建筑施工QC小组工业厂区一期工程双曲面模板施工工艺攻关成果汇报

玛丝菲尔工业厂区一期工程双曲面模板施工工艺攻关发布人:唐兵王爱军一、工程概况二、QC小组简介三、选择课题四、设定课题目标五、提出方案，确定最佳方案六、将方案具体化，制定对策七、方案实施过程八、效果检查九、巩固措施和推广十、今后打算

目录玛丝菲尔工业厂房工程位于深圳市宝安区龙华街道大浪服装工业园内，总建筑面积100310㎡。其中一期工程总建筑面积40233㎡，包括1＃厂房、2＃厂房及中间公共交通塔，地下一层、地上六层，高度23.60M。主体结构形式为钢筋混凝土框架－剪力墙结构，层高4.0m。该工程1#、2#厂房立面四周及屋面均由形似树叶的双曲面混凝土薄壳结构围护，其中1-13#叶片沿1#、2#厂房两侧对称布置，共52个；14#叶片位于1#、2#厂房端部，15#叶片位于1#、2#厂房屋面，每栋各一个。

14#叶片15#叶片1-13#叶片交通塔第一部分、工程概况

1-13#叶片

14#叶片15#叶片交通塔立面1-13#叶片双曲面砼板厚120mm，由墙裙、马鞍形下双曲面、竖向面板、侧板及水平楼板围护组成的空间壳体结构。

14#叶片由叶柄（壁厚400mm）、300mm厚双曲面下叶板、200mm厚竖隔板、200mm厚双曲面上叶板及水平楼板组成空间壳体结构。15#叶片由200mm厚双曲波浪形板及拱梁、拱墙组成。交通塔由300mm壁厚变径双曲筒体、W形宽扁梁板、马鞍形牛腿悬挑连廊、顶部双曲叶板、穹顶板组成。第二部分、QC小组简介小组名称玛丝菲尔工业厂房QC小组成立时间2010.03.10小组类型创新型活动时间2010.03.10-2010.09.30注册时间2010.03.10注册编号20100310活动频率2010.03.10-2010.04.10每2天一次2010.04.10-2010.10.30每2周一次平均受教育时间60小时课题活动次数24序号姓名性别年龄职务职称组内职务组内分工1唐

兵男38项目经理高级工程师组

长组织策划2王爱军男36技术负责人高级工程师副组长组织实施成果总结3张进军男32施工员工程师组

员施工组长4刘

彬男35测量员工程师组

员测量放线5刘荣亮男25测量员助理工程师组

员测量放线6朱晨亮男25资料员助理工程师组

员资料收集7张长雨男46木工工长助理工程师组

员施工操作8夏礼明男48质检科长高级工程师组

员质量检查9周启太男29公司技术处工程师组

员质量检查10马尚善男29公司技术处工程师组

员技术支持11吴碧桥男38总工程师高级工程师顾问技术指导12朱国梁男59副总工教授级高工顾问技术指导第三部分、选择课题1、本工程结构造型奇特，社会影响大，设计标准高，质量要求严格，工程质量目标高；2、本工程双曲面模板施工面积大、难度大，我公司在此方面无施工经验，且在国内未找到类似工程可供借鉴；3、双曲面薄壳结构模板施工与普通结构模板施工工艺、技术要求、质量检查控制方法不同，且本工程中双曲面结构体量较大，外型变化较复杂，无法采用定型预加工木(钢)模板；（一）问题的提出（二）课题确定因此项目部必须通过QC小组活动，研究双曲面结构模板新型施工工艺，并确定小组课题“双曲面薄壳混凝土结构模板施工工艺攻关”，希望通过此次ＱＣ小组活动，为双曲面模板的施工积累经验，出色地完成玛丝菲尔工业厂区一期工程。第四部分、设定课题目标及可行性分析1、确定目标1）.研究制定出切实可行、科学合理的双曲面现浇混凝土薄壳结构模板施工工艺，最大限度地利用现有资源，减少投入，降低成本；2）.保证模板支撑体系具有足够的强度、刚度，拼缝严密平整，无漏浆现象，保证混凝土成型观感顺滑；实体尺寸允许误差10mm，实测合格率88％以上，最大偏差控制在20mm以内，减少因结构成型尺寸误差造成的返工；3）确保主体结构工程施工进度，按业主要求2010年10月30日完成所有双曲面结构；4）积累双曲面模板施工技术经验，并进一步完善形成工法，为企业创造更好的社会效益和经济效益。2、目标可行性论证1、有利条件：1）根据本工程的结构特点，先施工厂房主体框架结构，再施工四周的叶片结构，厂房主体框架结构已于2010年1月施工完成，这样为四周双曲面叶片结构的测量定位、模板施工操作、支撑加固的稳定提供了有利的空间和安全条件；2）、设计师提供了利用solidworks软件建立的模型，我司聘请了精通solidworks软件的专业工程师，运用solidworks软件分析叶片各个双曲面的特点，截取所需的任何截面的剖面图，同时可利用软件生成每个曲面的双曲面网格线，从而实现能完全依据solidworks模型指导施工；3）本小组技术力量强干，集我公司技术骨干，并得到了公司技术处和总工程师的技术指导和大力支持；4）我项目部有技术精湛的专业技术能力强的木工施工班组，能够满足施工现场木工制作及安装的需要。2、不利条件：1）工期紧迫；2）没有同类工程的施工经验。综合以上情况，经过客观分析，本小组一致认为：目标完全能够实现第四部分、设定课题目标及可行性分析第五部分、提出方案，确定最佳方案（一）方案的提出3月11日，围绕课题，小组成员对其本工程双曲面模板施工工艺进行专项讨论，围绕如何合理利用solidworks软件的强大功能，从支撑的形式的布置方式、主次楞、模板铺设方法的角度出发，主要提出三种方案：方案1：平面法。利用solidworks软件分析各个曲面特点，根据双曲面曲率大小，在误差许可范围内，将曲面细分内为若干个尽可能大的平面，用若干斜面组合形成曲面模板的施工方法完成曲面造型。

第五部分、提出方案，确定最佳方案方案2：截面法。利用solidworks软件，主次楞采用截面法，面板沿曲面轮廓方向铺设。根据支撑间距要求，利用solidworks软件模型，截取所需要的两个垂直方向的纵横向竖向剖面图，转换成AutoCAD图纸，根据截面图纸制作每个剖面的弯曲钢管作为主次楞，主次楞架立定位固定后形成曲面轮廓，在次楞上沿不确定方向铺设面板。方案3：网格法。充分合理利用solidworks软件，主次楞、面板均采用网格母线法，沿网格线方向架立和铺设。运用solidworks软件分析叶片各个双曲面的特点，通过软件生成曲面网格线，获取相关三维数据信息，确定曲面的定位方法。根据solidwork模型，确定曲面边线角点，根据曲面表面生成的网格线，布置主楞、次楞，面板沿网格直线铺设。双曲抛物面网格线如下图所示：第五部分、提出方案，确定最佳方案（二）方案的分析、评估及选定1、方案一的分析论证方案一采用平面法，通过solidworks软件将复杂的曲面分为若干个较大的平面，控制每个平面内的曲面弧形高度不大于20mm，此方法能够完成曲面结构的施工。但此方案曲面的定位误差较大，结构的成型观感较差，因为曲面的变化较大，各个平面大小不一，支撑较难以设置且整体性差，不满足此次QC活动确定的目标要求，经小组讨论一致认为不采用此方案。2、方案二的分析论证方案二采用截面法，根据曲面底部支撑间距，在solidwork模型上取曲面两个互相垂直方向的剖面，在地面对剖面线进行放样，利用钢管弯制出主次楞，根据各个截面的定位位置，搭设排架，架立主次楞钢管，形成双曲面的骨架，在钢管上铺设短木方及面板，面板铺设时找准方向沿曲面弧形铺设。此方案采用主次楞钢管支撑方法，传力比较明确，制作钢管主楞能较好的控制曲面的尺寸，但需要弯制钢管的工作量较大，且在曲线主次楞上铺设木方、模板时不能与钢管曲线很好吻合，不能很好的满足曲面精度的要求。经过QC小组研究分析，从质量、经济等角度出发，项目部、公司一致认为此方案技术准备和现场工作量较大,没有利用双曲面的特点，只适用于不具有双曲面特征的一般曲面的施工，确定不优先采用此方案。第五部分、提出方案，确定最佳方案3、方案三的分析论证方案三采用网格线法,很好的利用了双曲面的特点,运用solidworks软件分析叶片各个双曲面薄壳的特点，通过软件生成曲面网格线，获取相关三维数据信息，确定曲面的定位及模板支撑体系布置方法。利用solidworks软件分析各部位曲面设计时的形成方法，发现本工程中曲面大致可分为两种类型：一种是具有双直线网格的曲面，另一种是不具有双直线网格，但有一个方向是直线的曲面。其中1#、2#厂房中的1-14#叶片以及交通塔绝大部分曲面都是双直线网格曲面,如下图所示：第五部分、提出方案，确定最佳方案solidworks软件生成1-14#叶片双直纹曲面示意图

第五部分、提出方案，确定最佳方案solidworks软件生成交通塔双直纹曲面示意图

solidworks软件生成15#叶片单直纹曲面示意图

序号模板支设方案分析其优(缺)点方案选择1平面法⑴能完成曲面结构的施工，但各个平面相互独立，支撑设置稳定性差；⑵曲面成型误差大，不顺滑，观感较差。不采用2截面法⑴现场制作弯曲钢管的工作量大，且钢管一次性投入无法重复利用；⑵铺设木方及面板方向掌握不准，不能相互很合吻合，曲面成型质量不高；⑶经济性不好。不宜采用3网格法⑴网格线提取符合曲面形成的原理；⑵曲面定位准确，能保证面板形状流畅；⑶适用范围具有局限性，适用于双直纹曲面.优先采用第五部分、提出方案，确定最佳方案（三）、确定最佳方案通过对比分析，方案三的网格线法更加科学合理，能够满足双曲面模板支撑和成型质量的更高的要求，为首选方案。结合本工程各种叶片结构曲面的特征，最终确定采用如下方案：(1)当曲面具有双直纹曲面特点时，采用网格线法；(2)当曲面为单直纹曲面（15#叶片）或曲面结构需要按楼层分层进行施工时（如交通塔、1-13#叶片竖向侧板、14#叶片顶面曲板），采用网格法和截面法相结合的方法，其截面图如下图所示：第五部分、提出方案，确定最佳方案利用solidworks软件截取的不同部位曲面截面示意图

1-13#叶片

14#叶片

交通塔

与一般普通结构的木模板施工不同，双曲面结构模板方案应重点解决双曲面外部成形观感质量问题，需要从双曲面定位、支撑体系、模板拼装等方面入手，达到协调统一。3月12日QC小组活动采用系统图进行与质量有关因素的分析，归纳如右图所示：1、方案的具体分析第六部分、将方案具体化，制定对策2、制定对策表：3月13日，小组经进一步讨论，针对10个影响因素制定对策表。序号要求对策目标措施完成时间负责人1深化设计学习培训正确理解掌握软件1、请设计师作设计交底；2、聘请专业软件工程师指导；3、专人负责；2010.3唐兵王爱军2技术交底实物交底明确做法1、实物样板交底2、模型演示2010.4唐兵王爱军朱晨亮3精确测量专业测量定位准确安排专职测量人员；加强检查复核；2010.3～2010.10刘彬刘荣亮周启太4支撑合理优化统一符合曲面原理1、编制方案，计算支撑间距；2、支撑立杆布置位置测量定位；2、按网格特征布置；2010.3～2010.10张进军刘彬张长雨5支撑稳定方案实施安全稳定编制方案,高支模专家论证按方案实施2010.3～2010.10王爱军马尚善张长雨6模板拼装网格控制符合曲面原理1、沿曲面网格原理拼装2、部分曲面模板预拼装后吊装2010.4～2010.10张长雨周启太夏礼明7曲面顺畅宽度拼缝面板宽度合适拼缝严密1、减少面板宽度2、根据曲面曲率变化情况调整3、拼缝高差、宽度符合要求2010.4～2010.10张长雨周启太夏礼明8钢筋成型合理布置满足受力和曲面形状要求1、钢筋沿网格线布置2、控制钢筋保护层厚度3、控制钢筋高度2010.4～2010.10王爱军卞永东刘彬9浇筑质量改进工艺成型密实表面顺滑1、混凝土原材料、配合比合理2、振捣密实，厚度及标高控制2010.4～2010.10王爱军张进军刘彬10检查复核专职检查发现问题及时整改1、各工序安排专人跟踪检查2、发现问题及时整改2010.4～2010.10夏礼明周启太第六部分、将方案具体化，制定对策第七部分、方案实施过程实施一、请设计师进行交底，聘请专业软件工程师指导，专人负责现场施工图的深化设计，由唐兵、王爱军负责实施。2010年3月15日,组长唐兵与建设单位沟通，请新西兰设计师Fred先生亲临我司项目部做设计交底。3月20日，Fred先生在玛丝菲尔一期项目部会议室，就本工程曲面造型结构的设计理念、设计基本原理、质量要求等作了形象生动的交底。Fred先生利用模型演示了双曲抛物面、双曲筒体曲面的直线网格原理，使参加人员对双曲面的特点有了更加直观的理解。项目部配置电脑及软件，聘请精通solidworks软件的专业工程师对小组成员进行软件操作指导。实施效果：通过学习小组成员掌握了如何利用solidworks软件提取曲面的截面图、剖面图、生成曲面网格线、提取点的坐标等基本操作，能够利用solidworks软件进行现场施工图的深化设计。实施二：1-13#叶片数量多，形状相似，大面积施工前先做9#叶片11.8m标高以下部分的实物样板，并按实物样板对操作工人进行交底，由王爱军、张长雨、马尚善、周启太负责实施。选择具有代表性的9#叶片11.8m标高以下部分做1：1实物样板模型，先按厂房实际层高、柱距尺寸施工一跨三层的框架结构，按拟定的各项措施，完成实物样板模型的施工，通过模型的施工进一步摸索和完善施工工艺，为大面积的施工总结经验。实施效果：实物模型及现场实物样板先后通过了业主及设计师的检查验收。第七部分、方案实施过程实施三：确定测量定位方案，专职测量人员负责，由张进军、刘彬、刘荣亮、周启太负责实施。张进军负责编制该工程叶片测量定位方案，根据方案确定叶片坐标定位方法，并将叶片坐标与建筑轴线建立对应关系，确定曲面边线角点的三维坐标，由刘彬、刘荣亮利用全站仪负责测量工作，提高测量精度控制标准，周启太负责复核，保证准确无误。对于1-13#叶片底部挑出部位双曲面定位点（点1～点5），转换为与建筑轴线之间的定位尺寸，如下图所示。第七部分、方案实施过程对于1-13#叶片竖向侧向曲面定位，则先通过截面法进行空间定位，通过solidworks软件按一定间距截取平面图，转换成与建筑轴线之间的定位关系，如下图所示：根据水平截面图制作面板轮廓定位模板，根据各个截面的定位图进行控制截面的定位，根据曲面边缘线进行模板放样，确定曲面竖向边缘模板位置。实施效果：通过认真实施测量定位方案，提高了定位精度，验收合格率100%。第七部分、方案实施过程实施四：合理设置模板支撑体系，准确布置支撑立杆及主次楞，由张进军、王爱军、张长雨、刘彬、刘荣亮负责实施。张进军编制叶片模板方案,根据方案中支撑立杆的间距，利用solidworks软件生成双曲面网格线（网格线水平投影的间距不大于模板方案中立杆间距要求），提供相关数据网格线的交点即为立杆布置位置，立杆高度根据软件提取的三维坐标数据预先进行控制,由刘彬、刘荣亮根据网格交点坐标在地面进行网格线的测量放线，张长雨负责按网格交点进行立杆搭设的点位控制。第七部分、方案实施过程15#叶片为单直纹曲面，根据模板方案中支撑立杆要求，通过solidworks软件沿曲面纵向每隔1m截取剖面图，转成CAD图，制作曲线钢管主楞，如下图所示：第七部分、方案实施过程支撑立杆设置完成后，沿网格线或截面方向布置曲线钢管主楞，沿网格线方向布置次楞，由张长雨负责现场实施，如下图所示：实施效果：模板支撑系统设置合理，支撑稳定，未发生异常现象。第七部分、方案实施过程实施五：编制高大模板工程专项施工方案，通过专家论证后进行施工，由王爱军、马尚善、张长雨、周启太负责实施。14#叶片为双曲面拱形结构,中间部分为上下双层双曲面围成的空间结构,落地一端为由上往下逐渐变粗、由实心变成空心的椭园形柱(叶柄),另一端与厂房主体建筑相连。下层双曲面拱壳的最高点距地面高度为8m，叶柄实心体段位于拱最高点位置，最大截面为1300×3400mm,底部距地面高度为8m。第七部分、方案实施过程2010年3月22日,在玛丝菲尔工地会议室组织了本工程叶片高支模施工方案专家论证会，14#叶片下部曲面板及中间叶柄支撑立杆间距根据所在部位荷载大小分别按800*800、800*400、400*400、200*400间距，双曲面板底立杆沿网格线方向搭设。实施效果：高大模板支撑系统于7月20日通过了联合检查验收,混凝土于7月22日顺利浇筑完成。第七部分、方案实施过程实施六：曲面面板铺设沿网格线方向铺设，部分小型曲面模板采用预拼装，由张长雨、夏礼明、周启太负责实施。实施效果：所有曲面模板支设均满足网格法原理，拼缝严密。第七部分、方案实施过程实施七：根据曲面的曲率选择合适的面板宽度，保证模板曲线顺畅，拼缝严密。由张长雨、夏礼明、周启太负责实施。曲面面板采用50-100mm宽的模板条进行铺钉,板条铺钉前先检查木方次楞沿网格线铺设方向是否通顺,并进行调整,从而保证板条铺钉时都能与木方表面紧贴,接缝高差满足要求。实施效果：曲面模板严格按方案实施，拼缝严密，曲线顺畅。第七部分、方案实施过程实施八：钢筋布置遵循曲面形成原理,沿曲面网格直母线方向绑扎曲面钢筋网。在模板上按一定间距弹出网格线，钢筋沿线方向均匀布置。上下层钢筋之间垫钢筋马凳，保证板筋有效高度。由王爱军、卞永东、刘彬负责实施。实施效果：钢筋绑扎满足设计要求，保证了曲面成型质量要求。第七部分、方案实施过程实施九：通过优化混凝土配合比设计、混凝土浇筑工艺和养护技术，解决竖向、斜向、水平方向、超长曲面薄板混凝土浇筑、裂缝控制的难题，混凝土观感达到预期效果。由王爱军、夏礼明、周启太负责实施。1-13#叶片竖向曲面薄壳厚度仅120mm，配双层双向钢筋网φ10@150，钢筋较密，为便于混凝土浇筑，保证混凝土浇筑密实，对混凝土的配合比进行优化，采用粒径5-10mm碎石，浇筑时采用塔吊吊运料斗下料至溜槽浇筑，Φ30小直径插入式振动棒进行振捣，混凝土内掺入2.3%禹克牌YK-SP高效缓凝减水剂，坍落度180-200mm，水灰比0.58。14#叶片曲面坡度变化较大，对于边缘部位角度大于45°的曲面板按墙混凝土的浇筑方法进行浇筑；中间部位曲面坡度小于25°，仅支设底模单面模板，按一般梁板浇筑，混凝土配合比设计坍落度为140mm，砼浇筑前沿坡面按1.5～2m间距拉出曲面直母线网格线，在网格线的交点部位的板筋上焊接垂直于坡面的Φ12短钢筋头，用红油漆标出距板面200mm高的控制点，便于砼浇筑找坡时控制板面高度。第七部分、方案实施过程对于坡度在25°～45°之间的部位，采取支设双面模板、留浇筑槽方法施工，采用人工振捣和机械振捣相结合的方式，砼坍落度控制在160-180mm，砼从浇筑槽下料后，采用振捣棒从预留的下料槽斜插入下层混凝土中进行振捣，并配合人工采用“Z”字形钢筋插扦进行检查和人工插捣。第七部分、方案实施过程15#叶片为水平方向单直纹曲面，曲面板长度92.5m，未设置后浇带，一次浇筑完成。采用汽车泵浇筑，在保证砼的泵送要求条件下尽量减小砼的坍落度，泵送至坡面后的砼坍落度不大于140mm，为阻止砼沿坡面向下流淌，沿坡面从下至上每隔1.5m设置一道钢丝截流网（15×15mm钢丝网，用扎丝固定于曲面板双层钢筋之间），对坡面进行分块浇筑振捣，降低砼的重力下坠，便于振捣和收平，从而保证砼的成型质量。砼面的标高通过坡面钢筋头上的标高标记点拉成的200mm高网格线进行多方向控制，拉网格线检查曲面成型是否通顺，在砼凝结至人踩上去有脚印但不下陷时，用铁抹子抹压第二遍，第三遍收光在砼终凝前且抹压时没有抹纹时进行，混凝土终凝后覆盖草帘专人及时进行淋水养护14天。

实施效果：通过采取一系列措施，有效解决了超长现浇曲面薄板结构的裂缝控制难题，混凝土曲面成型光滑平顺，观感效果好。第七部分、方案实施过程实施十：施工过程中专职质检员对双曲面模板每个部位进行尺寸复核和模板质量的检查，及时发现问题并进行整改，由夏礼明、周启太、张长雨、卞金喜负责实施。实施结果：质检员跟踪检查，整改验收合格率1