江蘇鋼筋混凝土梁桁架結(jié)構(gòu)施工工法

鋼筋混凝土梁桁架結(jié)構(gòu)施工工法XX項(xiàng)目部XXXX一前言隨著建筑科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近20年來(lái)又推出了第五種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，即鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)。該種新型建筑結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了鋼材和混凝土的材料特性及優(yōu)點(diǎn)，按其組合方式又可分為：鋼管—混凝土結(jié)構(gòu)、鋼—混凝土組合粱、外包鋼組合結(jié)構(gòu)和勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等四種。它們的共同特點(diǎn)是：施工簡(jiǎn)便、工期短、結(jié)構(gòu)性能好且大大節(jié)約建筑材料。勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兼有鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點(diǎn)，如承載力強(qiáng)、抗震性能好和施工速度快等，特別是鋼結(jié)構(gòu)骨架本身可以承擔(dān)施工荷載，可以取消施工中的支撐體系，簡(jiǎn)化模板結(jié)構(gòu)，從而能縮短工期，獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。XX南擴(kuò)工程造型新穎別致，外形為三個(gè)疊起的“方盒子”。住院部東出入口、西出入口和北側(cè)水文景觀上方6~7層主體結(jié)構(gòu)內(nèi)采用鋼筋混凝土桁架梁結(jié)構(gòu)，托起上部的“盒子”。桁架梁三處總計(jì)11根，高度7.5m，最大跨度39m、最高安裝高度為28.55m，單榀最大重量207噸。桁架上下弦由鋼筋混凝土梁內(nèi)包裹工字鋼組成，中間斜腹桿外露。無(wú)論在跨度覆蓋空間和使用功能上都具有極大的優(yōu)越性和競(jìng)爭(zhēng)性。二工法特點(diǎn)由于本工程出入口設(shè)計(jì)采用一般公共建筑大跨度、大空間的特點(diǎn)，與以往工程不同的是出入口高5至6層，高達(dá)17m~23m，兩頭采用獨(dú)立勁性柱為支撐點(diǎn)。整個(gè)轉(zhuǎn)換層桁架梁系統(tǒng)及其上的8層荷載全部靠獨(dú)立勁性柱承擔(dān)及平衡，對(duì)結(jié)構(gòu)整體撓度及安裝要求非常高。根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，構(gòu)件的吊裝、焊接變形控制以及工期緊是本工程最大的難點(diǎn)。材料吊裝方面，由于塔吊覆蓋范圍和場(chǎng)地的限制，桁架的大部分節(jié)點(diǎn)，塔吊無(wú)法直接吊裝，因此該部分型鋼節(jié)點(diǎn)采用塔吊和汽車(chē)吊配合垂直吊運(yùn)，在樓層或安裝平臺(tái)上水平移動(dòng)，安裝考慮采用塔吊、汽車(chē)吊和三腳架三種形式組合吊裝；鋼結(jié)構(gòu)安裝施工和焊接質(zhì)量直接影響到本工程的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，因此施工中控制鋼結(jié)構(gòu)的安裝和焊接質(zhì)量顯得尤為重要。桁架梁外包鋼筋混凝土，由于梁的截面比較大，最大達(dá)到900×1500，螺桿無(wú)法對(duì)穿，故需要采取模板加固措施，確保桁架梁在混凝土澆筑后不爆模、不變形；由于桁架梁的上下都有勁性柱連接，故采用電腦放樣，確保鋼筋制安，既滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，又便于施工，更要方便混凝土的澆筑。以上問(wèn)題一旦處理不好，既可能影響施工的進(jìn)度、導(dǎo)致工程事故的發(fā)生，還會(huì)增加工程的施工成本。采用合理的施工措施，不僅可以滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)增加了安全系數(shù)，可大幅度加快施工進(jìn)度，縮短施工工期，也給企業(yè)創(chuàng)造了效益。三適用范圍鋼筋混凝土梁桁架結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于超高建筑轉(zhuǎn)換層以及大跨度、大空間的醫(yī)療公共建筑、工業(yè)廠房等大型建筑。四工藝原理本工法的工藝原理是利用勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點(diǎn)：承載力強(qiáng)、抗震性能好和施工速度快等，特別是鋼結(jié)構(gòu)骨架本身可以承擔(dān)施工荷載，以達(dá)到取消施工中的支撐體系，簡(jiǎn)化模板結(jié)構(gòu)等目的，從而能縮短工期，獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。五施工工藝及操作要點(diǎn)(一)工藝流程方案策劃圖紙深化（分段編號(hào)、節(jié)點(diǎn)深化）鋼桁架構(gòu)件廠間分節(jié)制作構(gòu)件運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收搭設(shè)操作平臺(tái)測(cè)量放線定位安裝（散件拼裝）高強(qiáng)螺栓連接測(cè)量校正螺栓終擰焊接綁扎鋼筋支模板澆砼。(二)施工方法1方案策劃由于建筑面積大，地處城市正中心，四周緊靠交通要道，施工場(chǎng)地非常狹窄等原因，綜合考慮塔吊的吊裝能力，對(duì)東入口、西入口及北側(cè)三處桁架制定專(zhuān)項(xiàng)吊裝方案：東入口：緊鄰中山路，汽車(chē)吊無(wú)法進(jìn)入，但2#塔吊較近，因此根據(jù)2#塔吊的起吊能力分段吊裝HJ3和HJ4。西入口：桁架數(shù)量最多，共7榀，安裝范圍較廣，HJ5北側(cè)及HJ10、HJ11離塔吊較遠(yuǎn)，因此用塔吊吊裝HJ5~HJ9及HJ10、HJ11較輕構(gòu)件，由汽車(chē)吊配合吊裝較重較大構(gòu)件。北側(cè)景觀處：北側(cè)為XX老建筑，東側(cè)為地鐵，汽車(chē)吊無(wú)法進(jìn)入安裝，且6#塔吊離桁架安裝位置較遠(yuǎn)，加上此處2榀桁架跨度最大（凈跨長(zhǎng)39米，總長(zhǎng)54.6米），安裝難度最大，經(jīng)多次商討研究決定采用三角架吊裝方案，塔吊配合吊裝較輕和較小構(gòu)件。三角架吊裝示意圖：2圖紙節(jié)點(diǎn)深化根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及吊裝設(shè)備情況，將重大的鋼桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分段，并對(duì)每件構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)的編號(hào)標(biāo)注，由鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)公司進(jìn)行節(jié)點(diǎn)細(xì)化設(shè)計(jì)，以滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝要求。3分段桁架構(gòu)件制作加工由專(zhuān)業(yè)鋼結(jié)構(gòu)制作公司按深化圖紙，采用流水作業(yè)、專(zhuān)用工裝設(shè)備集中進(jìn)行節(jié)點(diǎn)和桿件、構(gòu)件的加工制作，以單件的形式按編號(hào)專(zhuān)車(chē)運(yùn)到工地進(jìn)行拼裝。4鋼構(gòu)件吊裝安裝操作平臺(tái)（高支模）：構(gòu)件安裝前要有固定牢靠的操作平臺(tái)，采用高支模腳手架，控制標(biāo)高，架頂滿鋪鋼板，局部同步設(shè)置鋼格構(gòu)柱作為三角架支撐點(diǎn)，配合塔吊便捷的安裝構(gòu)件，同時(shí)也為后續(xù)桁架梁及樓板支模提供腳手架體系：鋼桁架構(gòu)件安裝平臺(tái)高支模（2）桁架吊裝部署：桁架安裝順序及吊裝平面示意圖現(xiàn)場(chǎng)采用塔吊及汽車(chē)吊配合使用吊裝桁架構(gòu)件，汽車(chē)吊主要負(fù)責(zé)吊裝桁架上下弦與柱子連接的重且大的節(jié)點(diǎn)構(gòu)件，塔吊則吊裝剩下的所有節(jié)點(diǎn)構(gòu)件，采用此分節(jié)散拼的方法，可以節(jié)省大量汽車(chē)吊臺(tái)班費(fèi)用或桁架整體提升安裝的提升機(jī)械設(shè)備相關(guān)的成本費(fèi)用，同時(shí)也使鋼結(jié)構(gòu)安裝變的簡(jiǎn)單、容易、安全且可行。（3）鋼桁架安裝順序及方法：桁架安裝分節(jié)編號(hào)及安裝順序示意圖一榀桁架，先安裝與柱子連接的下弦節(jié)點(diǎn)，再安裝下弦桿件，待下弦桿件全部安裝完成后，澆筑樓層混凝土，再安裝與柱子連接的上弦節(jié)點(diǎn)，后安裝斜腹桿和豎腹桿，最后再安裝上弦節(jié)點(diǎn)，使桁架合攏，澆筑混凝土，如果桁架上下弦全部安裝完成后分層澆筑混凝土，鋼結(jié)構(gòu)桁架整體變形和位移較大，難以控制安裝質(zhì)量，本工程采用的安裝順序及方法可有效減小和避免鋼結(jié)構(gòu)整體變形和安裝偏差，滿足施工質(zhì)量及規(guī)范要求，達(dá)到較好的效果。（4）定位連接：桁架分段吊裝到位后，用高強(qiáng)螺栓連接，初凝后，測(cè)量校正，待安裝質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求后，終擰高強(qiáng)螺栓。（5）焊接。5鋼筋綁扎桁架梁的原有箍筋形式是穿過(guò)鋼結(jié)構(gòu)柱體的閉合箍筋，既影響鋼結(jié)構(gòu)性能，又不便于施工，更會(huì)延長(zhǎng)施工工期，是一種不合理的形式。經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)的協(xié)商及討論，對(duì)箍筋形式進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的箍筋形式為“V”形箍筋和“口”形箍筋，不影響鋼結(jié)構(gòu)，且方便鋼筋的施工，縮短施工工期。6模板支模桁架梁截面大（900*1500），且梁配筋較大，因此模板支模加固難度大大增加，采用普通的支模加固方法很容易造成漲模、跑模等問(wèn)題，經(jīng)研究討論，制定如下有效的支模方法：桁架梁模板支模示意圖將穿梁拉桿端部做成90°彎鉤與桁架梁腹板搭接雙面焊，此做法可有效改善直接點(diǎn)焊不牢的的現(xiàn)象，拉桿分三排間距500mm均勻焊在梁上，保證模板支模的牢靠穩(wěn)固，同時(shí)在拉桿上按尺寸焊接梁側(cè)模定位筋，保證梁位置準(zhǔn)確，不跑模、漲模，達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求。7混凝土澆筑因考慮到鋼梁翼板與側(cè)模之間縫隙較小，勁性結(jié)構(gòu)截面較大（1300×500、1500*500），加之鋼筋多且密（梁上部多達(dá)10根32的鋼筋），尤其在梁柱節(jié)點(diǎn)處想澆注密實(shí)更加困難。為避免砼澆注出現(xiàn)蜂窩、孔洞等質(zhì)量事故，我們特采取以下措施：（1）采用細(xì)石砼澆注，備用30mm、50mm兩種直徑振搗棒振搗。（2）澆注時(shí)先澆注鋼梁一側(cè)，振搗將砼從梁底流至另一側(cè)并向上返至下翼板以上10cm以上后，開(kāi)始從另一側(cè)澆注，從而保證下翼板下部砼密實(shí)。（3）砼坍落度適當(dāng)放大，保證砼易流動(dòng)。（4）梁下派人使用手錘敲擊檢查，發(fā)現(xiàn)有不實(shí)的地方及時(shí)與上部振搗人員溝通，保證振搗密實(shí)。通過(guò)采用以上辦法，很好的解決了梁底砼澆筑不實(shí)、蜂窩、孔洞等質(zhì)量問(wèn)題，拆模后的外觀質(zhì)量非常好，能夠達(dá)到清水混凝土的表觀要求。六勞動(dòng)組織鋼結(jié)構(gòu)安裝工程由上海寶冶建筑技術(shù)經(jīng)營(yíng)公司負(fù)責(zé)安裝，該公司先后參與了“國(guó)家體育場(chǎng)”、“德基廣場(chǎng)”等大型鋼結(jié)構(gòu)工程的施工，具有合格的、經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工、測(cè)量和安裝人員，并參與相關(guān)的工藝評(píng)定，達(dá)到完成本工程焊接所需要的水平，公司將加強(qiáng)組織管理，確保本工程質(zhì)量符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)場(chǎng)施工勞動(dòng)力安排計(jì)劃表表3-1工種人數(shù)工種人數(shù)工種人數(shù)管理人員8吊車(chē)司機(jī)4電焊工16測(cè)量工6起重工20架子工8普工9探傷工2電工2合計(jì)75人七機(jī)械設(shè)備安裝設(shè)備配置：綜合考慮本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、塔吊的位置、與土建交叉施工等各種因素進(jìn)行配置。機(jī)械設(shè)備配置一覽表表3-2序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)規(guī)格/型號(hào)能力單位數(shù)量主要用途安裝設(shè)備1塔吊651710t臺(tái)2構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)卸車(chē)、構(gòu)構(gòu)件安裝2塔吊QTZ808t臺(tái)2構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)卸車(chē)、構(gòu)構(gòu)件安裝3塔吊QTZ402t臺(tái)1構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)卸車(chē)、構(gòu)構(gòu)件安裝4汽車(chē)吊QY130130t臺(tái)1配合吊裝。5直流電焊機(jī)AX7-630630A臺(tái)4焊縫返修6直流電焊機(jī)AX7-400400A臺(tái)16構(gòu)件安裝焊接7CO2焊機(jī)YM400400A臺(tái)16構(gòu)件安裝焊接8烘箱ZRJ1502KW臺(tái)4焊接材料烘烤9超聲探傷儀CTS-26臺(tái)2構(gòu)件探傷10全站儀TOPCON臺(tái)4測(cè)量專(zhuān)用11水準(zhǔn)儀AL-M4臺(tái)2測(cè)量專(zhuān)用12力矩扳手1000N·M臺(tái)6高強(qiáng)螺栓初擰、終終擰檢測(cè)八質(zhì)量要求(一)焊縫及安裝質(zhì)量要求鋼結(jié)構(gòu)桁架施工及焊縫質(zhì)量均應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205-2001)的要求。(二)焊縫無(wú)損檢測(cè)要求1超聲波探傷范圍比例(UT)I級(jí)焊縫100%II級(jí)焊縫20%III級(jí)焊縫外觀檢查2探傷標(biāo)準(zhǔn)超聲波探傷按GB11345-89要求檢驗(yàn)，焊縫評(píng)定等級(jí)為BII級(jí)；3放線、測(cè)量定位的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)《工程測(cè)量規(guī)范》(GB50026-2007)《建筑變形測(cè)量規(guī)程》(JGJ/T8-2007)《工程測(cè)量基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50228-96)九安全措施（一）在職工中牢牢樹(shù)立起安全第一的思想，認(rèn)識(shí)到安全生產(chǎn)，文明施工的重要性，做到每天班前教育，班前總結(jié)，班前檢查，嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)三級(jí)教育。（二）進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須戴安全帽，2米以上高空作業(yè)必須佩帶安全帶。（三）吊裝前起重指揮要仔細(xì)檢查吊具是否符合規(guī)格要求，是否有損傷，所有起重指揮及操作人員必須持證上崗。（四）高空作業(yè)人員嚴(yán)禁帶病作業(yè)，施工現(xiàn)場(chǎng)禁止酒后作業(yè)，低溫天氣做好防冬保溫工作。（五）風(fēng)力超過(guò)6級(jí)或雷雨時(shí)應(yīng)禁止吊裝，夜間吊裝必須保證足夠的照明，構(gòu)件不得懸空過(guò)夜。（六）氧氣、乙炔、油漆等易爆、易燃物品，應(yīng)妥善保管，嚴(yán)禁在附近明火作業(yè)，嚴(yán)禁吸煙。（七）焊接平臺(tái)上應(yīng)作好防火措施，防止火花飛濺。十效益分析以下以北側(cè)水文景觀勁性結(jié)構(gòu)桁架梁（HJ1、HJ2）為例，兩榀桁架，共包括8根立柱、44根弦桿、24根斜腹桿，標(biāo)高為21.250m至28.550m；HJ1跨度最大，為39m，重量為134.8T，屬于安裝難度最大的一榀，現(xiàn)以HJ1為主對(duì)比方案如下：方案A：桁架梁在地面拼裝，然后用汽車(chē)吊或塔吊或提升機(jī)整體吊裝。方案B：桁架梁分段編號(hào)，運(yùn)至安裝位置后采用電動(dòng)葫蘆、三角架、塔吊等吊裝設(shè)備散件高空拼裝焊接。（一）技術(shù)效益1工期方案A：采用整體吊裝，待桁架梁拼裝完成后，再用汽車(chē)吊或大型提升設(shè)備安裝，然后進(jìn)行后續(xù)結(jié)構(gòu)施工，既影響進(jìn)度又加大施工難度，導(dǎo)致工期至少增加60天左右。方案B：采用三角架及塔吊相配合，鋼結(jié)構(gòu)散件高空拼裝的施工方法，桁架與結(jié)構(gòu)間設(shè)置后澆帶，既不影響結(jié)構(gòu)部分正常施工，又有充分時(shí)間分配給鋼結(jié)構(gòu)桁架部分的同時(shí)施工，可節(jié)約至少2~3個(gè)月的施工工期。2技術(shù)可行性方案A：整體吊裝對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，幾乎不可能實(shí)現(xiàn)，HJ1、HJ2所在的北側(cè)臨近XX老建筑，汽車(chē)吊等無(wú)法進(jìn)入，HJ3、HJ4緊靠中山路汽車(chē)吊也不能進(jìn)入吊裝，而HJ5~HJ11靠近天津路，上空有高壓線，也行不通。方案B：采用三角架吊裝工藝，配合塔吊，按設(shè)備能力現(xiàn)場(chǎng)分節(jié)安裝，方便靈活，且便于施工，十分切合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。（二）經(jīng)濟(jì)效益方案A：采用整體吊裝需租用汽車(chē)吊臺(tái)班時(shí)間約50工作日，12000元/每日計(jì)價(jià)，共需臺(tái)班費(fèi)用約60萬(wàn)元；汽車(chē)吊通道加固材料費(fèi)用：鋼管或鋼格構(gòu)柱及碗扣架折合需至少50萬(wàn)元；耗費(fèi)人工約需10人，20日/每人，人工單價(jià)按100元/日計(jì)算，共需10*20*100=2萬(wàn)元。方案B：高空散拼可縮短施工工期，按1萬(wàn)元/天的費(fèi)用支出計(jì)算，共計(jì)可節(jié)約90*1=90萬(wàn)元的成本費(fèi)用開(kāi)支。綜上所述，做出評(píng)價(jià)如下：方案A：采用此方案合計(jì)費(fèi)用支出為112萬(wàn)元，耽誤工期60天，工期損失至少約60萬(wàn)元，且施工難度大。方案B：對(duì)比方案A，此方案可節(jié)省112+60=172萬(wàn)元，工期提前90天，帶來(lái)至少90萬(wàn)元的利潤(rùn)（按1萬(wàn)元/天的費(fèi)用總支出計(jì)算），總計(jì)可優(yōu)化成本172+90=262萬(wàn)元，相當(dāng)可觀