▲云洞圖書(shū)館建造歷程

4月12日，由益匯達(dá)負(fù)責(zé)施工總承包的云洞圖書(shū)館項(xiàng)目于?？谡搅料嗖⑼度胧褂?，一座精美的清水混凝土藝術(shù)建筑呈現(xiàn)在大眾面前。云洞圖書(shū)館主體由清水混凝土整體澆筑而成，建筑的樓板、墻體、天花、結(jié)構(gòu)、管線等渾然一體，深化設(shè)計(jì)階段全部基于數(shù)字化模型，屋面和樓板均采用形似“華夫餅”的雙層中空肋板形式，既能滿足大跨度、大懸挑的受力需求，又能利用結(jié)構(gòu)中空鋪設(shè)設(shè)備管線、填充建筑保溫材料，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔完整的室內(nèi)空間，也是建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

▲清水混凝土施工過(guò)程

由于該項(xiàng)目整體均為無(wú)規(guī)則瑪雅面造型，建筑整體無(wú)陰陽(yáng)角，曲面墻、柱、板及墻的交接部位均為相互碰撞、交錯(cuò)且無(wú)明確邊界的瑪雅無(wú)規(guī)則曲面造型；建筑樓面頂板為無(wú)梁樓板，內(nèi)部也采用無(wú)規(guī)則異形瑪雅面雙層空腔肋梁樓板；墻體、地面、頂板存有大量幕墻預(yù)留槽及雙曲面異形壁龕，相關(guān)資料在國(guó)內(nèi)外都較難查閱；另外項(xiàng)目結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同于傳統(tǒng)建筑的垂直式重心結(jié)構(gòu)，結(jié)合了大偏心和大跳板，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的要求大。施工及各團(tuán)隊(duì)從去年正式入場(chǎng)施工開(kāi)始，在設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等各方共同協(xié)商探究下，完成圖紙深化設(shè)計(jì)，使項(xiàng)目落地。

▲施工鳥(niǎo)瞰

1、定型背楞深化設(shè)計(jì)

1.1 三維異形曲面定位測(cè)量控制技術(shù)

作為海南省內(nèi)最高難度的一次性現(xiàn)澆清水混凝土項(xiàng)目，建筑主體通過(guò)數(shù)字三維建模和數(shù)控機(jī)床制作木模板，用木模板搭建異形的模塊，組裝成型后進(jìn)行表面處理，預(yù)埋鋼筋和管線，澆筑清水混凝土，最后進(jìn)行拆模，整體效果結(jié)合數(shù)字模型，木模版及混凝土三種方式建造而成。在三維異形曲面定位測(cè)量控制技術(shù)中，益匯達(dá)團(tuán)隊(duì)首先采用三維模型使用數(shù)字化施工技術(shù)，依靠1:1三維實(shí)體模型進(jìn)行相關(guān)點(diǎn)位深化，再將市政軸網(wǎng)坐標(biāo)點(diǎn)引入CAD平面圖后核對(duì)世界坐標(biāo)完成后導(dǎo)入Rhino三維模型，然后以Rhino軟件為基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)用Grasshopper、lunchbox等相關(guān)插件分析世界軸網(wǎng)坐標(biāo)點(diǎn)位，最后在Rhino模型中拾取相關(guān)點(diǎn)位后運(yùn)用Grasshopper、Lunchbox相關(guān)插件直接分析點(diǎn)位坐標(biāo)后導(dǎo)出CAD圖及Excel文檔，由二維平面坐標(biāo)軸網(wǎng)定位點(diǎn)對(duì)定位輔助模板即背楞定位盤進(jìn)行定位，在定位盤上完成定型背楞的點(diǎn)位、矢量朝向定位。

▲定型背楞三維模型安裝定位圖

▲墻體定型背楞模板

1.2 清水混凝土定形背楞模板深化設(shè)計(jì)

由于本項(xiàng)目體型較特別，因此我們?cè)谲浖Ｐ蜕罨?，和各專業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)確認(rèn)，與設(shè)計(jì)思想對(duì)話，充分理解設(shè)計(jì)理念。初步統(tǒng)計(jì)益匯達(dá)團(tuán)隊(duì)在施工現(xiàn)場(chǎng)深化的模板圖紙大概已經(jīng)超過(guò)2萬(wàn)多張，定形背楞已經(jīng)超過(guò)10萬(wàn)個(gè)。

清水混凝土墻體定形背楞功能中，項(xiàng)目要求異形雙曲面墻體定形擬態(tài)構(gòu)件及加固體系受力次龍骨；定形背楞模板的形態(tài)設(shè)計(jì)要求內(nèi)側(cè)與混凝土接觸面線條應(yīng)使其曲線保持為流暢的順滑線條。為確保曲面墻體造型的完整度，背楞內(nèi)側(cè)與混凝土接觸面的線條應(yīng)保持為流暢的順滑線條。背楞外側(cè)與加固受力體系接觸面的線條應(yīng)為直線線段，確保與加固體系平行或垂直狀態(tài)，使其兩者之間接觸面保持在90%以上的接觸面積使混凝土側(cè)壓力均勻的傳遞至主龍骨。

▲異形雙曲面墻體定形背楞模板體系

在背楞模板的鏈接構(gòu)造上，采用模板接頭50%錯(cuò)開(kāi)的方式進(jìn)行多個(gè)背楞模板的相互鏈接，以保證各背楞的間距按照深化設(shè)計(jì)進(jìn)行均排布。同時(shí)定形背楞模板在加工過(guò)程中增加定位刻度線槽，在安裝之前技術(shù)員根據(jù)模型中的定位刻度線槽位置坐標(biāo)在現(xiàn)場(chǎng)投放各定位坐標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)定位坐標(biāo)點(diǎn)與定位刻度線槽保證定形背楞施工精度。

▲異形曲面墻體及頂板定形背楞模板體系

1.3 建筑表面蟬縫線條排版深化設(shè)計(jì)

在承重受力允許的范圍內(nèi)，蟬縫分布應(yīng)同時(shí)兼顧分塊的定型化、模數(shù)化、整體化，對(duì)拉體系孔眼位與單元模板應(yīng)保持規(guī)律性和對(duì)稱性，在美觀的同時(shí)還應(yīng)滿足受力加固要求。針對(duì)異形雙曲面清水混凝土墻體，深化板縫排版時(shí)考慮如何減少原料損耗的前提下，保證模板蟬縫保持水平交圈、豎向保持垂直且兼顧模板的曲線流暢統(tǒng)一是關(guān)鍵。

2、異形槽口預(yù)留

由于該項(xiàng)目墻體、頂板及樓層板均為異形無(wú)規(guī)則瑪雅面造型，常規(guī)預(yù)留預(yù)埋方式無(wú)法滿足與異形墻體開(kāi)口留槽的施工要求，且對(duì)幕墻預(yù)留槽口的定位精準(zhǔn)要求較高。所有結(jié)構(gòu)預(yù)埋一次性澆筑完成，預(yù)埋件各標(biāo)高水平橫截面段埋入墻體的深度各不相同。若因墻體造型原因?qū)е鲁Ｒ?guī)預(yù)埋方式施工的預(yù)埋件與模板的連接部位牢固性較低，存有跑模風(fēng)險(xiǎn)；

因此我們?cè)陬A(yù)留槽口施工中分為墻體定型、槽口定型、槽口定位、槽口邦板及蓋板安裝，并保證預(yù)留槽的定位精度與連接穩(wěn)固性。同時(shí)根據(jù)建筑墻體與頂板的特殊造型特點(diǎn)，幕墻槽口與墻體背楞一同深化，在墻體定型背楞深化過(guò)程中完成槽口定型工作，槽口邦板及蓋板單獨(dú)深化，同時(shí)在邦板、蓋板做定位刻度線，安裝過(guò)程中對(duì)應(yīng)定型背楞；通過(guò)與墻體定型背楞一體化保證幕墻槽口的連接穩(wěn)固性，完成墻體找形的過(guò)程中一并完成槽口的定位找形工作。

3、模板精加工管理體系

定型背楞深化設(shè)計(jì)完成后通過(guò)相關(guān)軟件操作后，需要通過(guò)軟件編輯及CNC全數(shù)控自動(dòng)加工機(jī)床精加工后方能滿足現(xiàn)場(chǎng)使用。首先益匯達(dá)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將深化排版及編號(hào)完成后的模型通過(guò)相關(guān)軟件操作由三維平面轉(zhuǎn)換為二層平面狀態(tài)進(jìn)行二次深化分割，并出具模板加工任務(wù)單。

▲背楞模型原始模型

模板二次分割完成后將其嵌套去模板原材圖框中進(jìn)行加工排版工作后，把圖紙線條轉(zhuǎn)換CNC全數(shù)控自動(dòng)加工機(jī)床加工代碼，利用CNC全數(shù)控自動(dòng)加工機(jī)床進(jìn)行相關(guān)的加工后的模板方可滿足現(xiàn)場(chǎng)要求進(jìn)行拼裝。

▲模板數(shù)據(jù)傳輸至CNC全數(shù)控自動(dòng)加工機(jī)床

進(jìn)行切割模板

4、定型背楞拼接與組裝

4.1 定型背楞模板預(yù)拼接

由于所有定型背楞形狀大小各不相同，每塊定型背楞將按照下料圖紙進(jìn)行編號(hào)，所有編號(hào)不可重復(fù)。拼裝時(shí)嚴(yán)格按照項(xiàng)目深化圖紙進(jìn)行拼裝，確保現(xiàn)場(chǎng)背楞形狀尺寸與圖紙一致后，按照背楞及定位盤編號(hào)進(jìn)行定型背楞拼裝。拼裝完成后，還需根據(jù)背楞弧形順滑度裝訂襯板條及面板保證成型效果。

▲核對(duì)模板信息

4.2 定型背楞模板現(xiàn)場(chǎng)安裝

定型背楞安裝過(guò)程中背楞間距嚴(yán)格按照相應(yīng)刻度進(jìn)行擺位，各區(qū)域定型背楞模板配備各自相應(yīng)的定位盤，各定位盤上標(biāo)有單線刻度線，刻度線起指導(dǎo)定型背楞模板定位作用；若定位盤長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)則需雙層錯(cuò)位連接保證定位盤的準(zhǔn)確性。在定位盤中每隔1m左右的刻度線上附加了矩形刻度對(duì)應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)中測(cè)量放線的定位點(diǎn)。在定位盤安裝時(shí)，定位盤矩形刻度線需與所在世界坐標(biāo)軸網(wǎng)定位點(diǎn)重合且由于同一施工區(qū)域內(nèi)各部位定位盤標(biāo)高有所不同。

▲施工鳥(niǎo)瞰

5、條形襯板加工及安裝

5.1 條形襯板切割加工

根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)，模板優(yōu)先采用無(wú)覆膜紙模板，墻體造型相對(duì)平緩的部位使用單層12mm厚襯板，造型變化較大的部位使用多層3mm厚水曲柳模板。在襯板釘裝前應(yīng)預(yù)先鋪貼，檢查襯板條間隙，間隙過(guò)大時(shí)應(yīng)額外增加小板條，間隙不得大于3mm；根據(jù)墻體造型曲線曲率變化的大小，襯板加工為長(zhǎng)度不等寬度保持在20~150mm范圍內(nèi)的條形板。

▲襯板槍釘斜向拼接釘裝圖

5.2 條形襯板鋪裝

條形襯板鋪裝時(shí)每層水曲柳模板必須錯(cuò)縫釘裝。釘裝時(shí)槍釘間距保持在8~15mm區(qū)間內(nèi)所有槍釘必須全部釘在背楞模板上，襯板端口接頭部位釘裝時(shí)槍釘間距應(yīng)加密釘裝，以保證襯板與背楞的連接牢固性。

▲襯板施工

6、條形襯板表面整體打磨

襯板條形板釘裝完成后呈現(xiàn)的表面效果類似多段折線段效果，局部存有棱角、拼縫不密實(shí)等現(xiàn)象，為保證雙曲面模板的最終表面效果顯現(xiàn)平整、順滑、曲線流暢的效果，需對(duì)襯板進(jìn)行打磨工作。墻體造型弧度相對(duì)平緩的區(qū)域采用砂帶機(jī)進(jìn)行襯板面層打磨處理，墻體造型弧度較大的區(qū)域采用角磨機(jī)及砂盤進(jìn)行襯板面層打磨處理，使模板呈現(xiàn)初步平整順滑效果，同時(shí)襯板邊緣端口接頭部位容易起翹且表面錯(cuò)臺(tái)嚴(yán)重，打磨時(shí)也應(yīng)保證該曲面順滑。

▲異形曲面墻體襯板打磨完成效果

7、襯板表面原子灰上料、打磨

為使襯板條表面光滑，需對(duì)襯板條進(jìn)行原子灰上料打磨。涂刮原子灰時(shí)應(yīng)使用90mm*230mm大小的鐵質(zhì)抹刀搭配刃口寬度在80~100mm鏟刀進(jìn)行涂刮工作。在涂刮墻體造型曲率變化較小的部位時(shí)厚度應(yīng)當(dāng)控制在0.5~1.0mm范圍內(nèi)；涂刮墻體造型曲率變化較大的部位時(shí)厚度應(yīng)當(dāng)控制在1.5~2.5mm范圍內(nèi)且適當(dāng)增加固化劑比例，保證基底平整順滑。

▲原子灰基底打磨完成面

8、復(fù)合多層結(jié)構(gòu)卷材模板及面板鋪裝

由于混凝土外表非平面，要達(dá)到設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)建筑表面的光面效果要求，普通的木模板面層無(wú)法做到。因此益匯達(dá)團(tuán)隊(duì)對(duì)模板面層嘗試了復(fù)合多層結(jié)構(gòu)卷材、玻璃鋼、條形清水板、油漆幾種材料的試驗(yàn)，通過(guò)制作混凝土試驗(yàn)小塊，查看混凝土表面成型效果。最終決定選用復(fù)合多層結(jié)構(gòu)卷材（PVC）為模板面層做法。在原子灰涂刮打磨完畢、滿足鋪裝PVC模板要求后，使用投影儀在墻面基礎(chǔ)進(jìn)行模板蟬縫定位投影線。鋪設(shè)PVC模板時(shí)，在背面涂刮1mm厚度的青灰色中性結(jié)構(gòu)膠，粘貼后使用鐵質(zhì)抹刀從下往上均勻用力刮抹兩遍，排出模板內(nèi)部空氣，保證模板與基底面緊密粘貼，使整體厚度均勻統(tǒng)一，無(wú)起伏現(xiàn)象。

▲刮抹保證鋪設(shè)PVC表面的平整

▲施工鳥(niǎo)瞰

9、鋼筋綁扎

由于墻體豎向鋼筋空間軌跡無(wú)法定位，需待模板安裝完后隨模板軌跡進(jìn)行主筋彎曲，故需模板安裝完后進(jìn)行鋼筋綁扎。箍筋的尺寸隨暗柱截面的變化而變化，這樣鋼筋綁扎的操作空間極小，且墻體截面不斷變化，箍筋下料只能現(xiàn)場(chǎng)實(shí)量，墻體鋼筋綁扎難度極大。樓板下層鋼筋需根據(jù)模板形態(tài)變化而變化，需人工彎曲。

▲鋼筋綁扎

10、混凝土澆筑

在清水配合比方面，益匯達(dá)根據(jù)其他清水項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合?？诘貐^(qū)混凝土原材，前期在商品砼攪拌站多次試配清水混凝土配合比，檢驗(yàn)混凝土性能，確定粗骨料的大致用量。清水混凝土配合比必須經(jīng)過(guò)多次試配，各參建方確定，確?；炷恋暮鸵仔裕鲃?dòng)性）良好、色澤均勻，無(wú)離析泌水現(xiàn)象，初凝時(shí)間控制在初凝時(shí)間控制在8-10小時(shí)。同時(shí)其外觀質(zhì)感，顏色、工作性能、力學(xué)性能、耐久性能等必須達(dá)到設(shè)計(jì)及業(yè)主的要求。澆筑時(shí)，在異形雙曲面清水混凝土墻體內(nèi)模合模之前預(yù)埋混凝土振搗管，保證澆筑過(guò)程中振搗棒順利入模且不會(huì)破壞模板表面覆膜質(zhì)。

▲澆筑混凝土

▲建筑外部

▲屋頂花園

▲超大弧型推拉門與玻璃幕墻

▲建筑外圍懸挑設(shè)計(jì)

▲公共衛(wèi)生間