框架结构后浇节点施工技术

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  中图分类号:TU74文献标识码: A
  一、前 言
  本工程分为A座、B座两栋住宅楼,通过三层商业裙房C座及二层地下室连为一体,采用钢筋混凝土框架剪力墙结构。花格框架位于二座塔楼的北立面。花格框架顶标高的85.86米。
  花格框架由主框架梁、主框架柱、次框架梁、次框架柱与楼面拉梁组成,通过次框架柱与主框架梁的连接,楼面拉梁与楼板的连接,使得主、次框架形成一个整体。在施工阶段,主框架与次框架暂时断开,待主框架沉降变形后,将断开的钢筋连接上再浇筑混凝土,相当于次框架主要承受水平荷载。在使用阶段,次框架是抗侧力的主要结构构件,只承受很少的竖向荷载。
  为了尽可能不使主次框架中的次框架梁和柱承受竖向荷载作用,主框架与次框架的连接采用“特殊后浇节点”做法,即在次柱与主框架梁交接处设置后浇节点,在楼面拉梁与次柱交接处设置后浇节点。主次框架后浇节点位置示意详见图1。
  
  一、施工难点
  1.钢筋接头方式
  后浇部位钢筋需暂时断开,待结构主体封顶且充分沉降后连接,直接导致上部钢筋下沉,普通直螺纹机械连接接头难以保证再将钢筋连接,故需设计一种新的钢筋连接方式。
  2.钢筋接头率
  后浇部位位于外立面,考虑施工安全及工期的要求,故柱中断开部位不能过高。根据图集03G101-36:柱相邻纵向钢筋连接接头需在连接区相互错开,在同一截面内钢筋接头面积百分率不应大于50%。实际情况的限制导致钢筋接头率设置达到100%,柱的承载力被削弱,必须采取措施加强柱的承载能力。
  3.混凝土强度等级控制
  后浇部位混凝土强度等级为C40,保证后浇混凝土与旧混凝土的连接密实性,达到结构要求强度又成为一施工难点。
  4.垂直运输
  由于后浇节点施工在主体结构封顶后,垂直运输设备基本拆除,大多采用人工运输,若能采用一种既节省人工又节省材料的工艺施工后浇节点部位,对于工期的节省将大有裨益。
  二、方案选择及工艺流程
  1.方案选择
  1.1方法
  经过试验及论证,后浇节点部位的钢筋采用加长套丝直螺纹连接的方式,以满足主体结构充分沉降的要求。后浇部位四周封闭粘贴钢板兼作模板并永久保留。混凝土的灌注采用CGM高强无收缩灌浆料灌注。
  1.2优点
  1.2.1采用加长套丝直螺纹机械连接接头,可以使钢筋在断开后,满足主体结构充分沉降,同时,钢筋可以再次连接。
  1.2.2次柱后浇节点设置于受力相对较小的柱子高度中间部位,后浇CGM灌浆料时,钢板作模板使用,但在灌浆料固化后,钢板实际上对后浇节点有约束作用,且钢板跨越后浇和原混凝土部位,对于新旧混凝土的连接存在有利的约束作用。
  1.2.3CGM高强无收缩灌浆料是一种高强度、微膨胀、自流性好的材料,可以满足结构混凝土强度等级要求,使新旧混凝土的密实效果好,外加钢板约束,完全可以抵消钢筋接头率过大对于柱承载力的削弱。
  1.2.4施工方法简便,耗材少,节省人工及工期。
  2.工艺流程
  上部次框架梁施工的同时,次柱定位箍的安裝与拆除→次框架梁上1350mm高次柱的施工完成后,次柱钢筋接长→主框架梁与梁下1350mm高次柱施工完后,次柱钢筋断开→搭设施工脚手架→主体结构施工完后,次柱钢筋再次连接,柱子后浇注节点部位清理→后浇节点处钢板的安装→后浇节点处CGM高强无收缩灌浆料的灌注
  三、操作要点
  1.上部次框架梁施工的同时,次柱定位箍的安装与拆除
  绑扎上部次框架梁钢筋,安装次柱柱筋定位箍(定位箍平图见图2,安装位置见图3),浇筑次框架梁混凝土后,拆除次柱柱筋定位箍,绑扎次框架梁上1350mm高次柱箍筋,浇筑次框架柱混凝土。
  
  2.次框架梁上1350mm高的次柱施工完毕后,接长次柱钢筋
  在主体结构施工时,次框架梁上1350mm高柱模板采用定型钢模板随本层柱同时支设,同时搭设施工用脚手架。
  上部次框架柱主筋采用墩粗直螺纹连接(一级接头,两端钢筋固定,接头位置在柱中部,接头率100%),钢筋接头之间间隙为20mm,以此抵消变形(见图8-a)。本工程所需套筒长度比标准套筒长度加长20mm,套筒所连上下两段钢筋套丝长度也比正常情况有所不同:一侧套丝长度为标准长度,另一侧套丝长度为两个标准套丝长度+20mm。
  在主框架梁及主框架梁下1350mm高次柱混凝土浇筑之前,接长次柱钢筋(次柱钢筋墩粗直螺纹连接点设在上部次柱中点),直螺纹做暂时连接,并完成绑扎。见图8-b。
  3.主框架梁与梁下1350mm高次柱施工的同时,安装次柱定位箍
  3.1主框架梁模板的支设
  3.1.1主框架梁底模
  梁底模板采用15mm厚多层板,在有次框架柱的位置设置独立的模板,在有钢筋穿过的地方穿孔,注意防止漏浆。见图4。
  
  3.1.2主框架梁底模龙骨设计
  上部主框架梁底模次龙骨采用50×100mm木方,次龙骨净距不大于150mm,但不少于5根通长木方,在上部次框架位置底模次龙骨采用50×100mm木方,木方之间净距不大于100mm。见图5。
  
  3.1.3主龙骨设计
  主龙骨采用2¢48×3.5钢管,间距为600mm。见图6。
  
  3.2主框架梁下1350mm高模板采用定型钢模板,随本层主框架梁同时支设,用钢板网等材料将次框架柱下部封堵严密,防止漏浆。
  主框架梁与梁下1350mm高次柱同时浇筑混凝土。见图7。
  
  3.3主框架梁及主框架梁下1350mm高次柱混凝土终凝后,将套筒拧开并保持断开(见图8-c)。
  
  4.搭设施工用脚手架
  后浇柱皆为边柱,且灌注灌浆料时主体施工已经结束,整体外脚手架已拆除。边柱施工时,靠外侧施工无作业面,需要搭设脚手架。根据现场情况,需要在每根需要浇筑的柱子搭设悬臂脚手架,以进行柱外侧施工。由于后浇柱子上、下部已经浇筑完毕,且与梁相连,脚手架的搭设可以该柱子上、下已浇筑部位及梁为受力点,脚手架应向外悬挑不小于1.5m,且应铺好跳板,工人施工时应系好安全带。
  操作架搭设:双排脚手架围绕次柱搭设,立杆支撑搭设在楼板和主梁、次梁上,操作层满铺50厚木跳板,悬挑部位用斜杆位置,外立面设剪刀撑,外围满挂安全立网及水平网。
  脚手架搭设方法如图9及图10所示:
  
  
  5.主体结构施工完后,次柱钢筋再次连接,柱子后浇筑节点部位清理
  在次框架345mm高后浇节点施工时,将直螺纹套筒复拧(见图8-d)。
  钢板安装前应将需要浇筑的节点区内杂物清理干净。如钢筋严重锈蚀严重,需要对钢筋作除锈处理。在确保节点内清洁及钢筋配置与符合设计图纸时,方可安装钢板。后浇节点部位清理前需将钢板位置上方混凝土人工剔凿出60~100mm宽、10~20mm深的喇叭口,喇叭口上方与钢板上方平齐,作为进料口兼排气口。然后将剔凿下来的渣土清理干净。
  6.后浇节点处钢板的安装(见图11)
  
  6.1钢板下料加工:按加固平面图在现场或工厂进行钢板下料、裁剪、钻孔。
  6.2按图并结合现场情况在钢板上钻孔,并利用钢板孔位定位,在混凝土构件上钻出膨胀螺栓孔以备安装膨胀螺栓。
  6.2.1利用钢板孔位定位出膨胀螺栓的位置,并标记号。在定位钢板孔时应该依据图纸并根据现场实际情况进行调整,使膨胀螺栓孔位错开柱子的主筋和箍筋;钢筋或螺栓的钻孔直径参照相关的性能指标。使用冲击钻钻孔。初钻时速度要慢,待钻头定位稳定后,再全速钻进;成孔尽量垂直于结构平面,钻孔中若遇到钢筋,必须改变孔的位置。
  6.2.2把膨胀螺栓头击入孔内。
  6.2.3钢板粘贴以后,迅速拧紧膨胀螺栓螺杆,固定钢板。
  6.3混凝土和钢板粘合面的处理
  6.3.1混凝土粘合面表面处理:
  用斩斧在粘合面上依次轻斩混凝土表面,斩斧纹路应与受力方向垂直,除去表层0.2~0.3cm以露出砂石新面,用无油压缩空气吹除或用毛刷扫除表面粉粒。
  6.3.2钢板表面处理
  钢板粘合面必须进行除锈和粗糙处理;钢板粘合面可用喷砂或平砂轮除锈,直至出现金属光泽,钢板粘合面应有一定粗糙度,打磨纹路应与钢板受力方向垂直;用无油棉丝蘸丙酮擦拭钢板粘合面,直到用新棉丝丙酮后不见污垢为止。
  6.4建筑结构胶配置
  选择金草田JCT-2B型建筑结构胶,该结构胶由甲乙两组份组合而成,甲组份为结构胶基料,乙组份为固化剂。两组材料配合后必须在30min内使用。
  6.5建筑结构胶的涂敷和钢板的粘合
  涂敷建筑结构胶,粘贴钢板并用膨胀螺栓固定。待建筑结构胶常温固化后,用小锤轻轻敲击钢板,以判断粘结效果。粘结面积应不少于90%,否则此粘结件不合格,应剥不重新粘贴或采取有效措施补粘或补强。
  6.6钢板表面防锈处理
  6.6.1钢板外露部分在涂漆前必须除锈,用丙酮擦去油污,并保持干燥。
  6.6.2防锈涂料可采用涂刷金属防锈漆。使用丙酮去油污,进行严格清洁处理后,才可进行涂刷,后涂必须在前涂固化后才能进行。
  7.后浇节点处CGM高强无收缩灌浆料的灌注
  灌浆料的最终强度可以达到C60以上,且灌浆料具有免振捣、微膨胀、与原混凝土结合紧密的特点,使用灌浆料可以满足本工程要求。
  在钢板安装结束后约12小时进行浇筑灌浆料的工序。此时粘钢胶已经基本固化,可以浇筑灌浆料。灌浆料是一种高強度、微膨胀、自流性好的建筑材料。使用时应按照说明书要求的用水量,将灌浆料现场搅拌均匀,通过铁皮漏斗沿灌浆口注入柱子节点内。一边灌注一边轻轻敲打钢板,直到节点内灌浆料已经注满,并且灌浆料已经达到灌浆口高度。如灌浆口内灌浆料继续下沉,则继续灌注,保证灌浆料与灌浆口平齐。一般经过4~5个小时以后,灌浆料不再下沉时,说明节点处已经灌注密实。见图12。
  楼面拉梁处后浇节点也采用墩粗直螺纹钢筋连接,具体操作方法与次柱与主梁处连接相同。拉梁模板在结构封顶后后浇节点施工时支设,梁底模采用15mm厚多层板,梁侧模采用12mm厚竹胶板。拉梁均在结构封顶后由上往下依次浇筑无收缩混凝土。
  四、主要质量要求及控制措施
  1.在浇筑前,为防止在浇筑上部主框架梁的混凝土时,污染上部次框架柱钢筋及其连接丝头,在上部次框架柱范围内的上部主框架梁底模上铺设一层塑料布。钢筋连接丝头缠绕塑料面保护。
  2.浇筑时注意保护套筒的位置不被移动,上部次框架柱钢筋不被扰动。
  3.上部主框架梁浇筑前,将波纹套筒临时封堵。
  4.上部次框架柱合模前,将次框架柱底部作施工缝处理,做好凿毛、浇水湿润、清理等工作。
  5.由于粘钢所用的建筑结构胶拌和后的最佳操作时间仅30min,因此粘合前必事先做好一切准备工作,然后再配胶,这样才能保证在使用期内完成粘合操作。
  结束语
  在框架结构中经常遇到后浇构造柱,一般做法如下两种:
  (1)先预留钢筋,待梁模板拆除后,支设构造柱模板,因浇筑构造柱时有梁封口,为方便混凝土振捣,常在构造柱顶部留置浇捣孔,将混凝土灌入。
  缺陷:无法用机械振捣混凝土,常常造成混凝土振捣不密实。
  (2)在后浇构造柱的中间部位预留一直径100mm的钢管,作为后浇构造柱混凝土灌入和机械振捣的插入点,待浇筑后浇构造柱时,再将此预留钢管灌实至梁上口平。
  缺陷:虽然解决了混凝土机械振捣的问题,但留设直径100mm的钢管,主体结构施工时易封堵且混凝土灌注困难,不仅施工质量难以保证且延误工期。
  下表即是运用此工法施工与以前方法的施工对比:
   此工法施工 过法方法施工 前法与后法比较
  钢筋的连接 加长直缧纹机械连接 普通直螺纹连接 满足结构的充分沉降
  模板 钢板兼作模板并永久保留 木模板的支设、拆除 对于新、旧混凝土的连接存在有利的约束作用,柱子抗剪强度增加且操作简便
  混凝土的浇筑 CGM高强无收缩灌浆料 普通混凝土的灌注 CGM灌浆料为自流态,易控制灌注高度,自密实效果好
  脚手架的搭设 简单支设,便于施工 安全保证措施齐全 不仅搭设简单,节约工期且安全系数高
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