清水混凝土建筑设计

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:清水混凝土建筑是建筑设计与施工工艺完美结合的最高呈现。因业主是施工企业,对于清水混凝土建筑的呈现有着强烈的表达欲望。本文尝试以实际工程案例对清水混凝土建筑的设计、施工建造中的模板、蝉缝的设计、图案设计及呈现效果进行阐述,探讨清水混凝土建筑设计与施工过程的联系。

  关键词:清水混凝土;建筑设计;施工工艺;模板;蝉缝;图案;

  清水混凝土是指将建筑围护墙体做成混凝土结构形式,同时采用特殊工艺对现浇混凝土采取保护措施,并提升其美观效果,完成后直接作为外墙装饰材料使用。因此,这项工艺需要建筑设计与施工工艺完美结合,才能呈现出最佳的展示效果。

  清水混凝土的材料组成与普通的混凝土材料构成并无差别,也是由水泥、骨料、矿物质掺和剂及化学添加剂组成。因为其中配方不同或者施工工艺不同而产生了不同的装饰效果。

  清水混凝土因给人特殊的材质感受而深受建筑设计大师的青睐。建筑师Morger和Delago在列支敦士登公国的瓦杜兹美术博物馆(见图1)中使用了磨光的混凝表面,使得整个建筑像块昂贵的石头。他们对混凝土配比组成进行控制,采用含有破碎的黑色玄武岩,小颗粒的绿色、红色和白色的莱茵河砾石,以及黑色水泥进行配比,浇筑的混凝土墙体最外层经过打磨和抛光,展示出一种不断变化的镜面反射效果,通过阳光的照射及环境映衬反射出带有不同色彩的光泽。因此,整个建筑物因清水混凝土的打造而与周边环境产生强烈的对比。

  埃塞俄比亚的荷兰大使馆(见图2)的粗糙砂红色混凝土外墙,其水平向不规则的横线条像是水平岩层的构造。该建筑采用当地的石材骨料,并利用清水混凝土施工工艺完美地表达出当地的地域文化特色。

2 陕五建综合服务楼建筑设计

  陕五建综合服务楼为五建集团办公楼总部的配套服务楼(见图3)。总建筑面积约2 000 m2,地上二层,地下一层。地下层及首层设置为餐厅,能满足企业集团320人同时就餐,二层设置为多功能厅,满足400人会议使用。通过风雨连廊与办公楼总部进行连接,方便使用。

  陕五建即陕西建工第五建设集团有限公司,是陕西省建筑施工企业中的佼佼者,在整个项目设计初期就提出项目应具备施工工艺展示的功能。经过双方的沟通,最终选定采用清水混凝土工艺体现业主的企业文化及技术实力,项目建成后将成为企业展示的一部分。清水混凝土装饰为整体建筑的重要语汇,如何将材料的特性及建筑设计的语音进行结合是本项目考虑的重点。

  单体采用体量扭转的设计手法,将二层的体量进行30°偏转,形成了建筑首层与二层互相咬合的关系。同时,因为扭转体量形成了4个不同的虚空间。建筑师利用构成设计原理,组合了实体清水混凝土墙面与玻璃墙面的搭配,建筑形成了不同展示面,给清水混凝土的展示搭建了舞台。

  通过将精细设计的钢结构材料、铝板材料、玻璃等材料进行建筑组合,突出了清水混凝土的关于建造语汇的表达。随着高强度混凝土的发展,以及模板工艺、施工工艺的提高,现浇清水混凝土的材料精细度已经可以媲美现代化工业工艺生产的各种材料,同时又具备了个性化的语音表达。

3 细部设计

  3.1 孔与缝

  螺栓孔是固定模板的对穿螺杆在现浇混凝土完成后形成的,采用PVC套管预埋在模板中,浇筑完成后再次进行填补及塑形。

  明缝为凹入清水混凝土表面的分隔线,一般结合施工缝进行考虑,为了便于拆模,明缝条一般加工成企口装。功能上,明缝可以吸引裂缝,避免墙体开裂,一般建议2~3 m设置一条。

  蝉缝是模板面板之间的拼缝在混凝土表面留下的痕迹。因为混凝土有良好的拓印效果,所以蝉缝是清水混凝土表面纹路展示的控制关键点。蝉缝的设置会结合模板的大小进行排布,要求蝉缝水平交圈,竖向垂直成线。

  依据建筑设计造型及施工模板尺寸要求,将清水混凝土的蝉缝确定为800 mm×400 mm,缝宽为10 mm,明缝位于建筑层间处,形成整体错缝的排布。并依据楼层、窗口位置、造型折线处的位置将混凝土板划分为均匀的板块单元。螺杆眼采用水平对穿螺杆,孔眼水平及纵向间距均不大于600 mm。采用BIM建模将设计的明缝、蝉缝、螺栓孔均表达到施工模型中。

  3.2 建筑保温

  清水混凝土材料的热工性能不好,特别是在西安地区。在节能减排的环境背景下,保温设计是评判建筑的一个重要指标。因为清水混凝土建筑利用围护墙体作为饰面,所以常规的外保温构造是无法满足建筑节能要求的。通常情况下,清水混凝土建筑采用的节能形式为内保温或者夹心保温设计。不同的保温形式会影响到建筑相关节点的处理。

  夹心保温(见图4)是将保温层设置在钢筋混凝土中间,内侧墙体为承重墙,外侧为装饰清水混凝土的构造形式。这种保温形式有效地解决了冷桥问题,但是这种双层墙体的构造形式会使墙体厚度较大,有可能达到700~800 mm厚,造成建筑物荷载过重,并不经济。

  内保温指将保温材料设置在承载墙内侧,施工难度较小,且能达到建筑物保温要求,陕五建综合楼采用了内保温的节能做法(见图5)。

  3.3 清水混凝土装饰图案

  清水混凝土有良好的拓印效果,因此在建筑设计及施工过程中考虑了利用清水混凝土的拓印功能来展示企业LOGO,使项目具有明显的展示效果。

4 建造工艺

  清水混凝土对于施工工艺有非常高的要求,针对该项目总结了5条相关的关键技术。

  4.1 半圆木条蝉缝施工技术

  其工艺分为三步:第一步用砂纸对半圆形木条进行打磨;第二步依据模板上弹射的位置用汽压射钉进行固定;第三步半圆木条表面涂刷清漆两道,方便脱模且能保证成型蝉缝圆润光滑(见图6)。

  4.2 数字刻花塑料衬膜施工技术

  装饰图案采用数字刻花塑料衬膜,边部做45°斜倒角,按设计位置用气压射钉进行固定,实现成型装饰效果(见图7)。

  4.3 五段式止水螺杆施工技术

  所有外立面清水混凝土区域均采用“五段式止水螺杆”进行模板加固,施工痕迹通过螺杆眼展露出来。

  4.4“空腔”结构区域施工技术

  本工程结构中共有12个装饰柱,尺寸为1 850 mm×1 400 mm。其与结构柱相连,中部空间狭小施工空间不足,且外露面为清水混凝土饰面,为解决此问题,采用“主体结构一次成型+中部填充”法施工。

  空腔部位用A级聚苯板填充,浇筑混凝土时,为防止上浮导致侧压过大而胀模,上部采用配重压住,随结构一次浇筑成型。

  4.5 竖向薄壁构件一次浇筑成型施工技术

  本工程外围异型装饰折板共15类,造型各异,厚度仅150 mm,二层高度为7 780 mm,外侧/内侧+外侧为清水混凝土,必须与主体结构一次浇筑成型。为解决此问题,计算确定可靠的加固体系,采用导管分层流水循环浇筑,一次性效果较好。

5 结语

  通过本次项目的设计,已初步达到利用清水混凝土作为装饰墙面的表达效果,也经过施工现场的互相沟通,达成了建筑设计与现场施工的一致。这次实践的一些技术为未来清水混凝土创造更多表现力提供经验。

参考文献

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作者:梁朝炜 单位:同济大学建筑设计研究院集团有限公司西安分公司

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