北京益汇达清水建筑工程有限公司

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清水混凝土深化设计

发布时间:2020年08月10日 [返回列表]

清水混凝土是混凝土结构施工完成之后不再进行任何装饰,以其自然肌理作为装饰效果的表现方式,清水混凝土是目前外墙及室外装饰做法中最绿色、环保的表现方法之一,清水混凝土也以其外表独有的装饰特性深得建筑师的钟爱。


鉴于清水混凝土既是混凝土结构又是装饰效果的做法,故清水混凝土在设计和施工的环节,要以装饰装修的设计及管理为理念,同时兼顾结构安全的管理思路进行设计和施工。本文结合清水混凝土特点及常规结构做法,就清水混凝土深化设计,表达针对性节点建议,欢迎各位同行讨论。


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▲荣成市青少年宫

由Grasshopper、Rhino6、CAD

等软件进行模板深化设计



01 深化设计意义



“深化设计”是指在业主或设计单位提供的建筑图、结构图、三维模型以及与工程相关专业图纸的基础上,结合施工现场实际情况,对图纸进行细化、补充和完善,可以直接指导现场施工。清水混凝土深化设计根据不同设计深度可以分为三个层面:


(1)在设计单位完成建筑图、结构图、三维模型等一系列与工程相关图纸后由施工单位完成深化图设计。

(2)设计单位提供的设计图中已有深化图纸但不完备,由施工单位完成补充设计。

(3)设计图纸已达到施工图要求,但具体实施过程中仍需继续施工细化。


现在随着建筑设计的复杂程度越来越高,相应的参数化设计及施工也要与之进行无缝对接,相关深化软件包括:BIM、SketchUp、D&P、CAD、Revit&Grasshopper等软件。



荣成市青少年宫



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▲荣成市青少年宫实景

建筑摄影:@李季


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▲荣成市青少年宫实景

建筑摄影:@李季


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▲荣成市青少年宫实景

建筑摄影:@李季


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▲荣成市青少年宫实景

建筑摄影:@李季



长沙谢子龙影像艺术馆



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▲入口实景



贵州轻工职业技术学院图书馆



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▲由Grasshopper、Rhino6

等软件进行模板深化设计


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▲贵州轻工职业技术学院图书馆实景



北京首钢秀池水下展厅



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北京首钢秀池水下展厅深化设计


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北京首钢秀池水下展厅实景

建筑摄影:@李季



舟山海洋文化艺术中心



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▲由Revit、SketchUp、CAD

等软件进行模板深化设计



白鹭湾·心灵之谷



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▲由Rhino6等软件进行模板深化设计


02 深化设计内容


清水混凝土工程设计

主要包括:清水混凝土具体实施的范围、清水混凝土与普通混凝土结构的关系、清水混凝土细部节点设计(清水混凝土与玻璃幕墙、门窗、空调、消防、弱电、扶手、灯具、水电等专业预留预埋及节点做法设计)。


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清水混凝土模板设计

主要包括:清水混凝土模板的排版设计、清水混凝土螺栓孔设计及排布、清水混凝土模板加固体系设计、明缝条及诱导缝设计、清水混凝土洞口加固设计、清水混凝土预留预埋综合设计等。


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▲荣成青少年宫深化设计


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▲荣成青少年宫建成实景

建筑摄影:@李季


1、蝉缝深化设计要求

清水混凝土蝉缝通过模板拼缝形成,是经过精心设计的有规律的装饰线。其设计必须根据建筑物的结构形式、模板的规格、施工安排、饰面效果综合进行考虑,保证线条的水平交圈、竖向规律。


模板分缝深化设计应充分考虑区域建筑结构等信息,要求深化设计边界清楚,根据范围内如结构附壁柱、丁字墙、门窗洞口节点、预留预埋方式等信息进行综合考量后,再进行模板蝉缝螺栓孔的排布划分,以达到施工兼效果的双重优化。


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▲明缝、蝉缝水平交圈示意图

1-蝉缝;2-水平明缝;3-竖向明缝


2、模板螺栓孔设计原则

螺栓孔的设计首先应以满足施工要求为原则,同时应考虑以下标准:


(1)构件表面最终呈现螺栓孔大小比例应按模板情况而定,满足美学比例,常用的模数有:长2440mm×宽1220mm宜采用直径38mm的孔眼;长1830mm×宽915mm宜采用直径30mm的孔眼。该尺寸为清水混凝土表面最终效果。保护剂施工需使用防水材料对螺栓进行封堵,封堵面距墙面5mm为宜。


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(2)螺栓孔排布应尽量做到均匀、对称、等距(主要以蝉缝、门窗洞口等为对称轴)。即螺栓孔间距尺寸一致,距模板边距离尺寸一致,形成横平竖直,斜向成线。模板长2440mm×宽1220mm情况下螺栓孔间距尺寸为610mm、距板边尺寸305mm。长1830mm×宽915mm尺寸及非标准尺寸模板设置规律也应同理。


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螺栓孔排列尺寸原则



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600mmX800mm螺栓孔排列尺寸


(3)若因构件尺寸问题造成螺栓孔间距不一致时,其间距之差不宜大于100mm。螺栓孔与模板边的最小距离不宜小于150mm,墙体两侧螺栓孔应保持贯通一致。

(4)墙体螺栓孔设计过程中通常易在楼层板、阳角、丁字墙等结构部位产生冲突,无法满足对拉需求,导致部分螺栓孔无使用意义,仅体现视觉对称关系,俗称“假眼”。结合清水混凝土理念,在深化设计过程中应以不设置“假眼”为原则,当实际情况无法全面兼顾设计需求时,可酌情考虑进行适当设置。


3、施工缝与明缝设置原则及要求

外墙竖向施工缝(明缝)设置首先考虑:伸缩缝、沉降缝、后浇带等结构断缝、门窗洞口过梁等结构剖切面较小部位。其次根据结构形态设置于受剪力较大部位、新老结构交接外约3cm部位、便于施工部位、根据实际情况必要时需改为诱导缝。

内墙水平施工缝如遇层高较大,不满足一次浇筑时,需结合第一次浇筑高度设置于蝉缝处,内墙竖向施工缝考虑门窗洞口、过梁等结构剖切面较小部位。


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楼层水平明缝及施工缝示意



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外墙竖向明缝(施工缝)示意

1-明缝(施工缝);3-止水螺杆;

2-接缝凹槽造型防水处理,混凝土凿毛并涂刷界面剂;


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明缝效果示意


4、有螺杆对拉体系墙体深化要求

常规清水混凝土模板加固以对拉螺杆体系为主,在深化方面螺杆材料的选择应满足加固受力需求,还需考虑不同的螺杆类别对外墙体防水功能的影响,因此需针对项目具有防水要求的墙体结构体采用五段式止水螺杆。具体如:建筑外立面墙体、地下室挡土墙、露天下沉庭院挡土墙及外墙、斜坡屋面、栏板等。


5、无螺杆对拉体系深化设计要求

在深化设计过程中需针对此类要求从模板安装及加固体系选型上进行考虑,一般分为以下三类:


(1)单侧支模体系要求

在无螺杆要求情况下,单侧支模体系在深化设计思路上需对模板安装方式、体系材料的选择、外部支撑方式、关键受力节点措施进行着重考虑,以满足加固受力需求:


a、模板体系应为钢框大模形式,保证模架整体刚性需求。

b、主龙骨及斜撑体系应为双槽钢,呈三角稳固形态布置,之间设置抗剪连接杆。主龙骨槽钢规格不得低于14#、斜撑体系槽钢规格不得低于10#、抗剪连接杆不得低于8#。

c、需考虑大模根部、外斜撑根部设置稳固措施,保证模架根部整体抗侧压滑移性能。可在清水浇筑面以上原结构内植入螺杆保证上口稳固,同时可满足上接墙体施工时根部的加固需求。

d、无螺杆单侧支模体系清水混凝土施工缝应设置为明缝。


(2)高弹簧拉片对拉体系要求

高弹簧拉片对拉体系运用时在深化设计过程中需注意以下要求:


a、高弹簧拉片均设置于模板水平拼缝处,由于本身具有一定厚度,模板安装过程中需根据排布位置留出适当凹槽,防止拼缝过大。凹槽设置于下层模板顶部。

b、高弹簧拉片强度、截面尺寸、排布密度、均需根据构件截面、浇筑高度来综合考量。需按照常规高强螺杆截面积受力需求等值代算砼体侧压力。

c、高弹簧拉片对拉体系需单独增加内撑控制截面尺寸,内撑材料的选择及安装方式极大影响饰面清水效果,需重点考虑。

d、模板拆除后切除墙体外部拉片,过程中需杜绝混凝土崩边现象,后期保护剂处理以无明显痕迹为原则。


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▲高弹簧拉片对拉体系平面示意

1-钢拉片;2-方垫块;

3-六角套筒;4-螺纹栓;5-限位锚栓


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钢拉片立面布置示意

1-钢拉片


(3)碳纤维对拉体系深化要求:

高强度玻璃纤维是一种分体式夹具对拉体系,玻璃纤维杆体留置在构件内,它通过两端分体夹片与玻璃纤维螺杆壁产生足够的摩擦力,抵消混凝土浇筑时产生的侧压力,杆体穿过模板部位不设置清水混凝土堵头,模板拆除后切除墙面以外杆体,达到无螺栓孔效果,杆体颜色应与混凝土一致。


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▲高强度玻璃纤维对拉体系示意

1-高强玻璃纤维杆体;2-紧固螺帽;3-夹具套筒;

4-内部梯形截面夹具(对半);5-端部限位螺栓


6、诱导缝细部要求及排布  

诱导缝通常设置于易裂高风险区域的竖向蝉缝部位,对裂缝的成型发展进行有效引导,保证后期可以进行针对性的防水处理措施。常见结构性裂缝高风险区域一般为:结构受剪力较大部位、如窗洞口上下部位、大跨度结构中段部位;结构刚性突变部位。


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▲诱导缝设置案例示意

1-诱导缝;2-原框架结构


诱导缝需在墙体两侧对称设置,上至顶部女儿墙、下至根部(下挂墙)部位需保持交圈。诱导缝排布间距一般在18m以内为宜,需具有针对性,以实用、准确为原则,美观效果其次。


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诱导缝平面设置成型示意

1-诱导缝;2-附加抗裂网片;3-引导裂缝生成样式


待裂缝稳定后进行相应的防水封闭处理,诱导缝具体填缝方法及样式需根据设计要求决定。



03 清水砼深化设计施工效果


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04 深化设计总结


虽然不能说有了深化设计,施工就能一点问题也没有。施工中的问题有多方面的因素:土建的变更,业主要求的变更,设备的变更等等,但是一旦有这些问题出现,深化设计就会即刻跟进,寻求到最经济最合理的解决方案,并迅速反映成图纸,指导现场施工。这也是深化设计工作内容的一部分。


清水工程,图纸先行;异形建筑,深化为重。有了深化设计助推清水混凝土施工,使得更多的清水混凝土项目能够完美的呈现。