高层建筑型钢混凝土结构施工关键技术的研究.pdf

高层建筑型钢混凝土结构施工 关键技术的研究 S t u d y o n K e y C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y f o r P r o fi l e S t e e l R e i n f o r c e d C on c r e t e S t r u c t u r e s i n High R i s e B u i ldi n g 唐伟耀 中建八局西南公司 成都 6 1 0 0 4 1 摘要结合某大型城市综合体项目中的型钢混凝土结构施工实例，根据型钢混凝土结构设计原理及施工的特点，从施 工组织 、质量控制、施工工艺等方面剖析 了在型钢混凝土结构工程 施工 过程 中遇 到的主要施工难点 ，制定并总结 出合 理化的解决 方案 形成 了一 系列施工关键技术 ，对于类似的型钢 混凝土工程施工有一定的借鉴作用。 关键词型钢混凝土 建筑结构 施工难点 质量控制 施工工艺 中图分类号 T U 7 5 6 ．4 文献标识码 文章编号1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 3 I 卜 0 9 9 2 0 3 同传统 的钢结构相 比，型钢混凝土结构有着更大的 刚度和强度 ，更好 的局部和整体稳定性 ，防腐蚀和防火性 能好 ，节约钢材 ；同传统的钢筋混凝土结构相比 ，这种结 构承载力大、刚度大 ，具有良好的变形能力和延性 ，抗震 性能优越 ；尤其在大跨度、超高层、重荷载的土木工程结 构 中，比单独采用钢筋混凝土结构有更好的适用性一 可 减小构件截面、增大使用空间、减小构件挠度、节省模板 和支撑等⋯。但 由于其材料多样性 ，在现场实际施工过程 中，对传统的施工工艺及施工组织带来了一些困难。 本文以某大型城市综合体项 目住宅楼为例 ，介绍 了型 钢混凝土结构施工关键技术的研究及相应的处理方案。 1 工程概 况 某大型城市综合体项 目工程总建筑面积7 3 7 1 8 5 m ， 由4层地下室、9层裙楼及1栋5 5层高2 2 0 m的酒店塔楼， 2栋4 1 层高1 7 9 m的办公塔楼和2栋4 9 层高1 7 4 m的住宅楼 组成。该项 目集超五星级酒店、酒店式公寓、超5 A甲级写 字楼、大型商业及高档住宅于一体 ，建成后将成为成都 乃 至西部地 区规模最大、业态最全、档次最高的城市高端综 合体 2 结构特点 其中2栋住宅主楼结构基本相同 ，均采用型钢混凝土 作者简介唐伟耀 1 9 9 0 - ，男，本科，助理工程师。 通讯地址四川省成都市高新区天府大道北段银泰 中心项 目部 6 1 0 0 4 1 。 收稿日期 2 0 1 3 0 7 1 9 9 9 2 l 建 筑 施 工第 3 5 卷第 1 1 期 柱 核芯筒结构 见图1 。 主楼外围共含2 4 根型钢混凝土 柱 ，其中1 0根柱为矩形截面 见图2，1 4根柱为梯形截 面 见图3，核芯筒4个角部约束边缘构件各含4根H型 钢 ，合计8根H型钢 见图4。 ∥～_7 一 ～ -- 一 -- 了 碍 7 一 i 一 图1 主楼结构平面 ’ 一 一 ／ l ＼ ⋯一 班 玉 一 ＼ ， - 、 、 l _ ‘ ～ 一 ’～ 图2 矩形柱截面 图3 梯形柱截面 图4 核芯简H 型钢构造 3 施工难点及处理方案 3 ． 1 型钢柱栓钉影响箍筋安装 a 难点分析依照型钢柱深化设计图纸要求，为增 强型钢与混凝土问应力传递的能力，所有型钢混凝土柱 内 型钢在 一 1 0 ． 5 5 0～5 ． 4 5 0 m 范围内的翼缘板上需均匀焊接 栓钉 ，栓钉定位如图2 、图3 、图4 。 但在现场 实际施工过程 中，由于竖 向结构钢筋安装 顺序为 型钢柱安装及定位调整一柱 核芯筒暗柱 纵 向 i 羞 蔓 叠蠹 i 。 。 曩 蓦 主筋机械连接一 内外箍筋 自上向下安装及绑扎。故如果按 照土建图纸的钢筋排布进行钢筋安装 ，则栓钉部位的箍筋 安装工作将非常困难 ，且箍筋安装后部分位置与型钢柱翼 缘板直接贴合 ，箍筋及型钢柱翼缘板无法与混凝土充分接 触 ，从而影响混凝土对钢筋的握裹效果。 b解决 方案 经我方技术人员分析及联 系设计单 位 ，依据相关规范 确定 了以下解决办法 将与栓钉位 置 重 叠的封闭箍 筋替换为u形开 口箍筋或单肢箍 ，替换方式 及部位如图5 。 圈 I [L J k 1]l I 图5 箍筋调整图 这样 在充分保证设计承 载力的情况下 方便 了现场 施 工，同时保证了钢筋成型质量。 3 ． 2 梁柱节点钢筋连接方式影响梁钢筋绑扎 a 难点分析 为保证梁柱节点刚性连接 ，同时保 护翼缘板表面不受现场焊接产生 的不均匀温度应力影响 ， 本工程的梁钢筋与型钢柱连接采用梁钢筋与型钢柱上预焊 接 的直螺纹套筒连接 ，位于翼缘板两侧 的梁钢筋则从型钢 柱腹板 内预留洞 口穿通。 本工程中主要的框架梁高基本处于5 0 07 0 0 mm范围 内，以6 5 0 mm占绝大多数，但是由于梁柱节点采用直螺纹 套筒连接 ，框架梁无法架空绑扎后再放入模板 内，所 以梁 钢筋的绑扎顺序无法按照传统钢筋绑扎工艺进行。 b解决方案 经我 方施工管理人员研究分析 ，决 定对传统梁 筋绑 扎顺序进行一定调整优 化 ，采 用 以下做 法 ，在木工支设梁板模板 时留出单侧梁模板后装 ，钢筋工 插 入后梁钢筋安装顺序为连接上下排梁柱节点处梁纵 向 钢筋一梁边缘通长钢筋穿过型钢腹板穿筋孔一穿入纵 向构 造钢筋 腰筋 、抗扭钢筋、架立筋 一 穿入箍筋并定位一 钢筋交叉点及搭接段全部绑扎一安装混凝土保护层垫块一 合上梁侧模。做法见图6 。 经调整后的施工顺序 ，在保证梁柱节点连接质量、钢 筋骨架绑扎成型效果 、混凝土保 护层厚度的前提下 ，减小 了劳务施工人员的操作难度，加快了施工速度。 3 ． 3 梁柱节点钢筋排布方式影响梁钢筋绑扎 a 难点分析 梁柱节点部位的纵横向梁纵筋与柱箍 筋交叉排布历来是现场施工的难 点问题 ，如果对钢筋排布 不做优化处理 ，则极 易造成梁柱节点处钢筋保护层厚度不 足甚至露筋的质量问题。 图6 钢筋绑扎工艺流程示意 本工程梁柱节点部位型钢预留穿筋孔及直螺纹套筒位 置在型钢柱深化设计时 ，已考虑梁钢筋排布位置问题 ，但 如果现场土建施工队伍在钢筋制作时不采取相应的优化措 施，仍依照结构施工图翻样下料 ，则会出现梁箍筋落到梁 底模上，且无法绑扎的质量问题。 b解决方案 经我方技术人员研究 ，及查 阅相应 图集规范 ，对该问题提出以下解决方案。梁柱节点处， 梁纵向钢筋保护层增加的两侧，对其梁端加密区域箍筋进 行调 整，调 整方法为在制作时将箍筋高度缩小2倍钢筋直 径的高度 ，在梁中部位梁纵筋逐渐恢复正常高度。做法如 图 1 4 所 示。 图7 经调整后的梁箍筋绑扎 这样在保证梁下部混凝土保护层厚度的同时，最大限 度地保证了钢筋骨架绑扎成型的质量 ，并且减 小了施工难 度。 3 ． 4 型钢柱 间框 架梁的钢筋施工难题 a 难点分析 框架柱梁端均为型钢混凝土柱的梁柱 节点时，该框架梁中的纵向受力钢筋无法两头同时与型钢 柱上的直螺纹套筒连接上。如图8 所示。 图8 梁两端 同为直螺纹连接 b解决 方案 对于该情况 ，我 方技术人员经过 分 析研究 ，依据施工规范 中相关规定采取处理办法 ，即j ,-t - 梁钢筋断开 ，上部钢筋在梁中1 ／ 3 跨内搭接 ，搭接区域的箍 筋加密。 下部钢筋在梁边1 ／ 3 跨 内搭接，搭接区域箍筋加密。如 图9 所 示 。 2 0 1 3 -1 1 B u i l d i n g C 。 n s t r u c t i 。 n 1 9 9 3 唐伟耀 高层建筑型钢混凝土结构施工关键技术的研究 ⋯ 川 l j⋯ 钢筋搭接区域 图9 钢筋搭接及箍筋加密 这样处理遵循 “ 强柱弱梁，节点更强”的抗震设计原 则 ，在保证梁柱节点刚性连接的前提下 ，梁纵筋在规范 允许范围内搭接 ，同时采用相应局部加强措施，降低施工 难度的同时确保梁钢筋施工质量。 3 ． 5 型钢柱 间短跨梁通长钢筋施 工难题 a难点分析 X 向框架梁跨长均在3 5 0 0 mm左右 梁下排通长钢筋在后台翻样加工过程中，如果按最省材料 及接头原则选取9 m原材通长配料 ，直接穿过2 ～3 个梁柱 节点。在现场型钢柱 已安装完成的情况下 ，梁下部通长钢 筋穿过单根型钢柱腹板上所开 圆形穿筋孔时 ，需要几乎完 全对正，在穿筋同时必须同穿筋孔保持接近0 。 的水平角， 这在几何上是不可能实现的。况且如果现场型钢柱 因为各 种环境 因素 ，其定位 出现些许偏差 ，则钢筋连续穿过2个 穿筋孔几乎无法实现。 b解决方案 针对这个型钢柱间的连续短跨框架 梁下部 的通长主筋安装 问题 ，我 方技术人员咨询 了设计 院相关人员及查阅相关规范 ，最终确定采取如下施工工 艺 以其中一条多跨梁为例，翻样钢筋长度如图1 O 所示， 安装顺序从左到 右 ，采取机械连接 ，最右端采取绑扎搭 接 ，搭接区域箍筋全加密。 图1 0 短跨梁通长筋下料优化 如此处理 ，解决 了通常钢筋的安装问题，通过调整下 料单，在规范要求的范围内优化了施工工艺，降低 了施工 难度。 3 ． 6 梁柱节点处钢筋密集影响混凝土振捣 a 难点分析在 一 1 O ． 5 5 0～5 ． 4 5 0 m 高度范围内 的型钢柱由于翼缘板上均匀分布有栓钉 ，加上超高层建筑 地面嵌固部位的柱中含筋量极大，箍筋交错 ，钢筋间距极 小 ，有效空隙少有 1 0 mm的地方，而普通C 6 0 高强混凝土 级配粒径在5～2 5 mm范围内，这造成了混凝土在柱内自由 下落困难 ，另一方面由于钢筋间距限制，振捣棒的插入 比 较困难 ，极易出现无法振捣的盲区。 b解 决 方案 基于 以上两 点 情 况 ，本 工程 在 一 1 0 ． 5 5 0～5 ．4 5 0 m 高度范围内型钢混凝土柱混凝土采用 C 6 0 自密实混凝 土，坍落度范围6 6 0～7 0 0 mm，骨料级配 9 9 4 建筑施工 第3 5 卷第1 1 期 范围5～1 6 mm。配合振捣棒辅助振捣，确保混凝土成型密 实。 除此之外的型钢柱混凝土均采用按设计要求的普通高 强c 6 O 混凝土进行浇筑 ，浇筑过程中，严格控制振捣时间 及振捣点 ，确保振捣密实且无漏振部位 。 4 结语 本工程的型钢混凝土柱施工难题的解决 ，在满足设计 和施工质量要求的同时还提高了施工效率 、降低 了施工成 本 ，最终取得了良好效果。 型钢混凝土柱及相应的梁柱节点混凝土成型 良好 ，无 胀模 、跑模现象；混凝土表面光滑平整，无蜂窝麻面 ；型 钢混凝土柱各侧面垂直度经复测符合要求 ，将施工过程中 的关键技术概括总结如下 a 施工中应尽量减少型钢与钢筋分项工序的交叉影 响，主要指结构构造筋及受力筋与型钢的冲突 ，施工前解 决此类技术问题是保证质量、加快进度的保证。 b由于型钢混凝土是最近几年开始大量应用 的技 术 ， 设计和施工 方面均有许多可以优化改进之处，因此加 强施工方与设计 的沟通尤为重要 ，把技术措施和改进意见 提前做好，对加快施工进度 ，保证施工质量将起到重要的 作用。 C针对施工过程中出现的与传统施工工艺相矛盾的 难点，应在规范允许，保证质量 的前提下，综合考虑 以施 工方便、经济合理、工艺简单的原则进行施工组织优化。 ⋯白国良， 秦福华． 型钢钢筋混凝土原理与设计【 M】 ． 上海 上海科学 技 术 出版社 ． 2 0 0 0 ． [ 2 ] 中国建筑科 学研究院． G B 5 0 0 1 O 2 0 1 0 混凝土结构设计规范【 s 】 ． 北京 中国建筑工业出版社， 2 0 1 0 ． 【 3 ] 中国建筑科学研究院．J G J 1 3 8 2 】 1 型铜混凝土组合结构技术规 程[ s 】 ．北京 中国建筑m,_l k 出版社， 2 0 0 1 ． [ 4 】 建筑施工手册编写组． 建筑施工手7 ff [ M] ． 第二版． 北京 中国 建筑工 业 出版社， 2 0 0 3 ． [ 5 ]赵鸿铁． 铜与混凝土组合结构【 M] ． 北京 科学出版社， 2 0 0 1 [ 6 ] 茅洪斌铜 筋翻样方法及实例[ M】 ． 北京 中国建筑工业出版社， 2 0 0 9 ． [ 7 ]秦辉虎． 型钢混凝土组合梁加固施工技术实证研究[ J J ． 四川连材， 2 0 1 3 1 1 7 6 1 7 7 ， 1 8 0 ． 【 8 J刘明峰 型钢混凝土转换梁吊模支撑体系与设计关键问题研究f M】 广州 华南理工大学， 2 0 1 2 ． [ 9 】 张小俊， 黄云刚， 沈忠云． 型钢混凝土组合结构柱脚节点优化施工 技术[ J ] ．施工技术， 2 0 1 2 2 2 4 4 2 4 6 ． [ 1 0 ] 于强． 型钢混凝 土组合 结构施 工方法[ J 】 ． 山西建筑， 2 0 1 0 7 l 1 4 一 6