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    型钢混凝土组合结构空间分叉柱(撑)施工技术.pdf

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    型钢混凝土组合结构空间分叉柱(撑)施工技术.pdf

    第44卷第1期2013年1月 V01.44 No.1 Jan.2013 建 筑 技 术 Architecture Technology 41 型钢混凝土组合结构空间分叉柱撑施工技术 原 波,洪 彪,胡 旭,马 超 北京建工集团有限责任公司总承包部,100055,北京 摘要于家堡金融区起步区项目0315地块工程附楼存在大量型钢混凝土组合结构空间分叉柱撑形式。 施工中,对该结构进行了合理分段,采用计算机辅助设计软件进行了深化设计,以及在测量、钢筋、模板、混凝土 等关键工序运用了科学的施工技术,保证了施工质量与安全,达到了设计预期目的。 关键词型钢混凝土组合结构;空间分叉柱撑;空间段.戈0分;深化设计;节点 中图分类号TU398.9 文献标识码B 文章编号100047262013010041-04 CoNSTRUCTIoN TECHNIQUE FoR SPATIAL BIFURCATE COLUMNBRACEOF PRoFILE STEEL REINFoRCED CoNCRETE COMPoSITE STRUCTURE YUAN Bo,HONG Biao,HU Xu,MA Chao General Contract Department of Beijing Construction Engineering Group,100055,Beijing,China AbstractIn project of plots 0315 in the starting area of Yujiapu Financial District,many spatial bifurcated columnssupportsare used.in the profile steel reinforced concrete composite structure of affiliated building.During construction,the structure is reasonably divided into several segments and computer-aided design software is used.for in-depth design and scientific construction techniques are used at key construction points,such as measurement,steel bar,.work and concrete,to successfully guarantee the construction quality and safety andllt0 realize the expected design effects. Key wordsprofile steel reinforced concrete composite structure;spatial bifurcated column brace;spatial segment;division;in-depth design;node 型钢混凝土组合结构又称劲性混凝土结构以其 优良的性能已被广泛应用于工程中,随着人们对空间美 感的追求不断提高,应运而生的型钢混凝土组合结构空 间分叉柱撑或斜柱结构形式势必也会成为该领域一 个不可或缺的部分。在于家堡金融区起步区项目0315 地块工程附楼施工过程中对型钢混凝土组合结构进行 了深入探索和总结,在深化设计、工艺方法、质量与安全 等方面运用了科学有效的施工技术。该工程的成功实践 对今后类似工程施工具有良好的借鉴意义。 1工程概况 于家堡金融区起步03-15地块工程位于天津市 滨海新区,其附楼地上共7层,有型钢混凝土组合结构 空间分叉柱撑9处,其中空间三分叉点2处,空间四分 叉点1处,空间三分叉交汇点空间倒分叉6处,枝杈空 间最大夹角46o。从分叉点到交汇点最大距离22.6 m,根 部分叉段最大构件截面轮廓尺寸3.1 1 mx3.1 1 m,中间 段截面最大尺寸1.10 mx1.10 m。此类空间多分叉结构 相对于传统的斜柱与立柱仅在单一平面内交汇结构形 收稿日期201211-01 作者简介原波1969一,男,山东招远人,高级工程师,常务副经理,e maihyuanbo090sina.com. 式,无论在深化设计上还是施工方法上都有很大差异, 其应用尚属国内首次图1。 。 2型钢构件空间段划分 2.1划分原则 因为型钢混凝土组合结构分叉柱撑在竖向、斜 i b c 图1型钢混凝土多分叉结构 a整体外观;b分叉部位;c倒分叉部位 42 建筑技术 第44卷第1期 向、水平向均存在枝权,且各枝杈角度、截面尺寸也不 尽相同,具有非对称性,所以在型钢构件又称钢骨的 初步深化设计阶段应首先考虑保留原设计的三维整体 特性。以利于后续深化设计阶段乃至整个施工阶段的 测量作业、钢筋工程、模板工程可采取相应技术措施, 采用“三维整体切割三段划分原则”可有效解决上述 问题。 “三维整体切割三段划分原则”基本原理是将整 个空间构件整体通盘考虑.从尊重原结构设计空间要 求角度出发进行深化设计。首先,以各分叉点为核心确 定该点所连接的构件数量、倾角、截面尺寸、空间距离 等参数,并进行建模准备;然后,根据绘制出的三维模 型初步将构件划分为三段根部分又段、中间段、顶部 交汇段,其中根部分叉段、顶部交汇段仍保持原有三维 整体特性,要求同一枝权两端的空间位置、倾角保持对 应.枝杈的长短则依据施工采用的吊装机械、临时支撑 稳固措施和最终枝权连接方法等相关因素综合确定; 中间段可依具体情况按普通构件划分为多段。此空间 段划分原则可充分发挥型钢构件工厂预制精度高、质 量保证率高的特点,避免现场进行空间拼接而影响质 量和工期。 2.2划分技术要点 1型钢构件根部分叉段、顶部交汇段存在的各 枝权应满足原设计所需空间布局和倾角,且应将整段 全部连接件在工厂焊接或锻造预制完成,质量验收合 格后方可出厂。 2空间段划分应满足从工厂到现场的运输工具 要求,枝权不能过散、过长、过高超过运输道路的通过 限制。 3空间段划分应满足现场平面布置、吊装机械 要求,应使吊装机械够得着、吊得起。 一4空间段划分应避免构件整体偏心严重而使安 装、就位困难;应满足现场使用缆风绳、支撑脚手架等 临时固定措施的要求。 5型钢构件根部分叉段和顶部交汇段的各枝权 不能过短,造成各枝权空间狭小而无法满足临时固定 连接夹板的螺栓紧固或各段连接施焊作业,以及后续 模板支设作业所需空间要求;枝权也不宜过长而造成 后续钢筋、模板、混凝土工程施工困难应采用枝权长 短交错、基本对称的分段方式。 3型钢构件深化设计 3.1深化设计方法 型钢混凝土组合结构空间分叉柱撑的特点是存 在多个方向构件汇集,整段构件数量多、重量大、节点 部位复杂,且需综合考虑构件安装以及钢筋、模板、混 凝土等相关因素,由此深化设计主要采用Tekla Structures和CAD计算机辅助设计软件进行,以方便计 算出各分段构件尺寸、重量和空间位置关系.结合工程 实际情况便于调整修改以切合施工需要。 3.2深化设计技术要点 1充分考虑型钢构件根部分叉段、中间段图2、 顶部交汇段图3的相互拼接方式以及临时固定措施, 如设置焊接衬板、临时固定连接夹板等。 图 根部 圣 、 ,间段节点 闰3顶部交汇段工程实例 深化设计示意 2空间段重量较大,存在偏心、,多段连接时通常 需合理设置吊耳、吊装孔的位置;斜向吊装连接可先计 算好吊点位置,采用经计算的不同长度的吊索进行吊 装固定,以保证安装倾角。 3一般情况下型钢构件连接采用焊接形式或高 强螺栓连接,相互连接段应充分考虑预留误差调节量, 如施焊坡口预留量或高强螺栓连接孔预留量。 4型钢构件各段、各节点部位深化设计时应充 分考虑与钢筋、模板、混凝土等后续 【程施工方法相适 应。如采用焊筋板、连接器、穿筋孔的形式与钢筋工程 适应;采取预设螺栓孔以利于模板加固螺栓通过;型钢 构件截面大小、截面形式选择应充分考虑混凝土骨料 粒径等。 4钢筋工程深化设计 4.1深化设计方法 原设计结构图中钢结构部分与钢筋工程通常分开 进行,原结构设计很难充分考虑两者交叉矛盾之处,施 工单位则应采用Tekla Structures和CAD等计算机辅助 设计软件将型钢构件、主筋绘制在同一张图纸中,集中 2013年1月 原波,等型钢混凝土组合结构空间分又柱撑施工技术 43 亨间交叉位置关系,根据具体情况制订有 5 现场施工技术措施及操作要点 效的技术措施 。 钢筋工程对应的深化设计主要任务是明确钢筋与 型钢构件之间关系,在满足原设计配筋要求情况下可 适当选择、调整主筋走向和位置,箍筋截面大小、数量 和箍筋形式等;相应深化设计型钢构件上的构造措施 以满足钢筋穿过或与之连接图4。各型钢枝杈交汇部 位的钢筋生根、通过、收头为此类工程的关键点所在, 设置方法可总结为穿、绕、焊、连四种方式完成,箍筋则 须通过细部深化,必要情况需计算更改、代换完成,遇 到特殊部位的变换处理应征得设计方确认。 过 图4根部分叉段钢筋设计 aI程示意;b实景 b 4.2深化设计技术要点 1当梁、斜柱撑主筋遇到型钢构件时或各枝 权主筋位置发生冲突时,优先考虑调整主筋位置,积极 与原结构设计沟通,考虑适当调整钢筋排布;在满足设 计要求情况下重新排布的钢筋应满足生根、收头所需 的锚固长度,锚固起始位置应由原结构设计人确定。 2当主筋遇到型钢构件腹板时,则在满足腹板 开孔率条件下优先采用开孔措施穿过.须满足型钢构 件开孔率要求。 3当主筋垂直方向遇到型钢构件翼缘板或自翼 缘板生根、收头时,因翼缘板禁止开孔而需采用材质与 型钢构件相匹配的套筒焊接于附加连接板,其连接强 度需保证;或可采用其他形式钢筋连接器。 4当主筋水平方向遇到型钢构件翼缘板或自翼 缘板生根、收头时,可直接焊接于翼缘板上;多排钢筋 或单排钢筋单片焊接板面积不够时可增设焊接板。 5箍筋设计可采取增大箍筋直径而减少箍筋数 量。用U形箍筋对抱焊接形成矩形封闭箍筋代替原整 体箍筋;采用拉钩形式箍筋或进行计算代换。 5.1测量工程 1测量方法。型钢混凝土组合结构空间分叉柱 撑的测量主要采用水平投影法,以型钢构件进场复 测空间位置、尺寸合格为前提,必要时可根据构件误差 情况进行计算机软件二次放样,以确保获取测量内业 计算资料的准确。内业计算主要工作是将空间三维构 件边缘控制线或中心线进行 平投影转换为平面二维 控制线;现场测量作业则主要在楼面上放出构件水平 投影线,采用吊线法或经纬仪施测,使安装过程中各枝 权构件中心控制线与水平投影线重叠。该法的恰当应 用可使现场空间测量相对便捷、简单图5。 构 图5根部分叉段测量示意 2测量流程。CAD放样一确定根部分叉段竖直、 分叉构件的水平投影点及高程一采用倾角计算法进行 核算 利用已建立控制网现场放线,放出各构件水平 投影控制点、控制线 吊装根部分叉段 对竖直段投 影点进行对正,垂直度调整一 对竖直段设计标高控制 线采用经纬仪进行校核一对各分叉段水平投影采用线 坠或经纬仪进行校核一根部分叉段稳固一复测及数据 整理一构件偏差修正。 3操作要点。根部分叉段可采用水平尺对竖向 型钢柱垂直度进行测量调整,然后用两台经纬仪从构 件的两个侧面同时观测,依靠千斤顶及缆风绳进行调 整和稳固。中间段可充分利用各分叉问的水平联系梁 来控制安装倾角,以减小测量工作量和安装误差。顶部 交汇段则考虑利用坡口调节量或高强螺栓孔预留量来 消化前期安装偏差,以满足施工质量要求。安装过程中 各段标高偏差可通过相邻段型钢构件焊接坡口焊缝宽 度调整。 5.2脚手架工程 施工操作脚手架可采用普通钢管扣件式脚手架, 考虑测量人员、焊接人员、安装就位时人员的操作空间 4J4 建筑技术 第44卷第.1期 和站人需要;施工承重、支撑脚手架应通过计算确定搭 设方案.以满足承受构件的临时固定荷载需要。应充分 考虑其空间不对称性和构件的偏心性。对脚手架的稳 定性进行全面核算。 5.3钢筋工程 钢筋翻样人员、钢结构深化人员、现场钢筋工长应 密切配合.对每个节点深化成果和技术要点进行充分 理解.必要时可进行样板制作以便于指导施工。钢筋工 程施工前应对操作工人按钢筋深化设计要求进行下 料、成型、绑扎顺序等各环节详细交底;现场施工应严 格按深化设计要求尺寸、位置、生根方法、连接形式、穿 绕方式等进行作业。 5.4模板工程 根部分叉段应作为一个独立模板、混凝土施工段 进行,且其模板支撑不应在整层施工完毕前拆除。模板 加固体系可根据节点造型,预制半拼装式型钢定型套 箍,上下各设置一道。 中间段模板工程的控制要点是确保各枝杈模板与 内部型钢的斜率一致,应采用与型钢构件测量相同的 测量控制网及测量方法进行模板工程的测控作业。 因型钢混凝土组合结构空间分叉柱撑三维非 对称性.各枝权模板体系应保持其相对独立性且模 板支撑不应相互影响,以免因混凝土浇筑等施工荷 载不均匀而发生连锁效应,造成枝权模板的变形、偏 移。斜柱撑应既将其视为水平构件,又视为竖直构 件。一般认为斜柱撑的模板底部可按照水平构件支 撑加固,其底模需待混凝土强度达到100%以上时方可 拆除;而侧模与顶模可按照竖向柱构件进行支撑及 拆除。 5.5混凝土工程 该结构节点部位钢筋密集造成混凝土下落及振 捣困难,且斜柱撑底面混凝土在向下输送过程中, 拌合物中的骨料易被箍筋挂住而影响砂浆流动,致 使斜柱底部混凝土缺少砂浆。解决上述问题的操作 要点为控制混凝土骨料最大粒径。采用大坍落度混 凝土坍落度以210~230mm为宜;采取将胶管和振 捣棒事先设置在斜柱中的振捣方法,随浇筑随提升 振捣棒和胶管,每根枝权通过此法辅助振捣一次,效 果良好。 空间枝权部位混凝土浇筑应结合模板支撑方 案制订合理的浇筑流程和控制措施,避免因混凝 土施工荷载不均而引起施工质量、安全问题。施工 中严格按既定方案控制混凝土浇筑顺序、浇筑速 度和浇筑高度。 6质量及安全控制要点 6.1质量控制要点 由于此类结构目前尚无相应的质量验收标准,根 据设计要求,参考有关规范和标准,结合工程实际制订 质量验收标准表1。 表1型钢混凝土组合结构空间分叉柱撑质量验收标准 项次 项目 允许偏差 检查方法 1 轴线位移 8mm 线坠、尺量 2 标高 5mm 水准仪、尺量 3 全高 30mm 水准仪、尺量 4 截面尺寸 3mm 尺量 5 表面平整 3film 靠尺、楔形塞尺 6 每楼层倾斜度 20。 全站仪或拉线尺量 6.2安全控制要点 1 型钢构件分段、深化设计工作应考虑相应安 全因素,’尤其是多分叉构件的吊装应设计科学合理的 吊点、吊耳或吊装孔,应经过计算确定.。 2 型钢构件底部分叉段、顶部交汇段的安装就 位应考虑偏心造成的安装稳定性问题,设置合理、可靠 的支撑,防止产生滑移、倾倒。 3操作脚手架、操作平台、安全防护应充分考虑 空间构件的相互影响,做到各枝权部分相对独立、可靠。 4型钢混凝土组合结构空间分叉柱撑各构件 混凝土拆模强度应根据试件试验确定,各项卸荷工作. 应制订技术方案,经许可后进行。 5各枝杈构件混凝土浇筑完成后,若存在上部 结构未交汇或水平联系构件尚未达到设计要求的情 况,严禁利用枝杈构件作为承重结构搭设卸料平台或 进行各种荷载较大的拉结作业。 7结语 于家堡金融区起步区0315地块工程附楼于201 1 年l0月封顶,通过整体复测,型钢混凝土组合结构空间 分叉柱撑各成品构件倾角、截面尺寸、钢筋位置、保 护层厚度、混凝土强度等检测项目合格,混凝土外观良 好,总体工程质量满足相关规范标准,符合设计要求。 该工程的建设为型钢混凝土组合结构施工由传统二维 平面向三维空间领域拓展打下了良好基础。 参考文献 [1]JGJ 138--2001,型钢混凝土组合结构技术规程【S】. [2]梁威,王吴.我国型钢混凝土梁柱节点构造综述[J】 结构工程师, 2007498104. [3] 牛志平.型钢混凝土组合结构梁柱节点深化设计研究【J】.建筑技 术.20102150151.

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