工艺工法qc建筑工程折线形钢骨混凝土核心筒施工工法

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折线形钢骨混凝土核心筒施工工法1、前言由于钢骨混凝土核心筒结构十分有利于结构受力，并具有极优的抗震性，成为大型公共建筑的重要承重结构。近年来为了适应各类造型独特新颖建筑物结构选型，出现了一批筒体形状复杂，空间位置呈折线型转换的核心筒结构。折线形钢骨混凝土核心筒施工工法正是通过辛亥革命博物馆工程悬挑钢桁架的两个支撑核心筒二层和其一层间钢骨剪力墙外倾80°的折线形核心筒结构的施工工艺总结形成，由于该核心筒剪力墙下部周边为倾斜缓坡结构，其支撑架体为非常规架体，同时上部核心筒待钢桁架和水平支撑连接完成后才为结构不变体系，在实施中核心筒会出现非稳定工况，存在较大技术风险，为此，武汉建工股份有限公司运用计算机建模分析、预留抗滑移埋件、导流分层浇筑以及架体实时监控等措施，有效的解决了核心筒复杂模架体系的量化计算问题，保证了折线形钢骨混凝土核心筒的施工质量和安全。图1-1折线形钢骨剪力墙示意图2、工法特点2.1利用建模分析，对大角度斜撑模架支撑体系进行整体应变分析，在满足模架系统的强度、刚度和稳定性要求的前提下大大降低了模板支撑体系的钢管用量。2.2折线形核心筒采用外模空间定位，同时通过内支撑架反拉，外支撑架预留抗滑移埋件的方式，解决了模架支撑体系定位、承重和抗浮等技术难题。2.3折线形剪力墙即有钢骨暗柱、含钢量大以及构造复杂，通过控制混凝土粗骨料粒径，采用柔性导流带分层浇筑的方式，保证混凝土畅通入模。2.4针对折线形核心筒长时间带模养护，采取模板内面铺粘塑料保温薄膜，外露混凝土蓄水养护的措施，以确保构件不因水分散失而出现有害裂缝。2.5、针对混凝土浇筑过程中模架系统随荷载增加而工况变化以及成型后折线形剪力墙出现非稳定状态，从模架系统的刚度和拆除时间、混凝土凝结时间和浇筑速度之间应用计算机模拟技术进行同步分析和监控。3、适用范围本工法适用于房屋建筑领域折线形钢骨混凝土构件的施工。 4、工艺原理针对折线形核心筒对模架系统的受力状态，选用大角度斜撑模架方案作为支撑系统，利用计算机仿真模型对构件进行工况分析，根据分析结果搭设模架系统。按照先完成下部结构和抗滑埋件，定位受力面模架体系；然后进行钢筋绑扎、内模安装以及大角度斜撑杆加固，采用导流分层浇筑和架体实时监控，预防其变形及纠正；最后完成折线形核心筒上部钢结构安装，形成结构不变体系后，在拆除其模架支撑体系；工法通过在实施中采取切实可行及合理周密的具体技术措施，降低了施工难度，加快施工进度，确保了折线形核心筒的施工质量和安全。5、工艺流程及操作要点5.1工艺流程施工准备折线形核心筒起折点以下嵌固端主体结构和预埋件施工钢骨结构安装搭设脚手架及安装定位模板核心筒钢筋、模板及大角度斜撑模架施工混凝土浇筑及模架同步监控核心筒混凝土养护安装核心筒起折点以上钢桁架和水平支撑拆除模板支撑体系图5-15.2操作要点5.2.1施工准备（1）方案选择根据折线形剪力墙受力面与倾斜结构支撑面的夹角，折线形剪力墙的支撑架体必须满足构件水平和竖直方向的施工荷载，采用钢管扣件式脚手架主要是依靠立杆和斜撑杆进行受力，根据上述受力构件对架体的要求，结合操作架体选用大角度斜撑模架搭设方案作为折线形核心筒模板支撑体系，同时搭设的模架支撑面为倾斜面，必须有抗水平滑移的措施。由于该模板支撑体系属于非常规架体，必须建模量化分析，以确保方案的可行性。（2）建模分析首先建立折线形钢骨混凝土核心筒大角度斜撑模架支撑体系分析模型，依据施工阶段折线形剪力墙混凝土浇筑高度每上升1.8m进行分层浇筑的方式，进行模架的工况模拟分析，通过计算分析，量化大角度斜撑模架立杆纵横向间距和步距，斜撑杆和支撑模板的纵横向间距，同时注意斜支撑横向间距应等于立杆横向间距， 以保证斜撑钢管的长细比满足受力要求。5.2.2折线形核心筒起折点以下嵌固端主体结构和预埋件施工折线形剪力墙的大角度支撑模架是搭设在起折点以下倾斜结构支撑面上，必须在支撑面上预埋Φ25的钢筋头（长度200mm），并与结构主筋焊接，钢筋头预埋的位置根据立杆和斜撑杆的间距，防止架体水平移动。同时核心筒钢筋绑扎和模板安装完成到折线形剪力墙下部起折点，完成核心筒下部起折点以下剪力墙和倾斜支撑面结构的混凝土浇筑。图5.2.2嵌固端成型示意图5.2.3钢骨结构安装（1）测量放线　　按照深化图纸的尺寸，对折线形钢骨结构实际外形三维坐标尺寸与设计外形三维坐标尺寸进行拟合，得出该节点的外形偏差必须在验收标准之内。（2）钢骨结构吊装　　在现场钢结构材料堆放区域调整好折线形钢骨结构的方向，利用塔吊将钢骨结构沿一个方向依次进行吊装，完毕后，先用点焊的方式对钢构件进行初步固定。（3）钢骨结构复核　　利用全站仪对已初步固定的钢骨结构的顶点三维坐标进行复核，微调钢结构到设计位置。（4）钢骨结构焊接利用厚板焊接技术依次完成钢骨结构的焊接，焊缝等级不低于Ⅱ级焊缝。5.2.4搭设脚手架及安装定位模板（1）搭设操作脚手架先根据方案设计的大角度斜撑模架立杆纵横向间距，按照由高向低的原则，在支撑斜面结构上搭设工人操作脚手架。（2）安装折线形剪力墙受力面外倾定位模板首先利用全站仪在操作架体上标识出折线形剪力墙下部和上部起折点的位置，带通线安装通长定位木方（间距1m），最后将折线形剪力墙受力面模板安装在定位木方上。 图5.2.4外倾定位模板的安装示意图5.2.5核心筒钢筋、模板及大角度斜撑模架施工（1）钢筋工程首先按照设计图纸将折线形核心筒钢筋加工就位，其中竖向钢筋的弯折角度误差小于±1°(长度为5m)。折线形剪力墙的竖向钢筋绑扎按照由内向外的方向进行竖向连接，核心筒竖向钢筋的连接均采用直螺纹接头（等级为Ⅰ级），最后完成核心筒水平钢筋的绑扎。（2）模板工程先搭设核心筒内模板支撑体系至折线形剪力墙边，安装其内模板体系并固定，穿剪力墙内模与外模间对拉螺杆，架设螺杆间双钢管，最后加固折线形剪力墙模板紧固体系，注意在剪力墙模板安装前应先将塑料保温薄膜粘贴固定在其模板内侧。（3）搭设大角度模板支撑体系根据方案设计的大角度斜杆支撑间距，搭设折线形剪力墙模板斜支撑体系，应按由低向高，由内向外的顺序进行搭设，其中斜撑杆一端与剪力墙模板双钢管铰接，另一端插入斜支撑面预埋钢筋中固接，完成模板体系的加固。图5.2.5搭设大角度斜撑模板体系5.2.6混凝土浇筑及模架同步监控核心筒中折线形剪力墙混凝土无法沿重力方向入模，采取柔性导流带引导混凝土畅通入模，在浇筑过程中，必须按照计算机工况模拟的浇筑高度（≤1.8m）进行浇筑，在大角度斜支撑模架支撑体系的主要受力立杆和斜撑杆上布设位移监控点，在折线形核心筒混凝土浇筑时进行实时监控，将实时监控的数据与模拟分析 的数据进行拟合，随时调整混凝土的浇筑时间和线路。折线形钢骨核心筒采用对混凝土粗骨料应严格限制，必须采用粒径为5~10mm的瓜米石保证混凝土流畅入模，同时对于现场的混凝土水灰比也要控制，其塌落度≥180mm且≤220mm为宜。5.2.7折线形剪力墙混凝土养护由于折线形剪力墙仅完成折线段混凝土构件的施工，现阶段剪力墙钢骨结构顶端即没有水平钢结构连接，且上部桁架和水平支撑也未安装，导致折线形钢骨剪力墙在施工过程中竖向结构出现非稳定工况，为保证折线形钢骨核心筒的结构安全。通过大角度斜杆模架体系的临时支撑，将折线形剪力墙构建成一个稳定的受力体系，要求折线形剪力墙支撑架体直到上部折线形核心筒钢结构安装完成后方能拆除（h＞28d），导致折线形剪力墙混凝土无法进行常规湿水养护，除剪力墙两侧内模均粘贴固定塑料薄膜外，在混凝土养护期间，剪力墙上部起折点留置的施工缝采用蓄水养护的方式，防止混凝土水分从上部散发。5.2.8安装核心筒起折点以上钢桁架和水平支撑完成核心筒上部起折点以上钢桁架的安装，同时上部折线形核心筒钢结构水平支撑杆件完成于钢桁架的连接，进行空间位置复核后，钢结构焊接固定，形成折线形钢骨核心筒结构不变体系。5.2.9拆除模板支撑体系待折线形钢骨核心筒剪力墙形成稳定结构后，首先由上至下拆除剪力墙斜杆支撑，拆卸内外模板，最后将内外支撑架体全部拆除。6、材料与设备表6-1主要材料和机具设备一览表序号名称数量用途1塔吊2座调运钢筋，吊装钢骨结构2水准仪1台测量和控制标高3全站仪1台控制钢骨结构和模板定位4Φ25钢筋若干作为留置预埋件5CO2焊机1台焊接钢结构6Φ48钢管（带扣件）若干搭设支撑架体7钢卷尺1把测量长度定位8柔性导流袋2个混凝土浇筑9振动棒2个混凝土振捣10塑料薄膜若干养护11塌落度桶1个测量混凝土塌落度7、质量控制7.1本工法执行现行国家规范和标准。7.2全部施工人员经培训后持证上岗。7.3编制经济、科学的施工方案，经批审后方可进行施工。7.4钢材材质及配件严格执行国家标准。 7.5做好施工质量记录7.6焊缝质量满足《钢结构工程施工质量验收规范》二级焊缝质量标准要求。7.7钢筋工程除了满足《钢筋工程施工质量验收规范》要求外，折线形剪力墙竖向钢筋弯折角度误差需小于±1°(长度为5m)。7.8混凝土工程满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》要求。7.9施工中注意事项7.9.1原材料：各种原材料必须合格，混凝土现场见证取样塌落度必须按照≥180mm且≤220mm执行。7.9.2钢骨经检查合格后才能运至施工现场。7.9.3焊条、焊剂、焊丝必须有合格证，并按要求烘焙后施工，焊接完毕后，及时清理焊渣。7.9.4各种焊缝外形要均匀，符合检查项目中一般项目。7.9.5各检查项目的抽检查数按全数检查的方法进行。7.9.6成品保护：钢结构构件校正好后方可施焊，并不得随意移动垫铁和卡具，以防造成构件尺寸偏差。8、安全措施8.1严格执行国家颁布的《建筑安装工人安全技术操作规程》、《建筑机械使用安全技术规程》和《建筑物施工现场临时用电安全技术规程》做好施工操作中的安全工作和文明施工。8.2施工人员在开始工作之前，要检查所有的机具、工具及临时设施的使用情况，若有隐患需整改后方可作业。8.3起重吊装人员必须持证上岗，挂钩操作人员在操作开始之前要榆查吊环、吊钩、钢丝绳等工具，起吊前应试吊，并统一指挥。8.4操作人员必须戴好安全帽系好安全带。8.5焊工、气焊工、安装工，必须挂牢废料桶，并用绳索拴牢，以备收集焊条头，铁水渣和切割废料。8.6操作人员必须配备专用工具帆布袋，以免工具零件坠落伤人。8.7混凝土浇筑应检查模板及其支撑的稳固性等情况，施工中并严密监视，发现问题应及时加固；施工中不得踩塌支撑。8.8混凝土浇筑前，应对振动器进行试运转，振动器操作人员应穿胶靴。戴绝缘手套；振动器不能挂在钢筋上，湿手不能接触电源开关。8.9使用吊斗吊运混凝土并浇筑时，使用吊斗的操作人员一定要保证吊斗的所有吊儿都挂在塔吊或吊车的吊钩上，并仔细检查吊斗吊挂牢固后，才能让信号工发送起调信号；同时，起吊时吊斗下严禁站人。8.10为保证操作人员安全，先搭设操作脚手架，再待模板系统完成后进行大角度斜撑模板的搭设，搭设斜撑杆的长细比应满足方案设计要求。9、环保措施9.1在施工过程中应遵守国家的《环境管理体系要求及使用指南》和《污水综合排放标准》等国家和地方有关施工现场环境保护管理规定。9.2根据工程特点编制环境保护操作手册及注意事项，并作好对现场操作人员及管理人员的环保措施交底工作。9.3做好污水排放等工作。9.4制定切实可行废旧模板、钢材以及脱模剂回收处理措施。10、效益分析10.1折线形钢骨混凝土核心筒施工技术对于复杂模板支撑体系进行了量化，减少了施工过程中周材的投入，缩短了模板支撑体系拆模的时间，节约了工程成本，5万元/月（节约支撑体系月单价）×2个（折线形核心筒数量）=10万元，加快了施工进度，为日后类似特殊结构的施工提供了很好的借鉴。10.2通过该技术措施的不断改进与完善，形成了一项自主研发的技术专利《多折面薄壁型钢筋砼倾斜外围护结构砼浇筑柔性导流袋》（申请号：7.7）。 11、应用实例本工法已成功应用于辛亥革命博物馆新建工程5号和6号楼梯核心筒，折线形剪力墙核心筒长度为9612mm，高度分别为720mm、5360mm和1120mm，厚度为600mm，剪力墙向外倾斜与水平线成80°的夹角，其下部二层结构为16°的倾斜砼屋面板，针对这种施工工况复杂的折线形钢骨混凝土结构，通过建模分析，预留抗滑移埋件，采用大角度斜撑模架系统支撑，采用导流分层浇筑和架体实时监控，完成折线形核心筒上部钢结构安装，形成结构不变体系，拆除其模架支撑体系，确保了架体的安全，并且实施效果良好,有利于该工法推广应用。悬挑桁架下折线形核心筒图11-1折线形钢骨架剪力墙核心筒成型图