▲云洞圖書館建造歷程

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,。

▲清水混凝土施工過程

由于該項(xiàng)目整體均為無規(guī)則瑪雅面造型，建筑整體無陰陽角,，曲面墻,、柱、板及墻的交接部位均為相互碰撞,、交錯(cuò)且無明確邊界的瑪雅無規(guī)則曲面造型,；建筑樓面頂板為無梁樓板，內(nèi)部也采用無規(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2萬多張,，定形背楞已經(jīng)超過10萬個(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規(guī)則瑪雅面造型，常規(guī)預(yù)留預(yù)埋方式無法滿足與異形墻體開口留槽的施工要求,，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,，安裝過程中對(duì)應(yīng)定型背楞；通過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)完成后通過相關(guān)軟件操作后,，需要通過軟件編輯及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?，F(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,，無起伏現(xiàn)象。

▲刮抹保證鋪設(shè)PVC表面的平整

▲施工鳥瞰

9,、鋼筋綁扎

由于墻體豎向鋼筋空間軌跡無法定位,，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)過多次試配,，各參建方確定,，確保混凝土的和易性（流動(dòng)性）良好,、色澤均勻,，無離析泌水現(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

▲云洞圖書館夜景

這座靜處于陸地與海洋之間的建筑,，雕塑感極強(qiáng),。自由有機(jī)的形態(tài)同時(shí)也塑造了多變的室內(nèi)空間，洞型的層次和復(fù)雜性將空間一層層拉開,，也提供給讀者一個(gè)想象力的失重場(chǎng),。走進(jìn)“蟲洞”里，仿佛走進(jìn)處于云端的自然暢想空間,，暫時(shí)拋開日常生活和現(xiàn)實(shí),，開啟一段時(shí)光之旅。從一個(gè)看似天馬行空的設(shè)計(jì)到如今的呈現(xiàn),，云洞離不開每一位參建“藝術(shù)家”,，共同賦予了它生命力。云洞圖書館的建成為我國(guó)異形清水混凝土建筑打開了一個(gè)全新的開始,，同時(shí)也?？谑忻裉峁┝艘粋€(gè)休閑、閱讀的良好空間。