从两座机场工程对清水混凝土发展的认识.pdf

第 4 2卷第 1 期 2 0 1 1年 1月 Vo 1 4 2 No 1 J a n 2 01 1 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o a 6 5 从两座机场工程对清水混凝土发展的认识 杨应辉 ( 北京城建集团有限责任公司 ， 1 0 0 0 8 8 ， 北京) 摘要 ： 北京首都机场航站楼和 昆明新机场航站楼都在天花 、 柱 、 墙等部位大面积应用清水混凝土 ， 来做建 筑装饰效果 。随着清水混凝土技术的 日臻完善和规 范 ， 清水混凝土 的耐久性和清水艺术 的表现 力是待研究的课 题 ， 此外 ， 研发现 浇混凝土的替代产 品和发展预制 、 仿清水混凝 土以及工厂化专业化生产 ， 也是未来清水混凝 土 的发展趋势 。 关键词 ： 北京 首都机场 ； 昆明新机场 ； 清水混凝土 ； 耐久性 ； 仿清水混凝土板材 ； 工厂化 ； 专业化 中图分类号 ： T U 7 4 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 0 4 7 2 6 【 2 0 1 1 ) 0 1 0 0 6 5 0 4 UNDERSTANDI NG OF PLAI N CONCRETE DEVELOPMENT I N TW O AI RPORT PROJ ECTS YANG Yi n g -hu i ( B e i j i n g U r b a n C o n s t r u c t i o n G r o u p C o ， L t d ， 1 0 0 0 8 8 ， B e i j i n g ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：T e r mi n a l b u i l d i n g s i n b o t h B e i j i n g C a p i t a l I n t e r n a t i o n a l A i r p o r t a n d K u n mi n g N e w A i rpo r t a d o p t p l a i n c o n c r e t e t o r e a l i z e a r c h i t e c t u r a l d e c o r a t i o n e f f e c t i n l a r g e a r e a a t c e i l i n g ， c o l u mn a n d wall ， e t c Wh e n f a i r f a c e d c o n c r e t e t e c h n i q u e b e c o me s mo r e a n d mo r e c o mp l e t e d a n d n o r ma t i v e t h e d u r a b i l i t y o f f a i r f a c e d c o n c r e t e a n d t h e e x p r e s s i o n f o r c e o f f a i r f a c e d a r t a r e s t i l l t wo s t u d y i s s u e s F u r t h e rm o r e ， r e s e a r c h an d d e v e l o p me n t o f s u b s t i t u t e p r o d u c t o f c a s t - i n - p l a c e c o n c r e t e ，i n d u s t r i a l i z e d a n d p r o f e s s i o n a l p r o d u c t i o n o f p r e c a s t s l a b，i mi t a t i o n f a i r f a c e d c o n c r e t e s l ab a n d t h e i r pr o d u c t s a r e t h e d e v e l o p me n t t r e n d o f f a i r - f a c e d c o n c r e t e i n t h e f u t u r e Ke y wo r d s ：B e i j i n g C a p i t al I n t e r n a t i o n a l Ai rpo ；K u n mi n g N e w A i rpo r t ；f a i r - f a c e d c o n c r e t e ；d u r a b i l i t y ； i mi t a t i o n f la i 卜 f a c e d c o n c r e t e b o ard ；f a c t o r y mo d e ；p r o f e s s i o n a l i z a t i o n 2 O 世纪2 O 年代 ， 随着混凝土应 用成 熟 ， 国外一些 建筑师开始通过混凝土 表现建筑 ， 出现了清水混凝土 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 2 2 1 作者简介 ： 杨应辉 ( 1 9 6 8 一) ， 男 ， 河北滦 县人 ， 高级工程 师 ， 项 目总工 ， 主 要研究方向为施工技术 。 e ma i l ：y y u z h u o l i v e c n ( f a i r f a c e d c o n c r e t e ) 建筑 ， 到2 0 世纪6 0 年代走向成熟 ， 出现了一大批清水混凝土建 筑。如悉尼歌剧院 ( 预制 构件) 、 奥地利因斯布鲁克瑟尔登公墓( 倾斜墙面 ) 、 法 国蒂埃 市巴黎运输集 团( R A T P ) 行政办公 楼 ( 表面 为 排列整齐 的凸起圆点 ， 墙根为曲线 ) 、 德国沃尔夫斯堡 m m构造柱 ， 主筋6 1 4 ， 箍筋 6 1 0 0 1 5 0 。 ( 8 ) 构造柱顶与圈梁相交处均设“ 三角形” 构造。 ( 9 ) 教室顶为梁 、 板式结构时 ， 在梁中部垂直方向 增设连系梁 ， 使教室现浇板成双向板 ， 并与教室横墙中 间的构造柱闭合 ； 在现浇板 内增设x形配筋 ， 形成 “ 三 角形” 稳定结构。 1 呻 1 4 昌 l ， , ； 卜 ( a ) 竺 一 ( b) 图 1 2 构造柱示意 ( a ) L形构造柱； ( b ) 上形构造柱 ( 1 0 ) 教室1 均设置钢筋混凝土门套 ， 门扇高度减 z J 2 a m， 以备地震发生时门能正常开启。 ( 1 1 ) 走道设置成避难空间。 l l 适量增 加结构钢材 含量 ，普遍提高抗震设 防标 准 适量增加房屋建筑的含筋量 ，在现行最小含筋量 的基础上增加 1 0 ；普遍提高现行抗震设防烈度提高 0 5 1 度 ； 以相对较少的资金投入 ， 较大幅度地提高房 屋建 筑的安全性 ， 为人民创建安稳的生产 、 生活、 工作 、 学 习的和谐环境 ， 是利国利民 、 一举多得的良策。 参考文献 1 G B 5 0 0 1 1 - 2 0 1 0 ， 建 筑抗震设计规范 I S 2 徐有邻 ， 周氐 混凝土结构设计规范理解与应用 M 北哀： 中国建 筑工业 出版社 2 0 0 2 3 G B 5 0 0 0 3 2 0 0 1 ， 砌体结构设计规范 I S 4 娄宇 ， 叶 正强 ， 胡孔国 ， 等 四 川汶 I 1 5 1 2 地震房屋震害分析及抗震 对策建议 J 1 建 筑结构 。 2 0 0 8 ， 3 8 ( 8 ) 6 6 建筑技术 第 4 2卷第 1 期 斐 诺 自然科 学 中心 ( 独 特 造 型 、 外窗 和 混凝 土天 花 ) 、 日本大阪府立狭山池博物馆( 弧形混凝土墙面 ) 、 日本 冈山直岛美术馆( 弧形混凝土墙面 ) 、日本光之教堂 ( 混凝土墙面留出十字空隙) 、 日本神户兵库县立美术 馆( 弧形混凝土楼梯 ) 、 美国达拉斯的肯堡 美术馆 ( 拱 形屋面) 、 日本姬路文学馆( 弧形的混凝土墙面及平面 墙 体 装 饰线 ) 、 罗马 当代 艺术 中心 ( 弧 形 混 凝 土 墙面 ) 等 。 在机场 内设计清水 混凝土 ，国 内外 已非常多 ， 本人参与了北京首都机场3 号航站楼及 昆明新机场的 施 工 ， 下面 就这两个 工程 谈谈 自己看法 。 l 北京首都机场3 号航站楼的清水混凝 土 本工程由N F A 设计联合体负责方案设计 ，由北京 建筑设计研究院负责施工图设计，由北京城建集团负 责 A 主楼施工。在出发层及到达层 、行李提取大厅 ( 图 1 ， 2 ) 、 送客大厅 边缘 、 货运 通道边 墙 、 首层 站坪层 周 边等结构楼板下表面及柱采用了大量的清水混凝土 ， 总面 积约 l 6 万m 。 图1 行李提取厅 清水混凝 土天花效果 混凝 土设 计年 限为 1 0 0 年 ，柱保 护层 增加 到4 c m， 结构超长 ， 每4 1 m 设计一条后浇带 ， 计7 条变形缝 ， 缝宽 1 0 0 mi l l 。 结构柱 网为三 角形柱 网 ， 柱 网彼此 呈6 0 。 ， 在 与 建筑物轴线平行方向为1 3 8 m，混凝土柱为圆形或长 圆形 ， 部分混凝土柱被结构缝分为两半 ， 桂顶设有装饰 凹槽( 图3 ， 4 ) 。 框架梁采用主次粱结构 ， 粱高9 0 0 m m， 次梁 间距 主要 为3 m和 1 5 m两种 。 梁截 面 为梯 形 ， 梁 侧与 水 平线 夹角为8 2 5 。 ， 梁底部阳角为 = 1 5 m m的圆弧 ； 梁与楼板 交接处 为R = 7 5 m m的 圆弧 ：主梁 底距 两边 1 2 5 l n l n 有两 条 、 次梁 底距 中有一条2 0 mm宽 、 1 0 l n m深装饰 线槽 。且 装 饰凹槽 要求顺 直交 圈。 结构边 缘 的挑 檐 ( 图5 ， 6 ) 及边 梁的阴阳角 均为圆弧设计。 施 工前 ， 对独 立 圆柱及 带 结构 缝 柱模 板 、 梁模 板 、 挑檐模 板等进 行 了选 型研 究 。 从 混凝土成 型质 量 、 施 工 ( a ) ( b ) 辎 口 厂 l J ( c ) l 50 o ( d) 图2 行李提取厅天花示意 ( a ) 天花平面； ( b ) 剖面 ； ( c ) 主粱截面 ； ( d ) 次梁截面 图3 带有变形缝 的柱 图 4 柱 顶 截 面 示 意 图5 三层圆弧挑檐混凝土成 形效果 2 0 1 1年 1月 杨应辉 ： 从两座机场工程对清水混凝土发 展的认识 6 7 R CF B类清水 I RC F A类清水 一 + f 图6 挑檐截面示意 便 利性 、 经 济 因素 等方 面 进行 比 较 ， 分 别 采 用钢 模 板 、 玻璃钢模板 、 多层板组合模板。 经过精心设计、 精心施工 ， 所有清水混凝土线条清 晰 、 表面 光滑 ， 色 泽一 致 ， 达 到 设计 要求 。 2昆明新机场 的清水 混凝土 本工程 由北京建筑设计研究院负责设计 ，由北京 城建集团负责A 2 标段施工 。主要清水混凝土区域在到 达层周边及首层站坪层周边结构挑檐及柱 ( 图7 ， 8 ) ， 总 面 积约5 5 万1T I 。 图7 结构挑檐成形效果 图8 柱顶装饰线效果 混凝土设计年限为1 0 0 年 ， 结构超长 ， 每3 6 i n 设计 一 条届浇带 设置了多条变形缝 。结构柱 网为正交柱 网 ， 柱 间距 1 2 m。 清 水混凝 土 柱直 径 主要 有 1 0 0 0 ， 1 2 0 0 m m两种 ， 无水 平接 缝痕 迹 ， 竖 向模板 拼缝 南 北 向 。 F l 层 梁 高8 0 0 m m， F 2 层梁 高 7 0 0 m m， 主梁 宽 1 3 0 0 mm， 次 梁 宽3 0 0mm 清水混凝土天花主要分布在F 1 和F 2 层 的外围挑 檐 部分 及部 分通 道顶 板 ，设计 的 清水 线条 外 口宽 2 0 mm， 里 口宽 1 0 mm， 深 1 0 mm， 呈梯 形状 ( 图9 ) 。 挑板线 条 2 0 ( b ) 2美 雾 一 T 2 # 兰 ：= 也 图9外 挑板 清 水线 条 不 惫 ( a ) 外挑架局部 ； ( b ) 外 口； ( c ) 里口 柱 头设梯形装饰线 ( 图 1 O ) ， 深度 为2 5 m m， 外侧 3 0 m m，内 lJ 2 0 I n m。清水 梁 呈8 2 5 。 ，两侧 阳角 为 2 0 mm倒角。主梁底距两边 1 2 5 mm有两 条 、 次梁底距 中有一条2 0 m m宽 、1 0 mm深装饰线槽 ，形式与挑檐 上线条一致 。 1 ( b ) 装饰线 ( C ) 图1 O柱顶 装饰线 示意 ( a ) 立面 图； ( b ) 倒 角； ( c ) 柱头装饰线 施工中采用钢柱模板和优质木多层板 。从已施工 的清水混凝土看 ， 施工达到了设计要求 ， 外观顺直 ， 色 泽一 致 。 线 条清 晰 。 3两个航站楼清水混凝 土之间的相同与差别 昆明机场 比 首都机 场晚 5 年建 设 ， 两机 场 不 同于 国 内一般的清水建筑， 不仅在竖向结构设计清水 ， 同时也 6 8 建筑技术 第 4 2卷第 1期 都在天 花上设 计 了清水 ， 均 设有装 饰线 ， 梁截面 形式均 为梯形 ， 给施 工带来 巨大 的挑 战 。 为 了避免 无吊顶对 机 电管 线 的影响 ，地面做 法采 用了加 厚做法 及机 电终 端集 成技术 。 前者主次梁阴阳角为圆弧 ，天花采用了玻璃钢定 型模板 。梁截面分成三部分组装而成 。后者主次梁阴 阳角为倒角， 采用多层板模板。 混凝土配合比设计两者略有不同，但掺合料均采 用了优质 矿粉 。 因两者设计年限均为1 0 0 年 ， 故清水混凝土表面涂 刷 了保护剂 。 两个由于工程工期的原因 ， 加之楼层较少， 多数模 板一次 性投入 。 无法 周转 。 4 对于清水混凝 土发展前景的看法 受国外设计师的影响，国内清水混凝土从2 0 世纪 7 O 年代开始出现 ，至2 O 世纪末至本世纪初开始得到大 量应用。由于混凝土自然肌理具有一定的装饰效果 ， 表现了建筑返璞归真、 简约、 厚重沉稳、 清冷沉静、 内敛 不张扬的特征 表达了设计者一种另类的、 对内涵的个 性追 求 与追求华 丽 的现 实形成 鲜 明的对 比。这 些设 计理 念得 到了 国内设计师 的推 崇 。 随着国内预拌混凝土性能的提高 ，高性能混凝土 的开发 ， 一些厂家引进及研发了清水混凝土保护剂 ， 使 得混凝土的耐久性得以提高，并且保护剂也能对原始 结构的缺陷起到一定的遮盖和修补 ，对清水混凝+的 发 展起 到了很 大 的推 动作 用。 施工单位 、混凝土供应单位将其作为技术创新和 推广项 目， 展示施工管理水平的平台， 投入非常大的人 力和物力， 积极推进。 经过这些年的宣传 ， 得到了一些业主理解支持 。 以上这 些原 因 ，使 清 水 混凝 土 在 近 几 年 得 到 了 较大发展 ， 被广泛应用 ， 质量水平逐年提 高 ， 不乏优 秀工程 。从市政 、 构筑物到建 筑物 ， 从 外墙到室内的 竖向结构 ，再到水平结构 ，从现浇结构到装饰预 制 板 。 比 较成 功 的项 目实 例 有 ： 联想 集 团 ( 北 京 ) 研 发 基 地 、 数字北京大厦工程 、 北京首都机场T 3 航站楼 、 北 京射击馆等 。其中北京射击馆项 目外墙采用了清水 混 凝 土预 制板 。 随着这项 技术 的 日臻 完善和规 范 ，应着 重做好 以 下工作 。 ( 1 )研发现浇混凝土的替代产品 ， 发展预制板、 仿 清水混凝土板材 ， 实现工厂化 、 专业化生产 。首先 ， 能 大为降低现场的施工难度，减少对一些优质资源的依 赖 ， 如 优质河砂 和优 质木材 ； 其次 ， 材料 变化 后 ， 减 少对 环境 的影 响 ； 最 后 ， 专 业化和 工厂化 能生 产 出更加 丰富 的产 品 ， 促使 费 用降低 。 ( 2 )充分 考虑地 域环境 和清 水艺术 表现 力 。研 发 适应一些地区气候风沙大 、 气候差 、 紫外线强度高等自 然条件的清水混凝土 ，解决清水混凝土在室外很快变 旧、 变脏的难题。 在艺术表现力方面 ， 尝试更丰富的、 多 样化的形式 ， 如顶面上的、 曲面的、 倾斜 的、 多样的富于 变化的线条线段及凹凸形状 、 与其他材料复合使用。 同 时， 应防止清水混凝土过度使用， 丧失独特性 ， 失去它 的魅力。 ( 3 )耐 久 性 。 混 凝 土 结 构 设 计 规 范 ( G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 ) 规 定 了五 类 环 境 对 混凝 土 的最 大 水 灰 比 、 最小水泥用量 、 最低强度等级 、 最大氯离子含量 、 最大碱含量 、 混凝土保护层厚度 、 裂缝宽度等做了要 求。但环境对直接暴露在外 的混凝土有着非常大的 影 响 ， 施 工 中不 可 避 免 的 混 凝 土 裂 缝 、 保 护 层 偏 差 、 保 护剂耐久性 时限 ，将降低 清水混凝土耐久性 ， 故 清水混凝土应用技术规程 ( J G J 1 6 9 2 0 0 9 )中要求 设计使用年限宜控制在5 O 年 内。而对于使用年限更 长 久 的 ， 甚 至 百 年建 筑 ， 目前 一般 采 取 加 大 混 凝 土保 护层厚度 、 改善混凝土性能 、 按照时限要求涂刷保护 剂 。 来保证混凝土耐久性 。当前的保护剂的有效年限 一 般 为5 2 0 年 ，如何开发出更长久 的保护剂是未来 的一项课题 。 ( 4 )做好更广泛的宣传 。 在国外工程中， 对浇筑混 凝土的色差 、 施工缝错台、 气孔 、 锈水污染等缺陷不进 行处理 ， 大众已经对混凝土的瑕疵广泛接受 ， 认为是混 凝土肌理的一部分。但在国内 ， 只有专业人员， 对上述 问题是可以接受 的， 对于大众 ， 把航站楼 、 博物馆做成 清水混凝土， 而且还存在上述 问题是很难被接受的。 所 以还要做进一步的宣传引导 ， 在倡导节约型、 环境友好 型的当今社会 ，在不影响不降低使用功能要求的前提 下 ， 一些工程不再装修 ， 保留混凝土本来的面貌 ， 不失 为一种好的思路。 总之 通过首都机场和昆明机场 以及其他国内外 清水混凝土的实例证明 ， 清水混凝土成功与否 ， 优秀的 设计是前提 ， 混凝土工程是核心 ， 模板工程是关键 ， 施 工管理是基础。 后期的保护及处理是保障 ， 是多环节综 合 的结果 。 参考 文 献 I J G J 1 6 9 2 0 0 9 ， 清水混凝 土应用技术规程 S 2 CB T5 0 4 7 6 2 0 0 8 ， 混凝土结构耐久性设计规范 S 3 刘 伟民 清水 - 联想 M 北京 ： 清华大学出版社 ， 2 0 0 5 f 4 1 沙圣刚 清水混凝土涂料的研制和应用f J 涂料工业 ， 2 0 0 7 ( 1 )