FAN-033 36#地塊鋼管混凝土模擬柱施工及檢測方案2014.4.13

1、東南國際航運(yùn)中心總部大廈（36#地塊）E、F座工程 深基坑施工方案東南國際航運(yùn)中心總部大廈（36#地塊）E、F座工程鋼管混凝土模擬柱施工及檢測方案編制人： 審核人： 審批人： 日 期： 中建三局集團(tuán)有限公司中建三局集團(tuán)有限公司 第2頁東南國際航運(yùn)中心總部大廈（36#地塊）E、F座工程 鋼管混凝土模擬柱施工及檢測方案目 錄第1章 編制依據(jù)1第2章 鋼管混凝土柱概況1第3章 鋼管柱混凝土施工及模擬試驗(yàn)技術(shù)準(zhǔn)備23.1 模擬試驗(yàn)的目的23.2 鋼管混凝土柱模擬試驗(yàn)流程3第4章 鋼管柱混凝土模擬試驗(yàn)實(shí)施34.1 鋼管柱的加工與安裝34.2 鋼管柱混凝土試配及澆筑94.3 模擬試驗(yàn)的檢測內(nèi)容104.4

2、試驗(yàn)總結(jié)114.5 結(jié)果總結(jié)11第5章 模擬柱基礎(chǔ)的計(jì)算書115.1 參數(shù)信息115.2 風(fēng)荷載力矩計(jì)算115.3 模擬柱基礎(chǔ)承載力計(jì)算125.4 地基基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算135.5 受沖切承載力驗(yàn)算135.6 承臺配筋計(jì)算14 15第1章 編制依據(jù)（1） 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程（CECS28：2012）；（2） 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（福建省地方標(biāo)準(zhǔn)DBJ13-51-2003）；（3） 自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程（JGJT283-2012）（4） 高層建筑鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程（CECS230：2008）（5） 東南國際航運(yùn)中心總部大廈（36#地塊）工程施工圖紙；第2章 鋼管混凝土柱概況本

3、工程E、F樓外框由多種鋼管混凝土柱組成，其主要情況如下表：編號柱代號鋼管截面尺寸(mm)位置柱混凝土強(qiáng)度等級截面形式材質(zhì)1EKZ11200x1200x30地下二層七層C60Q345B2EKZ2800x800x28地下二層屋頂層C60、C50、C403EXKZ2800x800x28三層六層C604EXKZ2a800x800x28七層九層C605EXKZ2b800x800x28十二層十五層C506EXKZ2c800x800x28二十二層二十四層C507EXKZ2d800x800x28二十一層二十四層C508EKZ31000x30地下二層六層C609EXKZ31000x30五層六層C6010EXKZ

4、3a1000x30五層六層C6011EXKZ3b1000x30二層三層C6012EKZ41000x1000x30八層十八層C60、C5013EKZ5600x600x25位置詳平面圖C5014EKZ6800x28地下二層一層C6015FKZ1(FXKZ1)1200x1200x30地下二層七層C601000x1000x30八層十八層C60、C50800x800x28十九層屋頂層C50、C4016FKZ2（FXKZ2）800x800x28地下二層二十九層C60、C50、C4017FKZ3（FXKZ3）1000x30地下二層八層C6018FKZ4800x28地下二層一層C6019FKZ5（FXKZ5）

5、800x800x32地下二層四層C60800x800x28五層二十九層C60、C50、C4020梁上起柱1600x600X25十十二層C5021梁上起柱2700x700X38十三、十四層C5022XC1550x550X28八層C60根據(jù)本工程鋼管混凝土柱的特點(diǎn)，本次鋼管混凝土柱模擬實(shí)驗(yàn)選用1000x1000x16mm（標(biāo)準(zhǔn)層高4.0m，分兩節(jié)吊裝，所以選擇實(shí)驗(yàn)高度8.0m）的方形帶肋鋼管混凝土柱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。第3章 鋼管柱混凝土施工及模擬試驗(yàn)技術(shù)準(zhǔn)備3.1 模擬試驗(yàn)的目的（1） 檢驗(yàn)鋼管柱混凝土澆筑施工工藝，優(yōu)化施工方法。（2） 檢驗(yàn)鋼管柱混凝土強(qiáng)度，保證工程質(zhì)量。（3） 檢驗(yàn)鋼管柱混凝土的養(yǎng)護(hù)方

6、式。（4） 對工程鋼管柱混凝土檢測方法的檢驗(yàn)。3.2 鋼管混凝土柱模擬試驗(yàn)流程試驗(yàn)方案編制、審批模擬試驗(yàn)鋼管柱加工試驗(yàn)柱基礎(chǔ)、柱腳預(yù)埋施工試驗(yàn)鋼管柱安裝工鋼管柱試驗(yàn)平臺搭設(shè)工試驗(yàn)柱鋼管混凝土澆筑工7天后超聲波檢測工28天后剖切外觀檢測工抽芯檢測測工模擬試驗(yàn)總結(jié)測工模擬試驗(yàn)總結(jié)測工鋼管混凝土試配：自密實(shí)混凝土試配鋼管混凝土柱模擬試驗(yàn)流程圖第4章 鋼管柱混凝土模擬試驗(yàn)實(shí)施4.1 鋼管柱的加工與安裝（1） 鋼管柱的制作制作一根正方形鋼管柱模型,邊長為:1000mm，鋼管厚度為:16mm，鋼管高度為：8000mm。其他尺寸詳見鋼管柱混凝土柱加工示意圖。對鋼管內(nèi)壁進(jìn)行除銹（在出廠前進(jìn)行噴砂除銹，達(dá)到Sa

7、2.5級要求，進(jìn)場現(xiàn)場根據(jù)需要，局部采用角磨機(jī)磨光）。鋼管混凝土柱加工示意圖（2） 構(gòu)件運(yùn)輸至現(xiàn)場后，安裝超聲波檢測管。具體加工尺寸詳見下圖： （3） 試驗(yàn)場地及柱腳螺栓預(yù)埋在模擬試驗(yàn)方案審批完成后，即進(jìn)行模擬試驗(yàn)場地施工準(zhǔn)備。試驗(yàn)場地選擇現(xiàn)場較為空曠位置，開挖并澆筑3.2m3.2m1m獨(dú)立基礎(chǔ)。根據(jù)模擬柱基礎(chǔ)計(jì)算書（見第五章），基礎(chǔ)面筋、底筋均為雙層雙向C12150，拉鉤設(shè)置10001000，配筋如下圖。在混凝土中預(yù)埋錨栓，具體尺寸見下圖。模擬柱基礎(chǔ)配筋圖錨栓尺寸示意圖試驗(yàn)?zāi)M柱平面定位（4）鋼管柱安裝及試驗(yàn)平臺搭設(shè)鋼管柱模型制作完成后運(yùn)至試驗(yàn)場地后，即采用50t的汽車吊進(jìn)行卸車和安裝就位，

8、鋼管柱安裝時利用四根20攬風(fēng)繩加以固定,攬風(fēng)繩拉點(diǎn)在鋼管柱四周對稱設(shè)置。具體見下圖：固定結(jié)束后，及時搭設(shè)試驗(yàn)操作平臺及通道，平臺搭設(shè)詳見下圖：試驗(yàn)平臺平面布置圖試驗(yàn)平臺立面布置圖4.2 鋼管柱混凝土試配及澆筑（1）混凝土的試配本工程模擬試驗(yàn)鋼管柱混凝土澆筑前必須完成混凝土配合比的試配，試配工作在商品混凝土公司試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，本工程通過試配需確定以下類型混凝土配合比：混凝土強(qiáng)度混凝土類型混凝土性能要求其他要求C60自密實(shí)1、強(qiáng)度滿足要求；2、坍落度230250mm；3、擴(kuò)展度550650mm；1、粗骨料為反擊破級配為520的石子，含泥量為0.5%；2、細(xì)骨料為中砂，含泥量為1.5%；3、膠凝材料用

9、量滿足相關(guān)規(guī)范要求；試配試件強(qiáng)度檢測結(jié)果必須在鋼管試驗(yàn)柱澆筑之前確定，視模擬試驗(yàn)結(jié)果必要時進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐浜媳葍?yōu)化，以滿足工程需要。（2）鋼管混凝土澆筑用鋼管架搭設(shè)3m（長）3m（寬）8.0m（高）試驗(yàn)支撐平臺（平臺四周設(shè)1.2m高防護(hù)欄桿），將鋼管柱豎向固定，用塔吊將混凝土提至鋼管上方。本次采用高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土澆筑方法，當(dāng)澆筑到距離柱頂4m左右時，高拋效果不明顯，輔助以人工振搗，從而保證混凝土澆筑質(zhì)量。為了保證鋼管柱內(nèi)混凝土密實(shí)度，避免出現(xiàn)空洞等缺陷，澆筑速度不宜太快，已便于混凝土充分振搗及排氣密實(shí)（對于自密實(shí)混凝土，輔助振搗則以混凝土表面不再有起伏，沒有劇烈的排氣現(xiàn)象為止，嚴(yán)禁過振）。待混凝土

10、初凝后清理表面浮漿，并進(jìn)行噴霧，然后采用土工布覆蓋養(yǎng)護(hù)，3天后進(jìn)行土工布濕水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)7天。4.3 模擬試驗(yàn)的檢測內(nèi)容（1） 現(xiàn)場觀測混凝土本身的拌合物性能：流動性、和易性，檢驗(yàn)其坍落度、擴(kuò)展度；并做好記錄。（2） 待混凝土澆筑完成7天后，可進(jìn)行采用超聲波法（埋設(shè)超聲波管），檢測硬化后混凝土內(nèi)部是否存在缺陷；超聲波檢測主要原理為：1)確定鋼管柱混凝土的平均波速和波速異常判斷值對檢測得出的 波速、波幅、頻率值進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，得到波速平均值（mx），標(biāo)準(zhǔn)差（sx），再計(jì)算異常判斷值x0=mx-1sx。根據(jù)波速平均值和異常判斷值與各截面測試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來確定異常點(diǎn)位。2)根據(jù)聲時、幅值、頻率來確定異常

11、點(diǎn)位a聲時短（波速正常），幅值大，頻率高表明混凝土密實(shí)均勻，沒有缺陷；b聲時長（波速不正常），幅值小，頻率低表明混凝土中存在缺陷，其缺陷應(yīng)在收發(fā)換能器的連線上，缺陷類型有：離析、蜂窩、裂隙、脫空等；c聲時短（波速正常），幅值小，頻率低，引起這類異常較多：缺陷位置不在收發(fā)換能器的連線上、缺陷位置雖在收發(fā)換能器的連線上但缺陷輕微、換能器耦合不好人為造成等，出現(xiàn)這類異常應(yīng)分析原因，必要時加密測點(diǎn)。（3） 待沿著對稱位置切割鋼管，取下一側(cè)鋼管時，是否能感受到混凝土與鋼管壁的粘結(jié)力；觀測混凝土表面是否存在大量氣泡、是否產(chǎn)生裂縫；觀測混凝土與未取下的鋼管邊沿的結(jié)合情況，是否存在縫隙；混凝土外觀檢查嚴(yán)格執(zhí)行

12、混凝土結(jié)構(gòu)工程施工驗(yàn)收規(guī)范GB50204-2002進(jìn)行驗(yàn)收，對出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷的視為不合格?；炷燎懈钪饕龇椋夯炷翝仓?28天后利用120噸汽車吊將模型整體吊放倒，肢解時先用碳弧氣刨分層將鋼管刨開（在鋼管柱根部、中部、封頭板下進(jìn)行切割），再以1.4m左右用截樁機(jī)將混凝土柱截開。鋼管柱及混凝土的剖切如下圖所示：鋼管刨切示意圖在模型整體吊放的過程中，要首先用汽車吊吊著模型，用攬風(fēng)繩固定著模型，然后開始架體的拆除。在架體拆除后，利用汽車吊將模型整體放倒。（4） 對混凝土鉆芯取樣，目測混凝土密實(shí)情況，并檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度。4.4 試驗(yàn)總結(jié)通過對各個檢測數(shù)據(jù)的整理分析，對非缺陷區(qū)的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，總結(jié)出

13、鋼管柱各區(qū)段的標(biāo)準(zhǔn)波形，用于指導(dǎo)E、F主塔樓鋼管混凝土的施工。4.5 結(jié)果總結(jié)(1)整個過程應(yīng)留下影像資料。(2)根據(jù)同條件試塊、標(biāo)養(yǎng)試塊的強(qiáng)度與鉆芯的取樣的強(qiáng)度對比和總結(jié)。(3)根據(jù)檢測的結(jié)果對施工方案、混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化。第5章 模擬柱基礎(chǔ)的計(jì)算書5.1 參數(shù)信息自重(包括壓重)F1=56.73kN，模擬柱高度H=8.00m，柱身寬度B=1.00m，混凝土強(qiáng)度等級:C35，基礎(chǔ)埋深D=0.00m，基礎(chǔ)最小厚度h=1.00m，基礎(chǔ)最小寬度Bc=3.20m。5.2 風(fēng)荷載力矩計(jì)算本工程基本風(fēng)壓0.8KN/m2，采用均布荷載計(jì)算模擬柱底部彎矩。均布荷載懸臂支座彎矩計(jì)算公式：M=1/2ql2B式

14、中q基本風(fēng)壓，q = 0.8 KN/m2； l模擬柱高度，l =8m；B模擬柱立面寬度。計(jì)算得：M=25.6 kN.m5.3 模擬柱基礎(chǔ)承載力計(jì)算依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2011)第5.2條承載力計(jì)算。計(jì)算簡圖: 當(dāng)不考慮附著時的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)值計(jì)算公式： 當(dāng)考慮偏心距較大時的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)值計(jì)算公式： 式中 F模擬柱作用于基礎(chǔ)的豎向力，它包括模擬柱自重和壓重,F=1.256.73=68.08kN； G基礎(chǔ)自重與基礎(chǔ)上面的土的自重，G=1.2(25.0BcBcHc+20.0BcBcD) =307.20kN； Bc基礎(chǔ)底面的寬度，取Bc=3.20m； W基礎(chǔ)底面的抵抗矩，W=BcBcBc/

15、6=5.46m3； M傾覆力矩，包括風(fēng)荷載產(chǎn)生的力距和最大起重力距，M=1.425.60=35.84kN.m； a合力作用點(diǎn)至基礎(chǔ)底面最大壓力邊緣距離(m)，按下式計(jì)算： a=3.20/2-35.84/(68.08+307.20)=1.50m。 經(jīng)過計(jì)算得到: 最大壓力設(shè)計(jì)值 Pmax=(68.08+307.20)/3.202+35.84/5.46=43.21kPa 最小壓力設(shè)計(jì)值 Pmin=(68.08+307.20)/3.202-35.84/5.46=30.09kPa 偏心距較大時壓力設(shè)計(jì)值 Pkmax=2(68.08+307.20)/(33.201.50)=51.97kPa5.4 地基基

16、礎(chǔ)承載力驗(yàn)算 地基基礎(chǔ)承載力特征值計(jì)算依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50007-2002第5.2.3條。 計(jì)算公式如下: 其中 fa修正后的地基承載力特征值(kN/m2)； fak地基承載力特征值，取190.00kN/m2； b基礎(chǔ)寬度地基承載力修正系數(shù)，取0.30； d基礎(chǔ)埋深地基承載力修正系數(shù)，取1.50； 基礎(chǔ)底面以下土的重度，取20.00kN/m3； m基礎(chǔ)底面以上土的重度，取20.00kN/m3； b基礎(chǔ)底面寬度，取3.20m； d基礎(chǔ)埋深度,取0.00m。 解得地基承載力設(shè)計(jì)值 fa=176.20kPa 實(shí)際計(jì)算取的地基承載力設(shè)計(jì)值為:fa=176.20kPa 地基承載力特征值fa

17、大于最大壓力設(shè)計(jì)值Pmax=43.21kPa，滿足要求！ 地基承載力特征值1.2fa大于偏心距較大時的壓力設(shè)計(jì)值Pkmax=51.97kPa，滿足要求！5.5 受沖切承載力驗(yàn)算 依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50007-2011第8.2.7條。 驗(yàn)算公式如下: 式中 hp受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，取 hp=0.98； ft混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取 ft=1.57kPa； am沖切破壞錐體最不利一側(cè)計(jì)算長度: am=1.00+(1.00 +21.00)/2=2.00m； h0承臺的有效高度，取 h0=.95m； Pj最大壓力設(shè)計(jì)值，取 Pj=51.97kPa； Fl實(shí)際沖切承載力： Fl

18、=51.97(3.20+3.00)0.10/2=16.11kN。 允許沖切力： 0.70.981.572000950=2046338.00N=2046.34kN 實(shí)際沖切力不大于允許沖切力設(shè)計(jì)值，所以能滿足要求！5.6 承臺配筋計(jì)算 依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50007-2002第8.2.7條。 1.抗彎計(jì)算，計(jì)算公式如下: 式中 a1截面I-I至基底邊緣的距離，取 a1=1.10m； P截面I-I處的基底反力: P=51.97(31.00-1.10)/(31.00)=32.91kPa； a截面I-I在基底的投影長度,取 a=1.00m。 經(jīng)過計(jì)算得 M=1.102(23.20+1.00)(51.97+32.91-2307.20/3.202)+(51.97-