浅谈高层建筑钢混结构施工技术

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hongmenglina
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  摘要:本文结合某高层建筑工程实例,抛砖引玉,简单阐述高层钢混结构施工技术。
  关键词:工程概况;施工方案;核心筒施工;钢结构施工;立体施工; 进度协调;桁架式支撑
  中图分类号:TU7 文献标识码: A
  一、工程概况
  1、建筑概况
  上海黄浦区中福世福汇酒店工程位于黄浦区繁华地段,北临广东路,南倚延安路高架,东面是山东中路,地块南端为已建的19层区政府办公楼南楼,现场西侧、北侧、东侧为道路,邻近地下管线较多,南侧有需要保护的重点建筑物。本工程建筑物平面呈L形,长50.2m,宽35.8m,总建筑高度98.2m,总建筑面积43792㎡。地下一层层高4.75m,局部为3.95m,地下室建筑面积3156㎡;主楼三十一层,一~三层为商业用房,一、二层形成中空大厅,层高6m;四~三十一层为酒店式出租公寓,层高2.8m。
  2、结构概况
  本工程结构形式:基础部分:钻孔灌注桩+箱形框架剪力墙结构,主体结构:钢筋砼核心筒+钢框架现浇楼板结构体系,分为A、B两个核心筒,A核心筒24m×11m,B核心筒8.2m×11m,核心筒部分占标准层建筑面积的23%。±0.00以下柱截面尺寸550mm×550mm~925mm×725mm不等,地下室顶板标高预埋安装钢柱的地脚螺栓。地上一、二层钢柱内灌C60高强度砼,外包C50砼形成劲性柱。钢管柱选用Q345B耐火耐侯钢,每节钢柱长度为四层高,首节直径φ500、φ550两种,往上直径逐渐变小。钢梁为H型钢,钢梁之间、钢梁与核心筒剪力墙结构内预埋件全部采用高强螺栓连接。
  
  3、工程的特点与难点
   3.1 由于本工程位于市中心繁华地段,且施工场地十分狭小,北靠市区繁忙道路广东路,南临已建的区政府南楼,在广东路和山东路上又有高压电线,安全文明施工的压力十分大。
   3.2 工期紧,根据建设单位的要求,从挖土开始到结构封顶9个月的工期(包括春节假期在内,实际可施工工期仅8个月),按常规施工根本无法实现。
  3.3 钢结构安装工程量大面广,节点形式多,且与土建立体交错施工,需要合理选择安排施工顺序,协调土建与钢结构的施工进度,并解决两者立体作业所带来的安全问题。
  二、主要施工方案
  1、上部结构施工总体部署
   主楼挖土→主楼基础底板→主楼地下室外墙板及顶板、B核心筒地下室→A核心筒地下室→AB核心筒上部结构→核心筒施工至八层开始钢结构安装(上下层安装前钢柱内灌砼)→钢结构现浇平台板施工→地下车库挖土→地下车库结构
  2、施工区段的划分
   平面划分:钢结构施工以11轴为界分Ⅰ区、Ⅱ区两个施工段流水施工,土建施工分核心筒A和核心筒B两个施工段流水施工。
   立体方向:从核心筒施工至七层楼面开始钢结构的安装,按3.5天一层的施工进度,每四层核心筒完成,正好是钢结构框架安装所需要的时间,因而核心筒始终比钢结构超前二层。
  3、地下室结构顶板施工缝的留置
   为满足工期要求,在征得设计同意后,项目部从地下室顶板浇筑开始对施工做了科学安排,位于建筑物中心部分的A核心筒与地下车库坡道一起划为A筒施工段,在地下室顶板上采取了留置施工缝的技术措施,实现了核心筒提前于顶板浇筑将近一个月的时间。在施工缝处预留加密梁板钢筋,在地下室顶板浇筑前,已浇的核心筒部分梁板砼凿除松动的石子,冲水湿润,并进行接浆处理。
  4、垂直运输体系
   利用两台QTZ80F,R=50m型塔吊南北呼应布置,覆盖两个核心筒及大部分钢结构吊装区域。一台布置在2轴/F~H轴之间(办公楼西北,上部结构施工附着于A核心筒),基础阶段开始安装,塔吊基础与办公楼基础连为一体,吊运地下室施工的材料,上部结构施工该塔吊附着于A核心筒,塔吊附墙采用自制超长格构式附墙件。地下室顶板完成后,B核心筒先行拔高。由于北面的那台塔吊只能够到B核心筒的一角,因此B核心筒3层以下部分在其靠北转角处搭设物料周转平台,施工至四层在Q轴/16~18轴之间安装另一台高吊(附着于B核心筒)作为垂直运输工具。
  A核心筒施工至一半高度在地下室坡道旁安装一台两笼人货电梯配合满足二结构及装饰阶段垂直运输所需。
  5、核心筒施工
  5.1 脚手架
   为节约钢材,并减少塔吊的垂直運输量,砼筒体结构施工外墙采用电动整体升降脚手架(爬架)。架体搭设时以最大外墙边沿线设置,考虑到本工程为框剪结构,结构阶段施工主要采用大型外钢模板,从安全防护和便于施工的角度综合,机位(架体内侧)离墙距离定在550mm。从±0.00m处,开始搭设普通架至11.6m,以安放承重托架,同时该普通架兼做设备层的防护架。桁架的立杆为竖向主框架,每步脚手高1.9m,整个提升架搭设高度13.2m(4.5个标准层高)。大横杆用十字扣装于两框架内侧,横担管用十字扣装于大横杆下方并扣在立杆上。
   由于A核心筒屋面层以上结构形式发生变化,爬架附着有困难,屋面层以上改用悬挑脚手完成结构施工。
  5.2 模板
   外墙模板采用组合大钢模进行施工,A、B核心筒各配一套外钢模,由塔吊进行提升。钢模面板采用4mm厚钢板和6.3#槽钢横肋(间距300mm)、双拼10#槽钢作为垂直围檁。穿墙螺栓为φ12圆钢,丝牙在现场加工,穿墙螺栓横向间距450mm,竖向上下各200mm,中间为600mm。内模用10#槽钢做垫片,外模用100mm×100 mm×10 mm铁块做垫片,螺帽用扳手拧紧。
  6、钢结构施工
  6.1 钢结构吊装
   钢结构吊装总体方法:主要使用两台QTZ80自升式塔式起重机,辅以三台旋臂吊配合吊装。
  6.2 吊装工艺路线
   复测轴线标高→吊装钢管柱→吊装钢梁→校正→检查外形尺寸→安装次梁→以此框架为基准逐跨安装→验收
  6.3每节钢结构安装与土建立体施工的进度协调
  钢结构完成一节(四层)立柱安装→四层钢结构钢梁安装→一层钢结构钢梁安装→钢结构三层钢梁安装→搭设三层钢结构钢管隔离上铺竹笆→搭设四层钢管桁架式支撑铺设模板→四层现浇楼板施工→钢结构二层钢梁安装→抛落法灌注钢管柱内砼→上一节钢结构柱梁焊接安装→搭设二层钢管桁架式支撑铺设模板→二层现浇楼板施工→搭设三层钢管桁架式支撑铺设模板→三层现浇楼板施工
  6.4 第一节钢结构柱梁安装
   安装前应复查土建基础并做好交接记录,对基础标高和水平十字轴线应严格检查验收,以此作为钢管柱吊装定位的依据。钢构件在吊装时,应选择合适的吊装点,以防止侧向变形。安装前,在基础预埋螺栓每一侧各放置一组垫铁,在每一根预埋螺栓上先拧入一个螺帽,根据钢管柱底板的标高调整好螺帽的位置,八根预埋螺栓上的螺帽应在同一标高上,钢管柱吊装就位后,先临时用此八个螺帽承受钢管柱的重量。
  6.4.1最初刚性框架单元的形成
  a.第一节钢管柱安装时,首先安装K-12、M-12、K-14、M-14四根钢管柱,用QTZ80型塔吊分别吊装四根钢管柱就位后,拧紧地脚螺栓上的螺帽,将每组垫铁用小锤打紧,使钢管柱的重量由垫铁传递到基础上,同时柱顶拉上缆风绳进行临时固定,防止钢柱倾倒。
  b.测量调整
  用钢尺复核钢柱轴线间的距离,用水准仪测量底座板标高,控制在允许偏差范围内。用两台经纬仪分两个方向测量垂直度,当垂直度偏差较大或超差时,可先拧松螺帽。将斜垫铁打入或打出来调整其垂直度在允许范围内。
  c.测量调整完后,拧紧螺帽,然后用QT280型塔吊吊装四根钢管柱之间的钢梁。吊装时,先吊下层钢梁,再吊上层钢梁,钢梁吊装就位后,先临时用安装螺栓紧固,再进行垂直度的测量,测量无误后,用高强螺栓挨个替换安装螺栓,拧紧,使此四根钢管柱及其之间的钢梁形成一个不可活动的空间刚性框架单元。
  6.4.2刚性框架单元的扩大及旋臂吊的使用
  a.以此原刚性框架单元为依托,用QT280型塔吊吊装P-14、P-12
  两根钢管柱。
  b.旋臂吊的就位及准备工作
  先用QTZ80型塔吊将三台旋臂吊分别吊装固定在M-14、M-12、K-12三根钢管柱顶上形成l#、2#、3#吊装设备。 QTZ80型塔吊将已形成刚性框架单元间的次梁和P-14、P-12两根钢管柱与刚性框架单元之间的主次梁吊到就近位置堆放。
  c.旋臂吊与高吊的配合使用
  用QT280型塔吊吊装P-14钢管柱就位后(不松钩),用1#旋臂吊吊装P-14和M-14之间的最上面一层主梁,P-14钢柱垂直度和轴线尺寸测量无误后,用安装螺栓拧紧。然后,QT280型塔吊以同样方法与2#旋臂吊配合完成P-12钢管柱及P-12和M-12之间的主梁的安装。最后用QTZ80型塔吊吊装P-14和P-12之间的最上层的钢梁,复测P-14、P-12的轴线尺寸,垂直度和标高無误后,用高强螺栓挨个替换安装螺栓,拧紧,从而六根钢柱之间形成一个新的空间刚性框架单元。与此同时,1#、2#、3#旋臂吊吊装各自作业半径内的次钢梁。
  d.旋臂吊移位及循环使用
  用QTZ80型塔吊将1#旋臂吊转移吊装到P-14钢管柱顶上,用1#旋臂吊吊装M-14和P-14之间的钢梁或P-14和P-12之间的钢梁,2#旋臂吊吊装M-12和P-12之间的钢梁或新形成框架单元之间的次梁。采用以上方法,QTZ80型塔吊和三台旋臂吊配合完成此区域内的钢柱钢梁后,用QTZ80型塔吊将三台旋臂吊转移到相邻区域,互相配合,进行此区域内钢管柱、钢梁的吊装,以次类推,依次的按轴线向另一端进行吊装。
  6.4.3钢结构最终固定
  钢管柱垂直度、标高之间调整无误后,将底座板的螺帽、垫铁及底座板点焊,同时进行钢管柱牛腿与钢梁、主梁与次梁的焊接,从而完成第一节钢管柱及其之间钢梁的吊装。
  6.5第二节柱梁及以上各节柱梁的吊装方法同第一节,吊装第二节及以上钢管柱时,采用缆绳和平台调节杆相结合来防止钢管柱倾倒并调整其垂直度,上一节的吊装必须在下一节的工序完成后才可进行。
  6.6钢管砼的施工
  本工程25根立柱均采用螺旋钢管剖口焊加内衬对接做法,每4层为一施工缝。管内砼的施工配合比按设计要求C60高强度砼防止砼的收缩应做好配合比的试验室测试,渗入微膨胀剂,以减少砼的收缩率变形,坍落度100mm 。管内砼的浇捣:做一只圆锥形的卸料斗,在浇捣前做好同级配的砂浆200厚管底处理,用塔吊运至钢管柱上方料斗中,插入钢管内,用一根特制的插入式长振动棒在管内振捣,使振动棒能覆盖管内全部砼。
  6.7平台砼的施工
  在钢结构现浇楼板施工中,我部针对场地小的困难,钢结构安装及现浇楼板对中福房产96#地块及中福花园两个工地的现场调查研究工作,取长补短,这两个工地都采用了压型板四层隔离现浇措施,由于压型板中间抵抗距不足,产生挠度,层层支撑浪费了大量人力、物力,通过对该两个工地的总结,我们采用了在核芯筒四周焊接8#槽钢,模板系统利用工地上现有的钢管、钢筋制成工具式桁架支撑,利用钢梁的内力支承模板的方法,节省压型板的费用,提高了工效。
  6.7.1施工流程
  桁架安装→方木铺设→平台板铺设→剪力墙处预埋件与槽钢电焊→平台钢筋绑扎→剪力墙处钢筋电焊→平台钢筋验收→平台砼浇捣
  6.7.2平台模板采用反桁架式支撑,在桁架上设置方木和九夹板。
  桁架长度4.1m和3.9m的间距为0.8m,桁架长度2.7m和2m的间距为1m,在圆弧钢梁的地方桁架长度超过4.1m间距为0.5m。桁架由由Φ48钢管和Φ16圆钢组成,Φ48钢管和Φ16圆钢节点用电焊连接,形成整体,以保证整体刚度。桁架顶端Φ48钢管进行起拱2cm。桁架详见附图。
  
  
  6.7.3平台采用九夹板,采用50mm×100mm方木,桁架就位后安装搁栅,搁栅两端用22撑铅丝与钢管扎牢。搁栅其间距不超过400mm,方木必须两侧平面刨光轧平,使其断面一致,确保平台平整。搁栅安装完毕校正合格后方可铺设平台九夹板。
  三小 结
  近年来,随着高层建筑的不断兴起,钢混结构由于自重轻、强度高、抗震性能好、施工速度快、综合造价低等优点,已成为设计单位青睐的高层建筑结构选型方式,根据本工程的实践经验,对于此类建筑施工,有以下几点可供参考:
  ①根据本工程几乎在零场地的条件施工的特点,先进行主楼施工利用地下车库位置作为堆放场地,主楼和后开挖部分可在后浇带处可采取设置围护桩或钢板桩等基坑围护技术措施。
  ②±0.00以下核心筒与车库结构之间合理留置施工缝,核心筒部分先行拔高。±0.00以上核心筒与钢结构的错开施工,核心筒部分选用整体提升脚手架与大钢模配合施工,施工进度基本可达到3.5天一层。核心筒外墙采用预埋钢板的方法,钢板上焊接槽钢后再与钢框架的楼板部分钢筋焊接。应当注意的是钢结构开始施工时间点不宜滞后核心筒施工层数过多,以免造成整个主体结构的施工脱节,一般在核心筒上升高度超过钢结构安装高度的二层后即可插入钢结构施工,此时放置预埋钢板的剪力墙已有有7天以上的砼强度。
  ③钢结构与土建施工立体交叉作业,先完成每节钢柱的顶层钢结构平台楼板的模板支撑体系,实现土建与钢结构的立体作业施工安全隔离。
  ④对于层高低、楼板不做吊顶的钢结构建筑,采用桁架木模板支撑体系可避免压型钢板组合楼板带来的楼板下扰问题,并且比常规排架的搭设更节约人力、物力。
  ⑤钢结构采用悬臂吊配合高吊安装钢梁,可加快施工进度。
  ⑥本工程结构施工进度方面取得了良好的效果,自主楼挖土至结构封顶仅用了7个多月的时间,比节点工期提前了一个月,为同类工程的施工积累了经验。
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