弧形翼緣十字鋼柱和圓鋼管柱組合勁性混凝土柱施工技術(shù)

弧形翼緣十字鋼柱和圓鋼管柱組合勁性混凝土柱施工技術(shù)

中建八局西南建設(shè)工程有限公司

四川成都

610000摘

要：隨著社會的發(fā)展，大型體育場館及超高層項目如春筍般拔地而起，勁性混凝土本身具備強(qiáng)度高、承載力大等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。其中勁性混凝土結(jié)構(gòu)中型鋼主要有鋼板、錨栓、鋼管等，當(dāng)承受荷載大或復(fù)雜時，常用預(yù)埋鋼管柱或預(yù)埋型鋼。但多以從基礎(chǔ)即開始預(yù)埋，且截面形式較為單一，與上部鋼結(jié)構(gòu)連接轉(zhuǎn)換常因復(fù)雜應(yīng)力工況下而導(dǎo)致勁性混凝土結(jié)構(gòu)的損壞。本文以襄陽全民體育運(yùn)動中心項目為例，考慮降低成本及勁性結(jié)構(gòu)本身施工難度及降效，創(chuàng)新一種弧形翼緣十字鋼柱和圓鋼管柱組合勁性混凝土柱施工方法，其中型鋼組合柱可埋于結(jié)構(gòu)柱頂，與混凝土結(jié)合形成的勁性混凝土柱能夠傳遞上部鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜荷載，解決了與鋼筋混凝土柱頂部的連接難題，達(dá)到了承載復(fù)雜應(yīng)力的效果。Keys：弧形翼緣；勁性混凝土柱；鋼柱；復(fù)雜應(yīng)力；預(yù)埋1

1、工程概況襄陽全民體育運(yùn)動中心項目位于襄陽市東津新區(qū),東津大道以南，肖坡河以北，內(nèi)環(huán)東線以東，奧體大道以西。體育場3.3萬座，40000㎡，地上4層，屋蓋高度46.685m；全民健身館，32500㎡，地上3層，屋蓋高度23.750m；體育配套；21000㎡，地上3層；體育場罩棚平面呈“Q”形，覆蓋了體育場以及生態(tài)平臺南段部分區(qū)域，南部與全民健身館屋蓋相接，但罩棚屋蓋鋼結(jié)構(gòu)與全民健身館屋蓋設(shè)縫分開，整體形成飄帶狀。體育場共80個弧形翼緣十字鋼柱和圓鋼管柱組合埋件，埋于結(jié)構(gòu)柱中，非基礎(chǔ)中預(yù)埋。無地下室，體育場外環(huán)支撐柱采用圓截面勁型混凝土結(jié)構(gòu)，頂部罩棚呈大懸挑結(jié)構(gòu)，荷載大，受力復(fù)雜。2、特點1創(chuàng)新采用了下部“弧形翼緣十字勁性混凝土柱”，上部“圓鋼管勁性混凝土柱”的組合勁性混凝土柱，解決了與鋼筋混凝土柱頂部的連接難題，達(dá)到了承載復(fù)雜應(yīng)力的效果。2弧形翼緣十字鋼柱和圓鋼管柱組合鋼柱為各鋼部件焊接而成，成品部件于工廠組裝加工完成，后運(yùn)至施工現(xiàn)場預(yù)埋施工，省去現(xiàn)場高空組裝步驟，降低施工難度。3組裝焊接完成的成品弧形翼緣十字鋼柱下端開口，相較于圓管柱，加工制作方便，混凝土澆筑不會造成結(jié)構(gòu)柱出現(xiàn)兩張皮現(xiàn)象，整體性更好。3、工藝原理1針對上部鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜荷載的傳遞，傳統(tǒng)方法是從基礎(chǔ)開始采用截面形式單一的勁性混凝土柱，且受力性能較差，往往需要增加柱截面尺寸來增加受力性能。創(chuàng)新采用下部“弧形翼緣十字勁性混凝土柱”，上部“圓鋼管勁性混凝土柱”的組合勁性混凝土柱作為承受鋼結(jié)構(gòu)上部復(fù)雜荷載，其中下部“弧形翼緣十字勁性混凝土柱”型鋼下端開口，加工制作方便，混凝土澆筑不會造成結(jié)構(gòu)柱出現(xiàn)兩張皮現(xiàn)象，整體性更好。上部“圓鋼管勁性混凝土柱”采取圓管柱截面，減少鋼筋交叉碰撞，且與鋼結(jié)構(gòu)支撐柱截面匹配，受力傳遞不會出現(xiàn)應(yīng)力集中，受力更加合理。2充分利用廠內(nèi)設(shè)備齊全，環(huán)境良好的條件，在加工廠內(nèi)將弧形翼緣十字鋼柱和圓鋼管柱組合鋼柱各部件組裝焊接一次成型，并且精準(zhǔn)預(yù)留穿筋孔，避免在施工現(xiàn)場高空焊接的質(zhì)量及安全風(fēng)險；弧形翼緣十字鋼柱和圓鋼管柱組合鋼柱于柱中開始埋設(shè)，事前將定位板及錨栓安裝于勁性混凝土柱的設(shè)計標(biāo)高處，利用汽車吊將弧形翼緣十字鋼柱和圓鋼管柱組合鋼柱吊裝就位，安裝節(jié)點鋼筋，封閉梁柱模板，混凝土澆筑形成弧形翼緣十字鋼柱和圓鋼管柱組合勁性混凝土柱。4、施工工藝流程4.1施工工藝流程組合勁性混凝土柱施工工藝流程詳見圖4-1。圖4-1

施工流程4.2組合勁性混凝土柱操作要點1施工測量(1)定位法在I、II級控制點的基礎(chǔ)上，力求提高放樣精度，采用精密量距和經(jīng)緯儀測角兩測回，放樣出預(yù)埋件的縱橫軸線和定位點TK1、TK2、TK3、TK4。在TK1、TK3定位點架設(shè)經(jīng)緯儀，分別用定位點TK2、TK4定向，使預(yù)埋件的中線與控制軸線重合，并用全站儀對點位進(jìn)行坐標(biāo)復(fù)測。(2)全站儀坐標(biāo)定位法在設(shè)計圖紙上根據(jù)各預(yù)埋件的結(jié)構(gòu)中線確定YK1、YK2、YK3的位置，獲得其坐標(biāo)值，在預(yù)埋件上做出YK1、YK2、YK3的標(biāo)志。用全站儀極坐標(biāo)法線定位YK1點，確定預(yù)埋件的中點位置，再用同樣的方法測定YK2、YK3的位置，控制預(yù)埋件的軸線方向。圖4-2

預(yù)埋件平面定位方式(3)預(yù)埋件的標(biāo)高控制對基礎(chǔ)面的高程控制，采用水準(zhǔn)儀常規(guī)高差測量，直接測得預(yù)埋件面的標(biāo)高；對離水準(zhǔn)基準(zhǔn)點較遠(yuǎn)的測設(shè)，為了減少水準(zhǔn)儀的傳遞誤差和多次讀數(shù)的偶然誤差，采用全站儀三角高程測得預(yù)埋件的標(biāo)高。預(yù)埋件的標(biāo)高允許偏差為3.0毫米。2預(yù)埋錨栓施工(1)錨栓組裝錨桿通過定位板定位，底部采用圓鋼拉結(jié)。(2)安裝錨栓按柱底標(biāo)高定位錨栓，采用圓鋼與砼柱鋼筋臨時連接,測量采用全站儀進(jìn)行定位，測量至少兩根錨栓的頂部中心點坐標(biāo)，保證錨栓組與軸線角度定位準(zhǔn)確。3砼柱模板支設(shè)(1)錨栓安裝臨時固定后，開始砼柱模板支設(shè)，為保證成型效果，模板采用定制圓木模。(2)模板支設(shè)高度為定位板面標(biāo)高,模板固定后，進(jìn)行錨栓組精確校正，測量方法同安裝定位。(3)錨栓校正后與砼柱鋼筋進(jìn)行電焊固定，并用短圓鋼與模板內(nèi)側(cè)在四個方向頂緊，定位圓鋼與錨栓電焊，與模板內(nèi)側(cè)頂緊。4混凝土短柱澆筑錨栓精確校正加固后，開始澆筑混凝土短柱，澆筑頂標(biāo)高為設(shè)計標(biāo)高。5弧形翼緣十字鋼柱和圓鋼管柱組合鋼柱吊裝(1)測量放線在鋼柱安裝前，將平面控制網(wǎng)的每一條軸線投測到基礎(chǔ)面上，全部閉合，以保證鋼柱的安裝精度。根據(jù)原始軸線控制點及標(biāo)高控制點對現(xiàn)場進(jìn)行軸線和標(biāo)高控制點的加密，然后根據(jù)控制線測放出的軸線再測放出鋼柱的中心十字交叉線和至少兩個標(biāo)高控制點。測設(shè)好鋼柱中心線并在基面作出標(biāo)記，作為安放鋼柱的定位依據(jù)，使鋼柱軸線與基面中心線精確對正，安裝過程中測量跟蹤校正。(2)吊點、爬梯及操作平臺設(shè)置和起吊方式的選擇鋼柱起吊前安裝鋼爬梯，鋼爬梯與鋼柱連接應(yīng)安全牢靠，便于作業(yè)人員上下安裝操作。吊點設(shè)置在預(yù)先焊好的連接耳板處，為防止吊耳起吊時的變形，采用專用吊具裝卡，采用單機(jī)回轉(zhuǎn)法起吊。鋼柱應(yīng)墊上枕木以避免起吊時柱底與地面的接觸，起吊時，不得使柱端在地面上有拖拉現(xiàn)象。(3)鋼柱吊裝就位鋼柱吊到就位上方200mm時，應(yīng)停機(jī)穩(wěn)定，對準(zhǔn)十字線后，緩慢下落，使鋼柱四邊中心線與十字軸線及預(yù)埋錨栓對準(zhǔn)。(4)鋼柱柱底就位校正在吊機(jī)松鉤前，同時在鋼柱的兩條垂直的軸線方向設(shè)置經(jīng)緯儀，對鋼柱進(jìn)行初步測量校正。柱底就位應(yīng)盡可能在鋼柱安裝時一步到位，少量的校正可用千斤頂和調(diào)整螺母法校正(精度可達(dá)±1mm)，隨即進(jìn)行錨栓螺帽的安裝。5弧形梁柱節(jié)點鋼筋安裝弧形梁柱節(jié)點受力鋼筋主要采用與牛腿或加勁板焊接、鋼筋折彎錨固以及穿孔處理三種方式。(1)鋼筋穿型鋼腹板：在鋼骨的翼緣及腹板上設(shè)置一定數(shù)量的穿筋孔，從而使混凝土梁的縱筋能夠直接穿過鋼柱而不被截斷，穿筋孔在制作鋼骨時就已經(jīng)預(yù)留，然后將混凝土梁的縱筋對準(zhǔn)穿筋孔穿過鋼柱，鋼筋綁扎完成后澆筑混凝土形成剛接節(jié)點。(2)鋼筋焊接肋板：在鋼骨的翼緣上焊接一塊搭筋板，再將混凝士梁的縱筋焊接在搭筋板上，搭筋板的長度、寬度及厚度應(yīng)根據(jù)搭接鋼筋的直徑及數(shù)量來確定。(3)鋼筋折彎錨固：當(dāng)梁鋼筋遇型鋼柱腹板，如果無法滿足直錨又無法通過開孔穿筋時，則采取彎折錨固的形式達(dá)到要求。針對弧形環(huán)梁鋼筋安裝，考慮到直梁縱筋的穿插，采用整弧鋼筋一分為二的半弧鋼筋焊接的形式安裝。6模板封閉采用定型圓模板封閉梁柱接頭部位的模板，拼縫須緊密結(jié)合，采用海綿條封閉處理，避免漏漿。7混凝土澆筑成型混凝土澆搗前，施工單位必須對鋼筋、模板等隱蔽工程進(jìn)行自檢合格后，報驗監(jiān)理單位、工程部要求進(jìn)行驗收，待驗收合格后，監(jiān)理單位簽署澆搗令，確認(rèn)具備下道工序的施工條件，同意進(jìn)行該部位混凝土澆筑工作?；炷翝仓^程中，應(yīng)督促監(jiān)理單位落實旁站制度，并要求施工單位安排專業(yè)人員全過程監(jiān)測模板及支撐系統(tǒng)的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性情況?；炷翝仓瓿珊?，及時灑水或覆膜養(yǎng)護(hù)，并且做好養(yǎng)護(hù)記錄，保證勁型結(jié)構(gòu)柱的強(qiáng)度與表面觀感滿足要求。5、效益分析勁性型鋼柱埋件施工時，面臨基礎(chǔ)鋼筋安裝復(fù)雜，難度較高不易施工，型鋼混凝土柱中鋼埋件與混凝土結(jié)合不牢等問題。采用弧形翼緣十字鋼柱施工工法，運(yùn)用其優(yōu)良的截面性能、先穿筋后封模、柱中預(yù)埋減少節(jié)點鋼筋穿插等方法，使勁性混凝土柱-弧形翼緣十字鋼柱施工效率提高了30%左右?；⌒我砭壥咒撝┕すて谟稍ǖ?00天提前至68天，縮短工期32天，鋼筋綁扎安裝工人日平均工資300元，平均每日工人30人，節(jié)約勞務(wù)費32×300×30/10000=28.8萬元。一共80個弧形翼緣十字鋼柱，無需從基礎(chǔ)開始預(yù)埋施工，從柱中開始安裝，每個鋼柱節(jié)約鋼材2噸及加工費2000元，鋼材3500/噸，節(jié)約材料費80×2×3500/10000＝56萬元，節(jié)約加工費80×2000/10000＝16萬元。技術(shù)綜合創(chuàng)效為28.8+56+16=100.8萬元6、結(jié)語結(jié)合上述各工序施工技術(shù)控制要點，并在實施過程中有效落實各項施工方法，本工程的勁性鋼筋混凝土柱施工質(zhì)量好、速度快，受到建設(shè)單位和當(dāng)?shù)亟ㄖこ藤|(zhì)量監(jiān)督站的一致好評。且在本工程的實施期間，各有關(guān)建設(shè)主管部門的領(lǐng)導(dǎo)都曾蒞臨現(xiàn)場指導(dǎo)，多次組織其他施工單位到現(xiàn)場觀摩學(xué)習(xí)。本文總結(jié)的弧形翼緣十字鋼柱和圓鋼管柱組合勁性混凝土柱施工技術(shù)，對類似體育場館、超高層項目勁性混凝土結(jié)構(gòu)施工具有借鑒指導(dǎo)意義。Reference[1]聶猛.探討超高層勁性結(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點鋼筋施工工藝[J].