工程建设公司QC小组双曲面叶片状现浇砼薄壳结构技术研制与应用成果汇报书

PAGEPAGE25双曲面叶片状现浇砼薄壳结构技术研制与应用成果总结：XXXXXX省XX建设股份有限公司XX公司XX工业厂房QC小组二〇XX年五月目录TOC\o"1-1"\h\z\u一、工程概况 2二、QC小组简介 4三、选择课题 5四、设定目标 6五、提出各种方案，并确定最佳方案 7六、将方案具体化，制定对策 10七、对策实施过程 12八、确认效果 21九、标准化 23十、总结及今后打算 24双曲面叶片状现浇砼薄壳结构技术研制与应用XX省XX建设股份有限公司XX公司XX工业厂房QC小组一、工程概况XX工业厂房工程位于XX市XX区龙华街道XX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、3.8m。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。1-13#叶片曲面砼板厚120mm，由墙裙、马鞍形下双曲面、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厚下叶板、200mm厚竖隔板、200mm厚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。14#叶片15#叶片14#叶片15#叶片1-13#叶片交通塔图11#厂房及交通塔模型图21-13#叶片图314#叶片图415#叶片图5交通塔立面二、QC小组简介由于该工程除厂房主体结构外的1-15#叶片、交通塔及其他构件均为现浇混凝土双曲面薄壳结构，模板支设难度较大，且工作量较大、工期要求紧，在施工中需要制定科学、可靠、经济的方案并实施，以确保双曲面模板的施工质量、安全和工期。故在工程开工之初，本公司就成立了XX项目双曲面模板QC小组。其小组基本情况如下表（表1）：QC小组成员一览表表1小组名称XX工业厂房QC小组成立时间XX.03.10小组类型创新型活动时间XX.03.10-XX1030注册时间XX.03.10注册编号XX0310活动频率XX.03.10-XX.04.10每2天一次XX.04.10-XX.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男38项目经理高级工程师组长组织策划2XX男36技术负责人高级工程师副组长组织实施成果总结3男32施工员工程师组员深化设计4男26施工员助理工程师组员深化设计5男35施工员工程师组员测量组长6男25施工员助理工程师组员测量放线7男25施工员助理工程师组员测量放线8男46木工工长助理工程师组员施工操作9男42钢筋工长助理工程师组员施工操作10男29公司技术处工程师组员质量检查11男29公司技术处工程师组员技术支持12男29公司技术处工程师组员技术支持13男38总工程师高级工程师顾问技术指导制表：朱晨亮复核：XX日期：XX年03月10日三、选择课题1、选题理由理由1：本工程主体结构四周均为双曲面薄壳混凝土装饰性结构，曲面造型复杂，双曲面模板展开面积约4.5万平方米，模板工程的施工质量是决定结构成型质量的关键因素，也是迫切需要解决的技术难题。理由2：业主高度关注本工程，聘请新西兰顶级设计师设计，设计标准高，对混凝土成型质量提出高标准要求，曲面结构的施工质量必须得到设计师认可后方可大面积展开施工。理由3：本工程中双曲面薄壳结构模板工程的施工图纸需要施工方进一步深化设计，以满足工程施工的需要。2、确定课题选择“双曲面叶片状现浇砼薄壳结构技术研制与应用”作为研究课题，探索一种先进科学、操作性强的新型双曲面模板施工方法，创造良好的经济、社会效益。四、设定目标确定目标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，确保所有曲面结构一次成功,避免返工；2、保证模板支撑体系具有足够的强度、刚度，拼缝严密平整；结构成型观感顺滑，实测合格率90％以上。3、确保主体结构工程施工进度，按业主要求XX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。（二）实现目标的有利条件1）现场有利条件：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XX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；图6厂房主体框架结构先施工完成2）、软件技术支持：设计师提供solidworks软件模型，我司专业人员通过培训已能熟练运用solidworks软件，成立了深化设计小组，进一步进行深化设计，建立本工程所有双曲面薄壳构件的仿真三维模型，指导施工。（注：Solidworks是法国达索系统(DassaultSystemesS.A)的三维机械设计软件，主要应用范围涉及航空航天、汽车、机械、造船、通用机械、医疗器械和建筑等诸多领域）3）人力、财力保证：本工程为公司重点工程，项目部配备了强有力的管理班子，具有丰富的施工经验和较强的技术能力。业主高度重视本工程，提供专项经费支持施工企业进行新技术的研发。五、提出各种方案，并确定最佳方案（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，运用头脑风暴法，主要提出四种方案：方案1：预制拼装法将双曲面薄板结构按楼层、部位分成若干个小块，在地面进行预制，再吊装拼合，组成双曲面结构。方案2：定型模板法根据双曲面外部形状，在加工棚分块制作定型模板，现场组装完成曲面模板施工。方案3：木模散装(截面)法根据支撑间距要求，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，在次楞上铺设面板。图7方案三图示方案4：木模散装(网格)法运用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8所示：图8方案四图示方案的分析、评估及选定针对提出的四种方案，小组成员从“可操作性、质量、安全、工期、经济性”五项指标的实现情况进行对比分析，并按由高至低打分（最高分4分，最低分1分），同时确定各项指标的权重分别为：0.25、0.25、0.2、0.15、0.15。各方案的比选如下表：方案比选评价表表2评价项目权重得分方案一(预制拼装法)方案二（定型模板法）方案三（木模散装截面法）方案四（木模散装网格法）可操作性0.25先制作模板再预制吊装工序繁琐操作性较差工序较繁不易定位操作性差制作弯曲钢管工作量大，操作性不好所有杆件支撑均为直线，操作方便得分：1得分：2得分：3得分：4质量保证0.25节点构造质量不易保证，整体性差模板拼装不易加固影响质量木枋与钢管不能较好吻合，影响成型观感符合曲面原理能保证质量得分：1得分：3得分：2得分：4安全保证0.2吊装工作量大，构件重，安全控制难度大吊装工作量大，构件轻，支撑布置较难，安全性差木模散装，构件小，安全易保证脚手架搭设方便，有可靠支撑，安全能保证得分：1得分：2得分：3得分：4工期保证0.15工序多，影响因素多，进度较慢工期240天模板制作量大，部分模板周转两次工期240天制作弯曲主楞，周转使用，进度较慢工期220天可全面展开，同时施工，加快进度工期200天得分：1得分：2得分：3得分：4经济性0.15人工费：900万元材料费：320万元合计：1170万元人工费：750万元材料费：200万元合计：950万元人工费：750万元材料费：280万元合计：1030万元人工费：720万元材料费：260万元合计：980万元得分：1得分：4得分：2得分：3综合得分0.25×1+0.25×1+0.2×1+0.15×1+0.15×1=10.25×2+0.25×3+0.2×2+0.15×2+0.15×4=2.550.25×3+0.25×2+0.2×3+0.15×3+0.15×2=2.60.25×4+0.25×4+0.2×4+0.15×4+0.15×3=3.85制表人：XX时间：XX.03.12由上表可知，方案4的“可操作性、质量、安全、工期、经济性”五项指标都能较好的满足，综合得分最高，说明应优先选择方案4。（三）、确定最佳方案通过对比分析，方案4的网格线法更加科学合理，能够满足质量、安全、经济性等各方面的要求，为首选方案。结合本工程各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；本工程中的1-14#叶片以及交通塔大部分曲面都是双直线网格曲面,如图9～11所示：图9solidworks软件生成1-14#叶片双直纹曲面示意图例一图10solidworks软件生成1-14#叶片双直纹曲面示意图例二图11solidworks软件生成景观塔双直纹曲面示意图例(2)当曲面为单直纹曲面（15#叶片），采用网格法和截面法相结合的方法，其截面图如下图所示：图12solidworks软件生成15#叶片网格线图13利用solidworks软件截取的15#叶片截面示意图六、将方案具体化，制定对策1、方案的具体分析3月13日,小组成员认真分析了采用双曲面混凝土结构模板“网格法施工工艺”的各方面的影响因素，并提出以下几个方面的问题：1）、网格法施工要求提供相关三维数据，一般的平面、立面、剖面图纸不能很好表达双曲面设计意图，需要借助电脑三维模型演示、实物模型展示等方法加深对曲面结构的理解,并完善相应的施工图；2）、因为没有类似工程的经验可供借鉴，且设计师对曲面结构的成型尺寸精度要求较高（允许误差10mm），为了达到设计师的要求，保证实体施工一次施工成功，必须进行工艺试验，摸索施工经验。3）、操作人员对网格法施工不了解，必须做好技术交底工作，将双曲面模板施工工艺的施工步骤一一明确，确保每个曲面结构都达到设计要求。3月14日,QC小组召开专题技术会议，通过认真研究,确定了双曲面的施工的具体的工艺流程:(1)、双直纹曲面施工流程:建立solidworks三维模型→利用三维软件模型生成曲面网格线、提取三维定位数据→双曲面网格投影线测量定位→按地面网格线交点搭设钢管排架至曲面底部控制标高→曲面边线主楞→架设板底钢管主楞、木方次楞→铺设面板→检查验收→钢筋绑扎→支侧板面模板、加固→检查验收→浇筑混凝土。(2)、单直纹曲面施工流程：建立solidworks三维模型→利用三维软件进行曲面图纸深化（网格图、截面图）→制作曲线钢管主楞→曲面定位放线→搭设钢管排架至控制标高→固定曲线主楞→固定板底木方（钢管）次楞→铺设面板板条→检查验收→钢筋绑扎→支侧板面模板、加固→检查验收→浇筑砼。根据具体的施工技术流程，QC小组从双曲面定位、支撑体系、模板拼装、人员因素等四个方面入手进行模板施工质量有关因素的分析，并绘制成系统图，如下图14所示：定位尺寸方法正确理解模型深化设计双曲面定位现场操作准确精确测量布置符合原理支撑体系支撑稳定性模板拼装方向符合曲面原理双曲面成型质量及观感模板拼装模板曲面顺畅缝隙严密技术要求技术交底掌握要点人员工作程序检查复核图14系统图制图：XX日期：XX年3月14日2、制定对策根据系统图，小组经进一步讨论，针对8个方面的因素制定了详细的对策，明确了各项目标和实施措施，安排专人负责实施（见表3）。对策表表3序号要求对策目标措施完成时间负责人1深化设计学习培训理解设计原理熟练掌握软件1、请设计师作设计交底；2、聘请专业软件工程师指导；3、专人负责深化设计；XX.32技术交底实物交底明确做法掌握要点设计满意1、施工实物模型，确认工艺可行；2、施工实物样板,进行样板交底；XX.43精确测量专业测量定位准确误差小于3mm安排专职测量人员；加强检查复核；XX.3～XX.104支撑合理优化统一符合曲面原理方便操作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；XX.3～XX.105支撑稳定方案实施支撑安全稳定编制方案,高支模专家论证；按方案实施XX.3～XX.106模板拼装网格控制模板拼装符合曲面原理1、沿曲面网格原理拼装；2、部分曲面模板预拼装后吊装；XX.4～XX.107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；XX.4～XX.108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。XX.4～XX.10制表人：XX日期：XX.03.14按上述对策，报经领导批准后，小组成员分工实施。七、对策实施过程实施一、聘请设计师交底，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XX、XX、张进军负责实施。XX年3月15日,组长XX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XX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。图15设计师Fred先生演示双曲面网格模型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，通过学习小组成员基本掌握了如何利用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，由XX、张进军、施高成负责利用solidworks软件进行现场施工图的深化设计。图16solidworks软件操作界面实施效果：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，QC小组技术人员能够利用solidworks软件进行现场施工图的深化设计。实施二：在现场空地施工一个9#叶片的1：1实物模型进行工艺可行性试验，确认方法可行后，总结施工技术流程,大面积施工前先进行7#、8#叶片实物样板的施工，按实物样板对操作工人进行交底，由XX、XX、张长雨负责实施。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模型。按厂房实际层高、柱距尺寸施工一个三层的框架结构，按拟定的各项措施，选择具有代表性的9#叶片11.8m标高以下部分做1：1实物模型，通过模型的施工摸索工艺及技术改进,总结出了详细的施工操作步骤及技术要点,形成书面技术交底。图17前期施工的9#叶片实物模型在大面积施工前，先施工7#、8#叶片实物样板,经验收确认完全达到预期质量要求，从而展开大面积的施工。图18先施工的7#、8#叶片实物样板实施效果：通过实物模型的施工,确认了施工方案的可行性,并在此基础上提出了改进措施,现场施工的实物样板,达到了预期质量要求和实物样板交底的目的。XX年7月5日,业主、监理及设计师Fred先生对实物样板进行了质量实测检查，实测数据为最大尺寸偏差6mm，达到了设计师的要求。图19设计师Fred先生现场检查7#、8#叶片实物样板实施三：确定测量定位方案，专职测量及检查人员负责，由刘彬、刘栋、周起太负责实施。刘彬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，由刘栋、朱晨亮利用全站仪负责测量工作，提高测量精度控制标准，周起太负责复核，保证准确无误。对于1-13#叶片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。图20双曲面定位点示意图一对于是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：图21双曲面定位点示意图二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。图22双曲面截面定位控制实施效果：通过认真实施测量定位方案，提高了定位精度，测量误差控制在3mm以内,达到了预定要求。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XX、张长雨、刘彬负责实施。XX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,由刘彬栋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。图23双曲面网格线及立杆定位示意图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：图2415#叶片立杆定位示意图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21～24所示：图251-13#叶片主次楞布置图图2614#叶片主次楞布置图图27交通塔主次楞布置图图2815#叶片主次楞布置图实施效果：模板支撑系统设置合理，支撑宾固稳定，未发生变形。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XX、马尚善、张长雨负责实施。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。图2914#叶片高支模部位剖面示意图XX年3月22日,在XX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，双曲面板底沿网格线方向搭设。图3014#叶片高支模排架搭设示意图图3114#叶片叶柄及曲板底部排架搭设图实施效果：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。实施六：曲面面板及加固木方、钢管主次楞沿网格线方向铺设，部分小型曲面模板采用预拼装，由张长雨、夏礼明、周起太负责实施。图321-13#叶片底部双曲面模板图331-13#叶片立面双曲面模板图3415#叶片曲面模板图35现场预拼装模板实施效果：所有曲面模板支设均满足网格法原理，拼缝严密。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、周起太负责实施。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。图36模板按网格线拼装图37模板拼装严密实施效果：曲面模板严格按方案实施，拼缝严密，曲线顺畅。实施八：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、刘彬、周起太负责实施。图38施工过程中检查复核实施结果：QC活动小组质检员对所有工序进行跟踪检查，严把质量关，发现问题及时反馈，整改验收合格率100%，保证了工程质量。八、确认效果1、质量方面通过实施各项对策措施，双曲面模板的施工质量得到了有效保证，模板拆除后混凝土成型观感良好，曲面顺滑，取得令人满意的效果。图39曲面混凝土结构实物照片QC活动实施过程中，我们对1-15#叶片的实体进行了实测检查，主要检查结构的轴线位置、构造线方向平直度、尺寸偏差（允许偏差均为10mm），实测检查记录汇总如下表（表4）:实测检查记录表表4序号检查时间部位检查点数合格点数合格率1XX.6.297#、8#叶片454191.1%2XX.7.12负一层12011091.7%3XX.7.29一层12011293.3%4XX.8.