摘要:天津博物館的建筑造型如展翅飛翔的白天鵝，是鋼 —混凝土空間組合結構。它的前廳內設置的 10組變截面 v 型混凝土柱，不做任何修飾，以體現混凝土自身的質感。普通的模板和混凝土工藝很難達到設計要求，必須進行特殊混凝土的工藝研究。在施工過程中，承建單位進行了模板類型的優選、鋼模內表面的噴塑處理以及混凝土配合比及外加劑的分析和試配，并解決了工程中遇到的一些問題，最終一次成功，達到了設計要求的效果。

　　接連兩年帶領工業與民用建筑專業的學生進行畢業實習，參觀了天津博物館的建造和裝修過程，一方面看到了國內最為先進、現代化的建筑，開闊了眼界，同時也增長了不少見識，了解了一些新技術、新工藝，受益匪淺。在此，主要是結合工程實例，對工程中空間異型清水混凝土柱的設計及施工技術作一探討。

　　1 工程概況

　　天津博物館座落于河西區友誼路與平江道交口處，毗鄰天津市政治文化中心天津大禮堂國展中心，該館占地 5. 02 公頃，總建筑面積35000m2，建筑造型如展翅飛翔的白天鵝。由陳列展覽區、藏品庫房區、圖書資料中心、辦公與技術用房和設備用房五大部分組成。該建筑物為鋼—混凝土空間組合結構， 地上三層， 檐高33.4m，首層和二層為鋼筋混凝土框架結構，層高分別為 5.6 米和 13. 7 米。頂層為大跨度螺栓球網殼結構，由 64 根鋼柱支撐，覆蓋至首層，屋面為彩色壓型鋼板保溫防水層和鍍瓷鋁板裝飾層組成，屋頂平面呈月牙形如同天鵝展翅，正立面及首層外檐均為鋼結構玻璃幕墻，由正立面中央玻璃幕墻和兩側玻璃幕墻組成，中央幕墻承重結構為 10 根空間變截面箱型曲梁組成，由傘形鋼支撐向外延伸至室外，兩側玻璃幕墻承重結構為空間管桁架斜支撐。本館造型如展翅飛翔天鵝，線條簡潔生動，在突出仿生建筑設計理念的同時，充分體現出極強的視覺感染力和獨特的藝術生命力。該館建成后能夠充分反映天津特有的城市風貌和文化底蘊，成為天津市標志性的建筑和人文景觀。

圖1　　

　　2 空間異型清水混凝土柱的設計

　　為了達到返璞歸真的效果，設計在前廳內設置了10 組變截面 v 型混凝土柱，截面由 800 ×

　　800mm 變至 500 ×500mm，高度為 18m，不做任何修飾，以體現混凝土自身的質感。目前國內所做的清水混凝土絕大多數為構筑物，本工程作為室內露明結構則要求混凝土表面達到無明顯氣泡，既平整更要光滑，色澤一致的標準，普通的模板和混凝土工藝很難做到，必須進行特殊混凝土的工藝研究。

　　3 空間異型混凝土柱的施工工藝及技術[Page]

　　3.1 設計給異型清水柱體施工帶來的困難

　　異型柱體空間兩次變截面且各組柱軸與地面傾角均不相等，使得如何保證柱體表面平整度

　　及無裝飾清水混凝土表面的顏色均勻性成為困擾施工的兩大難題。

圖2

　　3.2 技術方案的制定

　　3.2.1 模板類型選擇

　　①選用普通鋼模板優點在于規格尺寸一致便于材料的集中管理、使用時無需編號分類、周轉性強利用率高。但缺點同樣突出，統一的規格無法實現第二次變截面后的梯形效果，加之混凝土澆注后板縫較多將嚴重影響觀感。

　　②竹模板:考慮到柱矢高為 8～12m 不等，竹膠模板通?？捎行p少模板拼縫。但材質剛度差，導致柱體對地傾斜的情況下，模板內混凝土自重將全部落于朝向水平面的兩個面層上，極易漲模。表面紋理分布不均勻，易造成澆筑后表面觀感不佳。

　?、鄱ㄐ弯撃０?模板尺寸要依 v 型柱幾何模型定型制作。根據分層澆注須對鋼模分段加工，模板接縫減少。經過對比分析，實際工程中選擇了定型鋼模板。

　　3.2.2 鋼模內表面處理方案選擇

　　①將纖維隔離層貼于鋼模內側，消除混凝土表面氣孔，并有助于脫模如紋理較密，則易造成拆模后混凝土觀感不佳。

　?、谕鈱油克⑸?，增強混凝土表面光潔度澆筑時易將油層掛落，影響混凝土表面顏色均勻性。

　?、垆撃缺砻鎳娝芴幚?，增加混凝土表面平整度，保證顏色均勻性。經過對比，實際工程中選定了第三種方案。

　　3.2.3 混凝土配合比及外加劑摻入量的控制[Page]

　　施工時，將粗細骨料清洗、晾干，確保骨料含泥量滿足規范及清水混凝土施工要求，然后按配

　　合比過泵稱量。由于此方案配合比要求時間短、技術性能高，要求試驗中心組織技術能手進行分

　　析、調研。在分析多種外加劑的基礎上，認為unf - 5 高級混凝土減水劑最適合本項目清水混凝土柱技術要求。根據 unf - 5 特點，制定了三種配合比方法。采用同摻法，在骨料相同的情況下，對 unf - 5 減水劑加入量進行了調整:

　　①摻 1 % ②摻 0.75 % ③摻 0.3 %。

　　試配過程中，嚴格規范每道工序，對每一配合比都成型 3 組，待成型、拆模后，通過對比綜合

　　參數，認為摻 0. 75 %最適宜，能在確保不損失混凝土強度的前提下，確保無裝飾清水混凝土的表

　　面觀感。

　　3.3 工程實施

　　3.3.1 腳手架體系配合模板支設

　　根據場地實際狀況，按柱體傾斜趨勢搭設施工腳手架，在確保施工安全和施工方便的基礎上

　　力求省空間、無干涉。

　　首先，依據事先彈在墊層上的柱軸和各柱角投影，用塑料泡沫大致還原出異型柱體的空間模型。將塑料泡沫假想為與水平面距離最近的柱體底模，待其固定后，使腳手管緊緊貼于泡沫底側，以支撐模板體系下部。再將鋼模板與塑料泡沫代換，并對應墊層墨線反復微調，直至線墜與投影點完全重合。依此法對其他三面進行還原定位。架體搭設過程中，預留混凝土垂直運輸通道和振搗操作平臺。這樣便在完成腳手架搭設的同時，高精度完成模板支設工作。[Page]

　　3.3.2 冬季施工期改善作業環境

　　柱體澆筑正值冬季施工期，保溫棚的搭設不允許泵送澆筑。只能依靠施工隊伍人工完成上料與傾倒過程。從模板配筋的實際狀況出發，發現其主筋外徑較大，箍筋“相對較密”是造成混凝土傾倒過程中發生離析的最主要原因。因此，只能從下料方式和下料位置方面入手，對粗細骨料的離析現象進行控制。施工過程中本著“分節支模、逐層澆筑”的原則并參照相關施工規范采取如下措施:

　　① 搭設保溫棚

　　為提高混凝土入模溫度，并為后期養護工作打好基礎，需搭設保溫棚。搭設時，既要保證棚內溫度滿足澆注及養護條件又要避免由于占地面積過大而影響其它分項工程的實施，達到棚內無風、恒溫、無結露。

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