形成原因
很多城市皆以本地的建築而出名,比如巴黎、悉尼。北京蘭華國際大廈地處奧運商圈,屬5A級智慧型寫字樓工程,以其獨特的建築造型、複雜的建築結構榮獲2004中國10大新地標建築,其施工更是得到了業內人士和同行們的普遍關注。該工程有14根超長斜柱,該
斜柱獨立段長度達26米,斜向傾角69°,柱斷面達1000毫米×2200毫米,如此長度斜向勁性混凝土柱屬中國國內首次施工。
河南藝術中心由五個不規則橢球體組成,五個單體建築均採用下部現澆鋼筋混凝土框架一
剪力牆結構體系,上部鋼結構屋蓋。下部鋼筋混凝土外邊緣柱沿橢球體面斜向設定。五個單體建築外圍一圈均為梯形截面的斜柱子。
《現澆混凝土斜柱施工工法》探索了一般混凝土斜柱、異形混凝土斜柱及超長斜向勁性混凝土柱施工工藝,解決了斜向柱體難於支撐及澆築的難點,並將斜柱視為柱及梁的綜合因素,即:斜柱下方支撐視之為梁,斜柱側支撐視之為柱,其概念性的界定解決了支撐方式及拆模的技術要點。
工法特點
《現澆混凝土斜柱施工工法》的工法特點是:
1.經濟合理:採用工藝最佳化、勞動力最佳化、材料投入最佳化等方式儘可能提高工作效率。
2.設計科學:針對斜柱在空間上的變化及勁性構件中鋼結構、鋼筋及模板具體尺寸,對其加以信息化設計,通過CAD放樣,精確計算鋼筋穿插及模板尺寸。將斜柱視為柱及梁的綜合因素,即:斜柱下方支撐視之為梁,斜柱側支撐視之為柱,其概念性的界定有效地解決了支撐方式及拆模的技術要點,斜柱模板獲得國家專利(專利號ZL200620200525.0)。
3.支撐體系穩定高效:採用楔形腳手架支撐體系,配合塔吊、鏈進行安裝、支撐就位。一次架子保證勁性柱、鋼筋、模板三項的支撐。
4.三節式模板的套用:解決了模板的連線支撐問題,採用模板與柱成品作為下一步模板的支撐加固體系,連線方便,節約材料,並可隨鋼筋、混凝土的工藝逐步上升,具有很好的推廣價值。此項模板體系獲得國家專利(專利號ZL200420077690.2)。
5.型鋼連線卡具的發明和套用:改進了傳統的鋼柱焊接工作方式,提高了工效,提高了鋼結構拼裝的精確性。此項技術獲得國家專利(專利號ZL200420072874.X)。
6.超長斜柱施工方法:針對北京蘭華國際大廈超長斜向勁性混凝土柱的施工,總結出了超長斜柱施工方法並獲得了國家發明專利(專利號ZL200410068966.5)。
操作原理
適用範圍
《現澆混凝土斜柱施工工法》適用於結構外形、水平截面尺寸變化較大,且豎軸還發生一定角度傾斜的現澆混凝土結構的施工,也適用於勁性鋼筋混凝土柱施工尤其針對超長斜向勁性柱。此類結構常見於文化娛樂設施、體育館、展覽館及大型公建項目等。
工藝原理
《現澆混凝土斜柱施工工法》的工藝原理敘述如下:
1.將斜柱視為柱及梁的綜合因素,即:斜柱下方支撐視之為梁,斜柱側支撐視之為柱,其概念性的界定有效地解決了支撐方式及拆模的技術要點。
2.針對一般斜柱及異形斜柱,利用多層板易於加工拼裝和鋼管腳手架搭設方便等特點,用模板拼成斜柱所需形狀,通過控制模板的裁減角度、支撐架的搭設高度,來滿足異形截面、傾斜角度的要求。模板支撐全部採用扣件式鋼管腳手架。
3.針對超長斜柱,底模採用木模,側模及頂模採用三節式模板,解決了模板的連線支撐問題,採用模板與柱成品作為下一步模板的支撐加固體系,可隨鋼筋、混凝土的工藝逐步上升。
施工工藝
《現澆混凝土斜柱施工工法》的施工工藝流程如下:
一、混凝土斜柱
平面線位及空間線位施測→施工除外圍斜柱的其他豎向結構→搭設頂板、梁支撐,並支出斜柱與內部豎向結構間框架梁的梁底,以梁底長度控制斜柱上部的空間位置→調整好斜柱接頭以下鋼筋的位置,綁接頭以下斜柱箍筋→將斜柱主筋向柱底模反方向拉起→搭設斜柱底模→綁紮機械連線接頭以上鋼筋和柱箍筋→斜柱鋼筋隱檢後合其他三面柱模板→加固模板及支撐體系,再次校正斜柱位置→澆築斜柱混凝土→混凝土強度達到1.2兆帕後,拆除斜柱底模外的其他模板→待斜柱上層頂板、梁混凝土達到拆模條件,斜柱與框架梁形成整體穩定性後,與頂板模板同時拆除底面模板和支撐。
二、勁性斜柱
以鋼結構施工為前導,測量放線、腳手架支撐體系充分為其服務,鋼結構支撐定位、焊接及探傷試驗完畢後再進行混凝土結構施工,其中鋼筋的綁紮過程中必要時會採用先綁紮箍筋再穿主筋的方式以滿足箍筋在複雜鋼結構中穿插並連線。
工藝流程∶勁性鋼結構CAD放樣、預加工並根據箍筋位置打孔(圖1)→定位放線(圖2)→支撐腳手架CAD放樣設計(圖3)→腳手架搭設→勁性鋼結構拼裝就位(圖4)→勁性鋼結構焊接(與原有底板埋件)→穿勁性柱箍筋並焊接(圖5)→穿主筋(圖6)→外圍箍筋→模板的CAD放樣並預加工(為混凝土澆築振搗留有振搗孔)→模板拼裝→模板加固→混凝土澆築→混凝土內外同時振搗→養護→拆模→下一道勁性鋼結構施工。
《現澆混凝土斜柱施工工法》的施工方法如下:
一、平面線位及空間線位的施測
首先通過CAD對圖紙斜柱的平面線位、空間線位、鋼結構與鋼筋關係進行放樣。
平面線位∶斜柱因其呈斜向分布,其水平面線位尺寸須根據柱傾角進行CAD放樣,方得出實際平面尺寸。
空間線位:將斜柱各關鍵點在CAD中進行精確放樣,準確測量各點與相應軸線的水平距離,以便鋼結構、鋼筋、模板等各專業作業施工。
斜柱混凝十澆築過程中,設測量人員觀察斜柱頂端下沉和模板變形情況。根據施工觀測情況。
鋼結構與鋼筋關係∶因為勁性混凝土設計圖紙中通常鋼結構與鋼筋分離,設計很難充分考慮兩者交叉矛盾之處,通過CAD集中放樣,可發現兩者間交叉關係,並根據具體情況制定有效措施。
二、鋼筋工程
1.鋼筋翻樣
每個單體工程斜柱、折線梁設專人翻樣,繪製翻樣圖,並利用計算機輔助翻樣。斜柱翻樣前需繪製翻樣圖,翻樣圖中對每根柱主筋進行單獨編號(圖7)。單獨計算每根主筋的長度,並在料單中註明。下料時對照翻樣圖和料單對每根斜柱主筋單獨下料,下料後及時繫上料牌,料牌上註明斜柱部位和主筋編號,防止混用。
箍筋翻樣同樣繪製翻樣圖,註明斜柱部位,下料時各部位箍筋單獨碼放,用料牌標識,防止混用。
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/f/da7/gTY2EmY0MWYzQTMkVTOmR2M2QmM3EjY5QjMmBzMiZGMxUTZ5kDOidDZjdTZvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖7 斜柱主筋編號
2.斜柱異形箍筋的加工和控制方法
斜柱中存在大量的異形箍筋,箍筋加工前在現場實際放出斜柱大樣,反推保護層尺寸,放出箍筋加工尺寸,並在CAD上繪圖,經過對比確定箍筋加工尺寸。每種異形尺寸箍筋加工前,先加工樣板,經驗收合格後方可大量加工。加工中隨時與樣板進行比照。
3.混凝土斜柱鋼筋綁紮方法
斜柱綁紮過程中與模板有一定的工序交接,為保證斜柱綁紮質量,必須按此操作順序進行。
斜柱鋼筋與模板工序的交接∶先根據大樣圖給出的數據,調整好斜柱接頭以下鋼筋的位置,綁接頭以下斜柱箍筋,然後將斜柱主筋向柱底模反方向拉起,以便木工支斜柱底模,支好斜柱底模後,機械連線接頭以上鋼筋和綁紮柱箍筋,做完斜柱鋼筋隱檢後合其他三面柱模板。
綁紮斜柱時首先根據放好的斜柱邊線調整斜柱主筋根部位置,然後用做好的斜柱角度模型調整每根斜柱主筋角度,柱主筋調整完成後開始綁紮斜柱接頭以下柱箍筋。
斜柱安裝流程圖如圖8。
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/7/fff/IWY4UDOwMDMidTYwUTOhBjN1EWO5I2M0EDM5EWO5gjY0ITOlBzMmFDOzkjMvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖8 斜柱安裝流程圖
斜柱綁紮箍筋的施工工藝:綁紮斜柱箍筋時應先在一根斜柱主筋上劃出箍筋間距線,然後間距1500米左右綁一個箍筋,形成鋼筋骨架後再用水平尺把此線引到另外幾個柱主筋上,根據此線再畫間距線,這樣控制箍筋綁紮的平整度。綁紮柱箍筋時注意箍筋編號,和斜柱的變化方式,以免用錯箍筋。
斜柱主筋彎折方法:由於斜柱在每層斜度不一致,因此斜柱主筋在樑柱節點處需彎折,控制斜柱主筋的彎折角度和彎折點位置是鋼筋工程的另一難點。主筋彎折採用在前台綁紮時人工彎折,彎折在澆築完下一層斜柱混凝土後,綁紮樑柱節點鋼筋前進行。彎折前在斜柱底面模板兩側固定標尺,標尺高度1000毫米高,標尺位置為斜柱外側斜邊兩柱角,標尺底標高為本層結構樓板頂標高,標尺斜度為本層斜柱的斜度。主筋彎折點為上下兩層斜柱間夾角的中分線。找到每根主筋的彎折點位置用石筆作出記號,每彎折一根鋼筋用尺量鋼筋與標尺間距離以控制鋼筋斜度和鋼筋間距。
4.勁性斜柱鋼筋綁紮的方法
當前,對於大截面柱,設計圖中箍筋數量決不僅限於柱周箍筋,在柱中穿插大量分布箍筋,見圖9。相當數量的箍筋必將與鋼結構交叉而無法穿過,混凝土結構設計規範中明確規定了混凝土柱的配箍率,箍筋數量不可減少。解決箍筋的交叉問題是勁性混凝土的一項重點。筆者在蘭華大廈工程中主要採用以下三種方案綜合解決∶
提高箍筋直徑,降低箍筋密度;
將部分箍筋穿過鋼結構翼板,要求鋼結構加工時預打孔(圖5箍筋穿插及焊接);
在鋼結構腹板上焊附加綴板,將箍筋加工成三邊箍,與之焊接。
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/8/07f/EWY1gTN0MTOzAzYmRmZ0QWZ5czMlRjM3ITM5IGMxcDNihjM3ETMkNWMhJmYvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖9 大截面勁性柱截面
三、模板工程
1.構件概念界定
對於斜柱施工,質量控制的關鍵在於對模板的控制,模板的設計施工決定混凝土質量及柱子成品位置準確。因此需認真制定切實可行的模板方案。
首先認清斜柱的概念特徵,斜柱在支護體系上,即應將其視為水平構件,又應視為豎直構件,即在斜柱下的支撐體系,按照水平構件支撐,“底模”需待混凝土強度達到100%以上時方可拆除;“側模”與“頂模”可按照柱模(豎直構件)進行支撐,以便控制柱子穩定性。見圖10。
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/d/7e3/QWYxMTOkR2NjN2MhRGZ5MjZmhTN1gDZykDM2cjZlJ2YkFWMzQjZjBjMhFDZvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖10 模板設計概念確定
2.一般斜柱模板的配置
1)斜柱模板配置
框架斜柱模板採用15毫米厚覆膜多層板,模板配製高度為梁底以上50毫米,配置斷面尺寸為圖紙尺寸-3毫米。模板豎向龍骨為50毫米×100毫米木方(間距不大於250毫米),斜柱底面、頂面模板角部模板採用100毫米×100毫米木方封口,中間採用50毫米×100毫米木方(間距不大於250毫米)。斜柱模板支撐採用仿框架梁形式,斜柱底面設立桿支撐,水平間距400毫米。立桿頂端按斜柱底面水平斜向角度固定小橫桿,作為底面模板支架。模板安裝完後用100毫米×100毫米木方,兩端打孔,用血16螺栓對穿拉緊作為柱箍鎖緊模板,沿斜柱方向間距300毫米。從板底小橫桿用短管打斜撐支撐側面模板,並拉住頂面模板柱箍,保證整體穩定。見圖11。
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/9/71e/QWYkVWYwYTO0MTM0YWMhV2M4MWNkFGNwIGOygTYmNzM1MTMiV2MjJGOkhTMvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖11 斜柱木方柱箍詳圖
斜柱柱箍採用100毫米×100毫米木方柱箍和鋼管柱箍組合形式∶100毫米×100毫米木方兩端打孔,用ф16螺栓對穿拉緊鎖緊模板,木方柱箍兩個一組,雙向設定,沿斜柱方向間距300毫米。鋼管柱箍採用ф48×3.5腳手管。其中斜柱底面模板下橫桿為底面模板支架。鋼管柱箍安裝後,從底面模板橫桿用鋼管打斜撐支撐側面模板,並拉住頂面模板鋼管柱箍。見圖12。
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/4/b52/QWY3IWOxIjY1UTYwEzMlZzM5IWN1gjZxAjZ4cjZ0MDM0YjYhRWZiZmYmFGNvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖12 斜柱鋼管柱箍詳圖
2)斜柱模板安裝工藝流程
制模→(首層短柱基礎上)彈線→搭設外圍整體支撐架→固定底面模板小橫桿→安裝底面模板→綁紮斜柱鋼筋→安裝側面模板、頂面模板→自下而上安裝柱箍並安裝側面模板斜撐→預檢→澆築混凝土時鋼筋模板的複查維護→拆模→模板清理。
3)斜柱模板安裝
斜柱支撐體系採用在結構外側搭設滿堂紅腳手架,立桿間距1000毫米,橫桿間距1500毫米。見圖13、圖14。為保證架子整體穩定性隔排立桿設定剪刀撐。斜柱下立桿支撐共四列,斜柱兩側600毫米處各一列,斜柱下兩列。在每根斜柱兩側600毫米處沿斜柱方向立桿加密,作為斜柱支撐,間距為沿斜柱方向400毫米。並用水平桿與滿堂紅腳手架連成整體。水平桿步距1500毫米,在斜柱支撐立桿上根據斜柱斜率和底面模板斜邊角度固定小橫桿,間距小於500毫米。小橫桿安裝後,吊線檢查線墜與斜柱基礎邊線距離,以保證斜柱的整體斜率。檢查後安裝底面模板,並用短木方臨時固定。綁紮斜柱鋼筋後,安裝側面、頂面模板,並安裝柱箍。最後用腳手管在斜柱側面打斜撐,斜撐固定在整體外架上,以保證斜柱側向穩定性。並在斜柱下沿斜柱方向加設支桿支撐,間距400毫米。在保證斜柱整體尺寸和斜率滿足設計要求的前提下,斜柱整體向內側傾斜10毫米。以抵消澆築混凝土時,由於混凝土自重產生的整體下沉。
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/e/1c5/MWYzgDMxYDNihjM3ETMhRWMmVGN0IWN2MGZ4YGZzYWO3MmYzY2YwcDZzgzYvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖13 斜柱支撐體系(側面)
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/2/9e6/MWY4kTYmRzM3ADNkJmMwgDO0YWNwkjNjZTMwQmN2ITNkZmNiJGZ5MjYjBDOvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖14 斜柱支撐體系(底面)
3.超長斜柱模板設計
針對超長斜向柱子,北京建工集團有限責任公司總承包部、北京建工一建工程建設有限公司、北京城建集團有限責任公司分別研究了斜向柱構件特徵及超長柱模板的設計,最後將二者結合起來最終形成該工程套用的超長斜向柱模。
1)三節式模板的新型設計模式
針對超長柱,北京建工集團有限責任公司總承包部、北京建工一建工程建設有限公司、北京城建集團有限責任公司採用了三節式周轉栓接模板。該模板由三段組成,可每次採用兩節栓接澆築,拆模時,在柱混凝土上留有一節,作為下段模板支撐的連線點,並周而復始,每次拆模均保留一節。免去下部斜支撐。可有效提高效率。
傳統模板僅針對單層柱進行配置,即便個別兩層連同的大空間中的跨層柱,亦將模板周轉兩次,仍可完成柱的施工,但對於獨立長度如此的超長柱,若採用傳統模板,隨著柱施工高度的逐漸升高,將浪費大量的支撐材料,且將難以保證上部柱的穩定支撐。
為此北京建工集團有限責任公司總承包部、北京建工一建工程建設有限公司、北京城建集團有限責任公司設計了一套三節式周轉栓接模板。該模板由三段傳統的鋼模組成,參見圖15,即1號、2號、3號模板,其1號、3號模板較短,2號模板較長。模板上下口的龍骨上均設有螺栓,可保證各節之間的栓接。
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/8/724/YWYjdzM2EmN5ATZiZWM1UmNxUmZldDO0E2Y3Q2MmNGMlBjM3IjM4kjM1ETOvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖15 三節長柱模板透視圖
模板按照設計加工完後,進行了必要的保養及脫模劑工序,柱鋼筋綁紮完畢後,在柱相應位置,先將一長一短兩節模板通過螺栓拼接(圖16),要求保證拼縫的嚴密性,不得漏漿,並進行支撐,其支撐方法同傳統混凝土,這裡不贅述。然後進行第一段混凝土澆築(圖17)。
待柱混凝土強度滿足豎直構件拆模強度要求後,解除柱斜支撐體系,將2號模板拆除,保留1號模板(圖18),進行上部鋼筋綁紮,然後在1號模板上通過螺栓拼接2號模板及3號模板(圖19)。此時,1號模板提供上部模板的支撐加固作用,可免除本段2號、3號模板的斜支撐體系(若柱為斜柱,則應增加傾斜一側的單側支撐)。
2號、3號模板固定完畢後,進行第二步混凝土澆築,進而,再將1號、2號模板拆除,保留3號模板留待下一段模板向上拼接。參見圖20、圖21。
依此類推,便可完成超長柱模板支撐,該套模板特點在於採用模板與柱成品作為下一步模板的支撐加固體系,連線方便,節約材料。具有很好的推廣價值。
2)模板設計
鋼模板與木模結合
頂模及側模採用鋼模,底模為木模(底模需待28天強度後方可拆模,因此不參與周轉,採用木模)。
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/b/51e/ETY5EDOzETMjVjNjFmMyIDMwQWMwMDN3MjZhNDMwYjY5MTNkNDZ2MTZjRTMvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖22 勁性柱鋼模平面圖
四、混凝土工程
1.混凝土是斜柱施工的重中之重,由於斜柱的特殊造型造成混凝土施工有以下幾個難點∶
1)斜柱箍筋較密,在斜柱底面呈一斜面,混凝土在向下輸送過程中,拌合物中的砂漿易被箍筋掛住,造成斜柱底部混凝土缺少砂漿。
2)部分斜柱斜度較大,且鋼筋較密,振搗棒很難輸送至斜柱底部,在提升過程中,振搗棒容易被箍筋卡住。而且沒有重新插棒的機會。
3)斜柱振搗過程中,混凝土中產生的氣泡不易排出,會積聚在頂面模板下。造成頂面混凝土蜂窩、麻面,影響混凝土觀感。
2.針對以上難點,採取以下措施∶
1)澆築混凝土前在斜柱內插一根直徑為150毫米的硬質膠管,並在膠管表面開一寬度為100毫米的槽,將振搗棒放在槽內,隨提升振搗棒隨提升膠管,保持振搗棒始終在膠管內。同時膠管作為串筒,向下輸送座底砂漿和底部混凝土。
2)選用作用半徑較大的70振搗棒,澆築混凝土前將振搗棒和膠管先插人斜柱中,隨澆築混凝土隨提升振搗棒和膠管,每根斜柱振搗一次。
3)嚴格控制混凝土拌合物的坍落度和擴展度,現場在斜柱混凝土大面積施工前先後澆築了四根斜柱作為實驗,根據實驗結果總結出混凝土拌合物坍落度在210~230毫米,擴展度在370~450毫米間澆築的斜柱外觀質量是最好的。大面積施工時以此作為控制依據,在每根斜柱澆筑前均檢測坍落度和擴展度,符合要求的混凝土才允許進行澆築。
4)在斜柱頂面模板間隔2000毫米開通氣槽。通氣槽高度30毫米,寬度200毫米,內襯細鋼絲網。在澆築斜柱混凝土時,設專人在頂面模板用50振搗棒輕振模板,同時觀察通氣槽的氣泡,儘量使氣泡從通氣槽排出。
五、鋼結構的放樣設計與施工
1.結構節點設計
由於勁性混凝土結構一般採用實腹式鋼骨梁、柱外包鋼筋混凝土的結構形式,因此在結構節點處不可避免地涉及到混凝土梁、柱的主筋、箍筋與勁性鋼骨梁、柱交叉的問題。解決這一問題一般遵從以下幾點原則∶
1)近量避免混凝土梁、柱的主筋與勁性鋼骨梁、柱的腹板發生位置衝突,保證鋼骨梁、柱的抗剪、抗彎能力滿足設計要求。
2)當混凝土梁、柱的主筋與勁性鋼骨梁、柱的翼緣板交叉時,在保證鋼骨梁、柱結構的連貫及承載能力滿足設計要求的前提下,可在鋼骨梁、柱上開設穿筋孔以儘量保證混凝土梁、柱的主筋的連續貫通。穿筋孔數量不宜多,鋼骨梁、柱截面因開孔而損失的面積<1/4鋼構件的截面面積。
3)可在鋼骨梁、柱上焊接鋼板用於焊接主筋,以保證主筋載荷傳遞的連貫性。鋼板宜選用與鋼骨梁、柱同材質的鋼材,寬度應滿足主筋的搭接長度的要求,截面積滿足主筋等強度要求。焊接搭接鋼板的方法也較多的運用在箍筋與鋼骨梁、柱的連線上。
4)穿筋孔位應儘量遠離鋼骨梁、柱的拼接焊縫和板邊緣,距離不小於一個孔徑。
2.鋼結構施工
勁性混凝土結構中鋼結構部分的施工基本按照以下施工順序進行∶
搭設承重腳手架→吊裝鋼骨梁、柱→鋼骨梁、柱位置調整→支撐、固定→組對焊接→鋼筋混凝土施工。
1)吊裝鋼骨梁、柱
鋼骨梁、柱的吊裝一般採用現場塔吊完成,鋼骨梁的吊耳設在梁兩端1/4~1/3的對稱區域內,鋼骨柱吊耳設在柱頂端。對於鋼骨斜柱的吊裝可利用不同長度的吊索來實現傾斜吊裝,如圖23所示。
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/5/bd3/ETYwIWN1IGMxMTO3MzY4ImN2MDM3QjZ5YGNzADN2IWYkVmYmJmZiRjZwUTYvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖23 鋼骨斜柱傾斜吊裝
2)鋼骨斜柱的調整
鋼骨斜柱吊裝就位後。採用在承重腳手架上搭設門子架掛倒鏈的方法。調整人鋼骨斜柱的位置、角度和標高。倒鏈位置設在臨近柱頂或梁端,形式如圖24。
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/8/842/ATYiRDZlJGN0IWYkF2NxIDO0IzNlFGNwETNwImYxMjYyETOzczN5EGZ4IzNvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖24 鋼骨斜柱
測量鋼骨斜柱柱腳至柱頂的實際長度。根據鋼骨斜柱的設計傾斜角度通過三角函式關係,計算出柱頂垂直投影至柱腳的水平距離,並在地面上用十字線標出。採用經緯儀配合雷射測距儀的方法來進一步調整鋼骨斜柱。首先用經緯儀在地面上放出鋼骨斜柱腹板中心線,在中心線上分別取柱頂、柱中兩個投影點架設雷射測距儀,架設時應保證支架的水平度。用雷射測距儀分別測量各投影點距鋼骨斜柱的水平和垂直距離。
從而計算出鋼骨斜柱的平均傾斜角度值,記述公式為∶
,式中α——鋼骨斜柱的傾斜角度;H——垂直距離;L——水平距離;b——雷射測距儀的寬度。
根據計算值對鋼骨斜柱進行反覆調整。調整的同時隨時調整承重腳手架,儘量保證橫桿均勻受力。
3)鋼骨斜柱的固定
在鋼骨斜柱無法與其他鋼構件或混凝土結構形成剛性連線時,將調整完畢的鋼骨斜柱用架子管分三處將鋼骨斜柱卡住,與承重腳手架固定,參見圖25。
![現澆混凝土斜柱施工工法 現澆混凝土斜柱施工工法](/img/c/43d/MTYldjZxMjZ2QTYwI2YjZTY5MjMhRDZzUGMycjMygTOyUDM5cjZ5AzMycDNvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖25 鋼骨斜柱承重腳手架固定
焊接柱腳,柱腳腹板開雙面坡口,翼板開單面“V”坡口。為了減少焊接應力對柱腳板及柱身垂直度的影響,焊接時採用對稱焊接和分層多道焊接的方法,減少柱腳板的局部受熱量和焊縫收縮量,避免柱腳板發生受熱變形或層間撕裂。
材料設備
《現澆混凝土斜柱施工工法》所用的材料及設備有:全站儀、捲尺、線墜、鋼筋彎曲機、鋼筋切割機、大扳手、鋼筋原材、多層板、100×100木方、50×50木方、鋼管、扣件、橡膠串筒、溜槽、地泵、振搗棒、電鑽、坍落度筒。
質量控制
由於斜柱施工較為少見,所以沒有相應的質量驗收標準。根據設計要求,參考有關規範和標準,結合工程實際制定《現澆混凝土斜柱施工工法》的質量驗收標準,詳見表1。
安全措施
採用《現澆混凝土斜柱施工工法》施工時,除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外,尚應遵守注意下列事項:
1.不周轉使用的模板,拆模後吊到模板架子上,不得靠在其他物體上,防止滑移、傾倒。
2.澆築斜柱混凝土時,需在柱邊支搭操作平台,平台上需有一道掃地欄桿和一道齊腰欄桿。平台上鋪腳手板,嚴禁工人或指揮人員站在梁底模和模板口上。
3.混凝土振搗時,應慢拔膠皮管,因膠皮管較長,防止其墜落傷人。
4.澆築斜柱混凝土時,指派專人看管斜柱底支撐,防止意外情況發生。
環保措施
《現澆混凝土斜柱施工工法》的環保措施如下:
1.在管理工作和現場施工中嚴格按照GB/T 28001-2001職業健康安全管理體系的有關規定執行,並制定相應的環保工作方針,建立環保工作保證體系,採取相應的環境保護措施。
2.嚴格貫徹河南省地方及其他國家對建設施工企業在施工中的有關環保規定,防止施工所產生的噪聲及灰塵對周邊環境的污染。
3.防止施工材料出入施工現場對周邊環境的污染,要求從現場出去的車輛,車輪要及時清洗乾淨,以免污染道路。
4.現場施工時為保證施工的順利進行,做到安全文明施工,特指定專職安全員,負責工程的安全文明施工的組織管理工作。
5.在施工中對噪聲、粉塵、運輸遺撒等必須進行嚴格控制,以確保良好的施工環境狀態。
效益分析
北京建工集團有限責任公司總承包部、北京建工一建工程建設有限公司、北京城建集團有限責任公司通過《現澆混凝土斜柱施工工法》的有效實施,採取了多項先進的技術措施,解決了現澆混凝土(勁性)斜柱的施工難題,完成了施工任務,確保了北京蘭華國際大廈工程和河南藝術中心工程結構封頂的形象目標,取得了良好的社會效益。在質量、文明施工、社會影響、經營狀況等方面獲業主、監督單位以及同行業的好評。
超長斜柱施工∶底模採用木模板,側模和頂模採用三節式定型鋼模板,通過模板體系的有效套用,控制了混凝土的錯台和漏漿,解決了上層模板的固定問題,節約了工時及臨時支撐材料。
一般現澆混凝土斜柱施工∶採用覆膜多層板做板面,扣件式鋼管腳手架做支撐,通過預先挑出梁底來控制斜柱的平面位置。較定型鋼模板的一次性投人節省成本40%。
套用實例
《現澆混凝土斜柱施工工法》的套用實例如下:
一、蘭華國際大廈工程
蘭華國際大廈(安園綜合服務樓工程)位於北京朝陽區安慧北里,結構類型為框架勁性結構,工程於2002年12月開工建設,於2006年7月竣工,工程中套用14根超長斜柱,該斜柱獨立段長度26米,斜向傾角69°,柱斷面達800毫米×2500毫米。
在施工中,北京建工集團有限責任公司總承包部、北京建工一建工程建設有限公司、北京城建集團有限責任公司探索超長斜向勁性柱施工工藝,解決了斜向鋼結構柱施工、超長柱模板設計、高強度混凝土施工等技術難題,節約了工時及臨時支撐材料,混凝土表面平整度控制在2毫米以內,混凝土的外觀質量優良,並形成了多項專利技術和技術論文,取得了良好的社會效益及經濟效益。
二、其他工程
河南藝術中心位於鄭州市鄭東新區CBD開發區,總建築面積75000平方米,於2004年10月開工,計畫於2007年7月底竣工。工程由大劇院、小劇場、音樂廳、美術館、藝術館五個鴨蛋形建築和中心服務區、南北共享大廳共7個單位工程構成。大劇院、音樂廳、小劇場、藝術館、美術館五個單體建築均為不規則橢球體,幾何模型是在沒有空間曲面方程情況下完全根據設計師的想像建立的。五個單體建築均採用下部現澆鋼筋混凝土框架—剪力牆結構體系,上部鋼結構屋蓋,整體外包金屬幕牆。下部鋼筋混凝土外邊緣柱沿橢球體面斜向設定,結構體系極不規則,受力狀況複雜。五個單體建築外圍一圈均為梯形截面的斜柱子,柱子傾斜角度依據橢球體外形的變化而變化,共有斜柱531種(根),傾斜角度268種,從23.83°~89.68°不等。該工程的施工採用上述施工方法,施工已經全部完成,施工質量達到預期目標。
三里屯時尚文化區工程於2006年1月開工,計畫2007年7月末竣工,工程中北京建工集團有限責任公司總承包部、北京建工一建工程建設有限公司、北京城建集團有限責任公司通過對現澆混凝十斜柱工法的有效實施,克服了斜柱支撐體系及模板搭設難度較大的困難,利用多層板易於加工拼裝和鋼管腳手架搭設方便等特點,用模板拼成斜柱所需形狀,通過控制模板的裁減角度、支撐架的搭設高度,來滿足傾斜角度的要求。模板支撐全部採用扣件式鋼管腳手架。節約了工時及臨時支撐材料,混凝土的外觀質量優良,得到了業主及監理的好評。
榮譽表彰
2007年,《現澆混凝土斜柱施工工法》入選北京市工法彙編。
2008年01月31日,中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號,《現澆混凝土斜柱施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。