坦桑尼亚姆万扎机场控制塔台穹顶屋面支模技术研究

摘   要：穹顶屋面由于其结构受力合理、外型圆滑美观，受到各国设计师的青睐，其多被应用在工业与民用建筑中，然而穹顶支模与平面支模相比，因圆弧面在空间中是一个三维变化的，因此如何准确定位保证圆弧曲面模板的成型规矩是穹顶支模的难点。本文以姆万扎机场控制塔穹顶屋面支模为例，重点介绍了该穹顶屋面的支模技术。为解决该穹顶弧形底板支模难题，利用计算机CAD设计软件在电子版图纸中拾取穹顶的弧长、径高、半径等关键数据，现场按相应尺寸实地放样制作弧形肋辅助穹顶定型，弧形肋间分区域填铺模板固定，模板下方采用短木方及钢管架体作支撑体系。实践表明使用该方法工艺操作简单，施工速度快，混凝土成型效果好。

关键词：穹顶;模板;控制塔;模板支撑

中图分类号：TU755     文献标识码：A       文章编号：2096-6903（2021）01-0000-00

1工程概况

姆万扎机场升级改造项目位于坦桑尼亚姆万扎市维多利亚湖畔，新建控制塔台建筑面积2600㎡，主楼两层，塔身四层。塔身屋面为穹顶上返梁结构，结构顶标高为22.5m，整个屋盖由12根异型框架柱支撑，框架柱截面为300mm×300mm。穹顶屋盖混凝土壁厚120mm，穹顶内圆半径5640mm，起拱高度677mm。屋盖上方布置有12根由穹顶中心向外放射的上返梁组成，上返梁尺寸为230mm（宽）×600mm（高）。穹顶屋盖内配 10@250双层双向钢筋网，纵向钢筋收于穹顶顶点，球顶距下方操作层楼板净高为4.4m。

2施工方案

2.1技术难点

穹顶底模板需要按设计弧度拼接成一个圆弧面，保证内膜铺设圆整平，满足设计造型的要求，同时支设完成的模板体系要令操作人员作业时有足够的安全感，上下方便，整体支撑牢固，搭拆快捷，结构合理[1]。圆弧面在空间中是一个三维变化的，如何准确定位保证圆弧曲面模板的成型规矩是本方案的一个难点。

2.2方案选择

選用厂家订做异型曲面金属模板可以较容易的解决模板定型与支设问题，但定型金属模板重复利用极低，且在非洲等欠发达地区很难找到加工厂家，经济上不合理且加工困难，此种方案不可行。

坦桑尼亚地区经济比较落后，当地建材市场上所能找到支模材料只有竹胶板、多层板、木方和钢管，因此从工期和经济上考虑要充分利用当地现有的支模材料。结合当地所出售的各类支模材料，项目部技术组多次讨论最终确定了使用弧形肋辅助穹顶定型，弧形肋间分区域填铺模板固定，模板下方采用短木方及钢管架体作支撑体系的模板支设方案。

圆弧曲面模板骨架选择：因小曲率穹顶坡度较缓，整个穹顶模板仅需考虑支设内壁模板即可。为满足弧形内壁模板的定型需要，可使用木方及竹胶板制作弧形肋，利用弧形肋做定型骨架。弧形肋以穹顶顶点为中心，沿上返梁中线均匀布置。同时为进一步保证整个圆弧曲面的流畅过渡，可在整块弧形肋之间插入布置半块弧形肋，为下部弧度较大曲面区域提供更多的骨架支撑。弧形肋空间布置如图1所示。

板面铺设材料选择：竹胶板相比多层板韧性较好，弹性模量也较大，具有更好的可弯曲性，因此本工程利用竹胶板支模。利用竹胶板的一定可弯曲性，将竹胶板裁成上窄下宽的梯形，使用梯形竹胶板将穹顶骨架一个个连接起来，形成一个完整的穹顶面，局部边角地区利用碎板填铺完成。待板面及梁钢筋绑扎完毕后，上返梁的侧膜可选用传统吊模形式。

模板支撑加固材料选择：由于本工程穹顶曲率并不大，因此模板背楞可选用工地剩余的短木方小料拼接而成。在底模圆弧面弯曲较大处，由于木方是直的，所以木方和竹胶板之间会存在一定的空隙，可根据现场实际情况增设短木方或加木楔子的方法予以固定。穹顶下部搭设满堂脚手架，纵横向钢管及斜撑组成支撑体系，支撑由短木方组成的主次龙骨，使模板的受力能传递到钢管支撑架上。模板支设示意图如图2所示。

3施工工艺

3.1使用材料与设备

3.1.1主要材料

主要周转材料包括：10mm厚旧竹胶板、大量重复使用过的50mm×100mm短木方、φ48×3.5mm钢管、碗扣架、各类扣件、φ14穿墙螺栓、φ18PVC套管。

3.1.2主要设备

物料提升机、圆盘锯、电焊机、扳手、木锯、电动手钻、锤子。

3.1.3施工工序

弹控制线     现场放样预制弧形肋     搭设支撑脚手架     安装弧形肋定型龙骨     铺设主次龙骨    铺设穹顶底模    绑扎上返梁钢筋及板面钢筋

3.2模板工程

3.2.1弧形肋制作及安装

利用AutoCAD设计软件在电子版图纸中拾取穹顶的弧长、径高、半径等关键数据，在施工现场按照相应的尺寸实地放样制作弧形肋。弧形肋板面采用竹胶板定型，周圈使用50×100木方进行加固。弧形肋根据现场需要制作两种，一种是沿着上返梁经线方向布置的整块弧形肋，另一种是为保证穹顶曲面圆滑，在整块弧形肋之间补充的半块弧形肋。

在操作楼面上放出各条上返梁中心线作为控制线，中线汇聚交点为穹顶中心点。搭设满堂脚手架，将制作好的12块整块弧形肋按控制线架设在脚手管上，安装时注意必须使弧形肋的正投影与下方的控制线重合，确保弧形肋的最高点与穹顶中心点重合。弧形肋安装要保证垂直，为防止弧形肋左右晃动，可在弧形肋之间用小木条临时固定防止变形。整块弧形肋布置完毕后，在相邻两整块弧形肋之间等分布置半块弧形肋。全部弧形肋布置完成后，拉线通过圆心检查造型尺寸是否符合设计要求。弧形肋安装见图3，弧形肋加工尺寸见图4。

3.2.2板面鋪设与支撑加固

弧形肋安装好后，在弧形肋之间沿纬线方向布置50mm×100mm木方作为次龙骨，穹顶上部次龙骨布置间距可以适当加大，从穹顶顶部向下逐渐加密，本工程次龙骨布置间距自下而上为150mm～250mm。主龙骨垂直于次龙骨方向布置，可使用2根截面为50mm×100mm木方对拼为100mm×100mm木方作为主龙骨（当地没有100mm×100mm木方出售）。由于弧形肋上方正好是上返梁，荷载较大，因此在弧形肋两侧必须布置有主龙骨，主龙骨由钢管脚手架支撑体系有效承托，确保浇筑混凝土时弧形肋不承重，只起到定型作用，荷载由两侧模板及支撑体系进行传递，保证弧形肋不发生变形、扭转现象。靠近穹顶中心区域，由于弧形肋会聚交在此，区域密集，无法布置100mm×100mm主龙骨，可使用φ48×3.5mm钢管替代承托模板背楞。

主次龙骨布置好后，利用竹胶板的可弯曲性将竹胶板裁切成合适尺寸拼接出穹顶弧度，用铁钉与背楞及弧形肋钉牢固，板与板之间粘贴透明胶带，确保接缝严密不漏浆。模板支设完成后依照设计要求开始后续钢筋绑扎工作，上返梁及板面钢筋绑扎完成后，使用传统吊模方法支设梁侧模板，在此不做详述。模板支设完成后效果见图5。

3.3质量控制措施

每块弧形肋需在计算机放样后按照施工现场1﹕1比例进行裁料加工。

弧形肋安装时需严格按照控制线位置进行安装，临时固定后及时校核，保证穹顶弧度的准确性。

重视模板的支撑与加固，模板与背楞之间的空隙要用木楔塞紧，满堂脚手架做适当加密与加固，保证立杆纵距、立杆横距不大于1.2m，支架步距不大于1.8m;立杆纵向和横向设置扫地杆，纵向扫地杆距立杆底部不大于200mm[2]。所有立杆底部铺设垫板，在穹顶中心处需加密钢管支撑。

竹胶板铺设完成后要进行整体的找补和加固，竹胶板与弧形肋和背楞钉牢。模板接缝处除粘贴透明胶带外可在模板底部用竹胶板条钉牢，使板与板之间形成整体，增强抗弯强度。

虽然使用的是旧模板拼接，但模板边不能出现飞边及翘曲变形现象，注意对旧模板的挑选和修补。

穹顶板底模拆除，因穹顶受力复杂且跨度较大，应在混凝土强度大于设计强度75%以后方可经底模移除[3]。

4施工效果

4.1经济效果

本工程模板背楞使用的都是工程剩余的短木方小料拼接而成，弧形模板采用的也是主体施工阶段剩余的竹胶板边角料拼接起来的，混凝土浇筑完后拆下的弧形肋等材料也可裁剪修整后用在其他结构的支模，这样做可大大节约材料成本。

本方案支模工艺操作简单，施工速度快，与普通平板支模相比只是多出了使用弧形肋定型这一道工序，其余工序均基本类似，工人易学易懂，劳动强度低，节约人工成本，加快了工程进度。

4.2社会和环保效果

本方案能有效利用主体结构施工中剩余的模板边角料及短木方小料，避免裁剪大块模板造成浪费，一定程度上增加了材料的周转率，符合绿色施工新理念要求[4]。

4.3质量效果

用此方法支设的穹顶几何尺寸完全符合设计要求，内膜拆除后未出现露筋、蜂窝等质量缺陷，混凝土表面圆滑平整，质量达到既定目标。

4.4安全效果

由于方案选择合理，施工方法简单易行，整个模板支撑体系安全稳定，施工过程中未发生任何安全事故

5结语

实践表明该方法工艺操作简单，施工速度快，与普通平板支模相比只是多出了使用弧形肋定型这一道工序，其余工序均基本类似，工人易学易懂，劳动强度低。同时，本工程模板背楞使用的都是工程剩余的短木方小料拼接而成，弧形模板采用的也是主体施工阶段剩余的竹胶板边角料拼接而成，废物利用经济效果明显。

参考文献

[1] 何晗芝，武明宇，邓铁军.特莱姆森万丽酒店半球形混凝土穹顶施工技术[J].施工技术，2011，40（16）：61-64.

[2] GB50666-2011.混凝土结构工程施工规范[S].北京：中国建筑工业出版社.

[3] GB50204-2002（2010版）.混凝土结构工程施工质量验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社.

[4] GB/T50640-2010.建设工程绿色施工评价标准[S].北京：中国计划出版社.

收稿日期：2020-12-02

作者简介：程寅雪（1986—），男，北京人，本科，工程师，研究方向：土建施工。

Study on Formwork Erection Technology for Control Tower Dome Roof of Mwanza Airport in Tanzania

CHENG Yinxue

（Beijing Urban Construction Yatai Construction Group Co.， Ltd.， Beijing  100013）

Abstract： Dome roof is favored by designers all over the world because of its reasonable structural stress and smooth appearance. It is mostly used in industrial and civil buildings. However， compared with plane formwork， dome formwork has a three-dimensional change in space， so how to accurately determine the position and ensure the forming rules of arc surface formwork is the difficulty of dome formwork. Taking the roof formwork of the control tower dome of Mwanza airport as an example， this paper mainly introduces the formwork technology of the dome roof. In order to solve the problem of supporting formwork for the arc-shaped bottom plate of the dome， CAD software was used to pick up the key data of arc length， diameter， height and radius of the dome in the electronic drawing. The arc rib was set out according to the corresponding size on the spot to assist the dome shaping. The arc rib was filled and fixed in different regions， and the short square timber and steel pipe frame were used as the support system under the formwork. The practice shows that this method has the advantages of simple operation， fast construction speed and good concrete forming effect.

Key words： dome; formwork; control tower; formwork support