钢固定且在端部开孔实现；

（4）同理在-0.050标高上找出控制线下口；

（5）上下口牵拉钢丝绳，底部安装花篮螺丝收紧，距离结构外边50mm（穿过模板外侧的竖向二四围檩），共设置122道；

（6）根据下口梁外边线的三维定位做好排架定位点标记，编号记录标高，搭设排架，共计242个点。

3.4 模板支设

工厂加工的钢模精度、平整度的控制一般高于现场加工的木模，对此类不规则墙体一般优先推荐钢模，但钢模造价高昂、周转率低、加工周期长且无法灵活调整，考虑到该墙体整体长度较长、相对曲率很小，故决定采用全木模体系拼接，经计算采用九夹板拼接作为面板的方式，其弧高在允许范围内，对于某些曲率相对较大的区域通过起拱的方式减小误差。

（1）墙体分层浇筑确定与支撑体系。变斜率墙体部分段下口为悬空的空间梁，排架模板支撑体系计算选型为钢筋混凝土梁。需浇筑墙体（梁）高度为2.8～16m不等，厚度160mm，必须进行分层浇筑，鉴于该墙体为外墙应尽可能减少施工缝，故在计算结果允许的前提下尽量增大浇筑分层间高度，减少浇筑分段。经PKPM计算立杆的纵距400mm，步距1500mm，梁底增加1道承重立杆，梁两侧立杆间距800mm，故墙体（梁）分层浇筑高度≤4m。

（2）墙体侧模体系。同上述分层浇筑计算模型，侧模体系经过计算布置15道内龙骨（50×100mm木方），外龙骨间距400mm（双钢管48mm×3.2mm），对拉螺栓布置9道，在断面内水平间距200～500mm，断面跨度方向间距400mm，直径14mm。

（3）高排架体系。整个排架体系搭设高度超过8m，属于高排架体系，经过计算及专家论证需达到如下要求：高宽比≤1：3；垂直剪刀撑连续布置，水平剪刀撑在满堂排架区域共布置3道：4.5m、9m和13.5m；满堂排架在墙体下口梁以外还需外扩4排，以保证整个排架体系稳定。

3.5 墙体浇筑

墙体原设计级配C30，鉴于其厚度仅有160mm，如按常规方法施工极易因振捣不密实出现蜂窝麻面[1]。经与设计协商改为C40细石混凝土，粒径5～16mm。浇捣顺序由南北立面逐层向上分块施工，再行顺势施工西立面领口部位。

4 质量控制要点

（1）定位过程中，应尽可能利用楼层标高1m线，将标高5m、10m、12m等标高线转移到相关排架钢管上，避免频繁长尺测量引起的不便及偏差；

（2）支模过程中或混凝土浇捣后钢丝绳如发生松动及时用花篮螺丝收紧，如发生切断则重新连接或用新钢丝绳替换，若与排架钢管或木方发生碰撞影响，调整钢管木方对钢丝绳进行复位[2]；

（3）因墙体系细长混凝土板墙，为防止不规则裂缝的产生设置垂直诱导缝，刻意制造墙体内应力的“薄弱点”，使裂缝产生于预设位置，幕墙施工前用防水油膏嵌实。

5 实施效果

混凝土围合墙体施工完毕并拆除模板后，组织技术及翻样人员对实际完成面尺寸与张拉钢丝绳之间数据进行了复测，整体质量控制较好，仅有局部因模板变形造成的完成面正偏差在20mm左右，通过将爆模混凝土面层剥除及微调幕墙连接件长度的方法，可保证后续施工的需要。

6 结束语

本文基于上海国际舞蹈中心工程建设实录，在施工技术方面通过BIM信息化为媒介，对变斜率钢筋混凝土墙体进行空间定位，并运用多种手段确保了该复杂结构外墙的施工质量、安全、精度，并在过程中使用了相对低廉的木模体系，倡导绿色施工的同时降低了工程造价，且施工精度达到预期的要求也对后续幕墙施工精细化、规格化、便利化创造了有利的条件。