龔鵬

【摘要】本文以某商業(yè)中心工程施工為例，重點(diǎn)介紹了頂模設(shè)計(jì)、伸臂桁架安裝、伸臂桁架與鋼筋工程協(xié)同施工、伸臂桁架與混凝土結(jié)構(gòu)協(xié)同施工、鍛鋼節(jié)點(diǎn)域模架角部開合協(xié)同施工、鍛鋼節(jié)點(diǎn)與模板協(xié)同施工等一系列頂模關(guān)鍵技術(shù)及工藝流程。

【關(guān)鍵詞】頂模設(shè)計(jì);伸臂桁架;協(xié)同施工;施工技術(shù)

1、工程概況

1）?頂模設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)發(fā)展和城市建設(shè)的日新月異，城市市區(qū)內(nèi)建筑工程場(chǎng)地越來越狹窄，房屋建筑越來越高，而工期、造價(jià)、環(huán)保等要求卻越來越嚴(yán)，這對(duì)工程建設(shè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，也為新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用提供了機(jī)遇。某商業(yè)中心工程塔樓54層，裙樓4層，建筑高度270m，結(jié)構(gòu)形式為巨柱框架+核心筒+伸臂桁架的筒體結(jié)構(gòu)，在建設(shè)該商業(yè)中心時(shí)，采用了頂模與伸臂桁架協(xié)同施工的新技術(shù)。頂模設(shè)計(jì)如圖1所示。支撐與頂升系統(tǒng)支撐在核心筒剪力墻上，共設(shè)置9個(gè)支撐點(diǎn)，其中核心筒外墻上設(shè)置8個(gè)，核心筒中間設(shè)置1個(gè)。外墻上的支撐頂升系統(tǒng)由混凝土承力件，上、下支撐架以及支撐架之間的頂升油缸組成;置于核心筒內(nèi)墻的一個(gè)支撐與頂升系統(tǒng)由上支撐箱梁、下支撐箱梁以及上下支撐箱梁之間的頂升油缸組成。

圖1??頂模構(gòu)造

2）?伸臂桁架概況

某商業(yè)中心整棟塔樓共有5道巨型桁架加強(qiáng)層，其中3道為伸臂桁架，由內(nèi)、外筒兩部分桁架組成，其中內(nèi)筒伸臂桁架由上弦結(jié)構(gòu)、下弦結(jié)構(gòu)及腹桿構(gòu)成，上、下弦桿以角部8個(gè)鍛鋼件節(jié)點(diǎn)為核心，通過水平弦桿、豎向腹桿貫通于核心筒外墻四周，形成穩(wěn)固結(jié)構(gòu)體系，桁架總高度15.2m，跨越3個(gè)結(jié)構(gòu)層高。桁架豎腹桿柱截面為H型鋼，桁架上、下弦桿以及斜腹桿由雙層鋼板和連接隔板焊接成組合截面，角部節(jié)點(diǎn)呈“K”形布置。整個(gè)內(nèi)筒伸臂桁架共計(jì)89件鋼構(gòu)件，其中上弦共20件，腹桿共49件，下弦共20件，總質(zhì)量約963t，最大構(gòu)件為角部8個(gè)鍛鋼節(jié)點(diǎn)，最重達(dá)37.39t。

2、重、難點(diǎn)分析與對(duì)策

1）?頂模在頂層南北有4道、東西有6道貫通的主梁，其中在中間2道主梁均為雙層，總高度3.6m，跨越了伸臂桁架層，吊裝期間如何協(xié)調(diào)與模架空間關(guān)系是需要重點(diǎn)解決的問題。對(duì)策：利用三維建模軟件深化設(shè)計(jì)，疊合模架及伸臂桁架立面及平面關(guān)系，充分考慮塔式起重機(jī)吊重、構(gòu)件運(yùn)輸、模架作業(yè)層高度、鋼模位置等，并對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)提出合理化建議，保證伸臂桁架結(jié)構(gòu)層的順利施工。

2）?伸臂桁架結(jié)構(gòu)復(fù)雜且4個(gè)角部節(jié)點(diǎn)含有外伸牛腿，外伸長(zhǎng)度超過2m，模板如何支設(shè)、模架如何順利通過外伸牛腿位置是兩者協(xié)調(diào)的重要內(nèi)容。對(duì)策：頂模4個(gè)角部在設(shè)計(jì)之初已考慮伸臂桁架外伸牛腿影響，將模架4個(gè)角部設(shè)置為開合機(jī)構(gòu)，1～6層均可整體開合或逐層開合，可以有效地解決模架與外伸牛腿影響問題對(duì)于外伸牛腿局部支模問題，核心筒采用大鋼模板，針對(duì)4個(gè)角部外伸牛腿位置鋼模板也已考慮可以局部開啟或整體開啟，開啟后方便鍛鋼節(jié)點(diǎn)安裝，局部無法用鋼模板封閉的地方采用木模封閉即可。

3）?伸臂桁架安裝期間，鋼筋綁扎、混凝土澆筑同步施工，如何避免鋼筋綁扎及混凝土澆筑對(duì)伸臂桁架安裝的影響是需要重點(diǎn)考慮的問題。對(duì)策：鋼筋綁扎前根據(jù)模架與伸臂桁架安裝各階段關(guān)系，對(duì)伸臂桁架對(duì)接焊縫位置豎向鋼筋長(zhǎng)度及接頭留設(shè)位置予以預(yù)先考慮，保證鋼筋接頭不會(huì)超越焊縫位置，避免對(duì)焊縫焊接造成影響?；炷翝仓r(shí)，在模架上設(shè)置混凝土澆筑串桶，重點(diǎn)解決伸臂桁架節(jié)點(diǎn)區(qū)域混凝土澆筑問題，為避免混凝土對(duì)構(gòu)件未焊接焊縫的污染，混凝土澆筑前將所有水平焊縫進(jìn)行保護(hù)，并調(diào)整混凝土粗骨料級(jí)配，使用C60自密實(shí)混凝土進(jìn)行澆筑。

3、施工工藝流程

由于伸臂桁架均位于核心筒外墻，故核心筒內(nèi)墻鋼筋綁扎均不受伸臂桁架影響，可與伸臂桁架構(gòu)件吊裝同層施工。外墻根據(jù)伸臂桁架構(gòu)件與模架之間的關(guān)系，遵循先下弦、再腹桿、后上弦的階段進(jìn)行，土建施工位于桁架施工層以下一個(gè)結(jié)構(gòu)樓層。為保證結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行，施工流程中除了構(gòu)件吊裝外，還需重點(diǎn)考慮模架頂升、鋼筋吊運(yùn)方式、模板調(diào)節(jié)方法、泵管拆接、施工電梯運(yùn)動(dòng)加節(jié)、塔式起重機(jī)頂升等關(guān)鍵施工工序，施工工藝流程如圖2所示。各階段流程如圖3所示。

圖2?施工工藝流程

圖3?伸臂桁架施工流程

1）?第1步上支撐系統(tǒng)位于27F：①30F伸臂桁架部分下弦構(gòu)件（共8件）安裝;②核心筒結(jié)構(gòu)29F鋼筋綁扎、模板封閉、混凝土澆筑;③內(nèi)墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行30F鋼筋綁扎。

2）第2步上支撐系統(tǒng)位于28F：①30F安裝伸臂桁架剩余下弦（共12）;②同時(shí)進(jìn)行核心筒30F外墻鋼筋綁扎;③內(nèi)墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行31F鋼筋綁扎。

3）第3步上支撐系統(tǒng)位于29F：①31F伸臂桁架腹桿（共49件）安裝;②核心筒30F封模澆筑混凝土;③核心筒31F外墻鋼筋綁扎，內(nèi)墻剩余鋼筋綁扎。

4）第4步上支撐系統(tǒng)位于30F：①32F伸臂桁架部分上弦（共12件）安;②核心筒31F封模（局部補(bǔ)充木模板）混凝土澆筑;③內(nèi)墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行32F鋼筋綁扎。

5）第5步上支撐系統(tǒng)位于31F：①32F伸臂桁架剩余上弦（共8件）安裝;②核心筒32F外墻鋼筋綁扎;③核心筒32F封模混凝土澆筑;④伸臂桁架施工完，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)層施工流程

4、關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1?分段分節(jié)施工

根據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)圖紙，統(tǒng)籌考慮伸臂桁架自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、模架結(jié)構(gòu)體系、塔式起重機(jī)起吊能力、焊接工藝、構(gòu)件制作及運(yùn)輸?shù)纫?，合理確定伸臂桁架水平分段及豎向分節(jié)。深化設(shè)計(jì)階段，針對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，如鋼筋與鋼骨的接駁器連接或預(yù)留孔、機(jī)電設(shè)備管道預(yù)留孔洞、塔式起重機(jī)埋件等均需要在深化設(shè)計(jì)階段確定。

4.2?伸臂桁架與鋼筋工程協(xié)同施工

由于墻體豎向鋼筋接頭均設(shè)在樓層面以上一定距離，在伸臂桁架安裝期間若不單獨(dú)對(duì)鋼筋接頭位置及鋼筋下料長(zhǎng)度進(jìn)行深化則可能造成豎向鋼筋超過伸臂桁架構(gòu)件焊縫位置，最終會(huì)對(duì)焊縫施焊造成較大困。在鋼筋綁扎與伸臂桁架協(xié)同施工中，根據(jù)伸臂桁架對(duì)接面與樓層標(biāo)高之間的關(guān)系（見表1），豎向鋼筋在接頭位置以不超過桁架構(gòu)件水平焊縫位置為原則。施工時(shí)，先進(jìn)行下弦構(gòu)件吊裝、焊接，再進(jìn)行下弦下層結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎，腹桿、上弦層施工依照下弦層工序進(jìn)行，保證豎向鋼筋接頭位置始終處于焊縫以下。由于構(gòu)件分段分節(jié)限制，可能無法保證同一區(qū)段內(nèi)鋼筋接頭面積≤50%，經(jīng)與設(shè)計(jì)商議，構(gòu)件對(duì)接區(qū)域的鋼筋接頭均按一級(jí)接頭進(jìn)行留設(shè)，墻體其余位置按要求留設(shè)鋼筋接頭。

表1?構(gòu)件水平分節(jié)位置統(tǒng)計(jì)

序號(hào)

伸臂桁架構(gòu)件部位

分段分節(jié)距離樓層標(biāo)高最小間距/mm

1

下弦構(gòu)件

距離30F結(jié)構(gòu)標(biāo)高最小間距1200

2

腹桿構(gòu)件

距離31F結(jié)構(gòu)標(biāo)高最小間距300

3

上弦構(gòu)件

距離32F結(jié)構(gòu)標(biāo)高最小間距842

4.3?伸臂桁架與混凝土結(jié)構(gòu)協(xié)同施工

伸臂桁架混凝土采用布置于模架頂部的2臺(tái)HG19G液壓布料機(jī)進(jìn)行澆筑，由于伸臂桁架施工期間混凝土澆筑層可能位于模架最底層，為避免混凝土自由拋落高度過大產(chǎn)生離析等問題，在每個(gè)內(nèi)筒四角和中間緊靠墻體位置設(shè)置下料串桶，串桶與模架焊接固定，串桶最下端通過短溜槽將混凝土引入待澆筑墻體內(nèi)。為避免布料機(jī)移位過程中對(duì)伸臂桁架焊縫產(chǎn)生污染，在混凝土澆筑前還需對(duì)已安裝的構(gòu)件焊縫通過粘貼膠帶進(jìn)行保護(hù)，構(gòu)件吊裝前再將膠帶撕除。

4.4?鍛鋼節(jié)點(diǎn)域模架角部開合協(xié)同施工

考慮伸臂桁架施工特殊節(jié)點(diǎn)，頂模在4個(gè)角部每層設(shè)計(jì)有8個(gè)開合機(jī)構(gòu)，共覆蓋6層，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝及模架頂升情況可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)開啟、逐層開啟或全部開啟，模架吊裝前打開上部全部開合機(jī)構(gòu)，吊裝完成后閉合上部開合機(jī)構(gòu)，保證人員同層通行。模架頂升前將鍛鋼節(jié)點(diǎn)下部開合機(jī)構(gòu)打開，保證模架順利頂升，頂升完成后及時(shí)關(guān)閉開合機(jī)構(gòu)。

4.5?鍛鋼節(jié)點(diǎn)與模板協(xié)同施工

本工程塔樓采用鋼模板高4.8m，在設(shè)計(jì)階段也已經(jīng)考慮了伸臂桁架結(jié)構(gòu)與鋼模板相對(duì)位置關(guān)系，將塔樓4個(gè)角部與桁架外伸牛腿沖突的鋼模板全都設(shè)計(jì)成門扇形式，伸臂桁架結(jié)構(gòu)層施工時(shí)打開，常規(guī)樓層施工時(shí)封閉。桁架鍛鋼節(jié)點(diǎn)吊裝前將角部鋼模板全部打開，鋼筋綁扎完成后封閉非外伸牛腿區(qū)域鋼模板，外伸牛腿區(qū)域用普通木模板封閉，混凝土澆筑完畢后鋼模板退模、木模板拆除，平臺(tái)頂升一個(gè)結(jié)構(gòu)層高，進(jìn)入下一個(gè)樓層施工，待伸臂桁架層全部施工完畢后鋼模板全部閉合，進(jìn)入常規(guī)樓層作業(yè)施工。

4.6?鋼模板調(diào)節(jié)技術(shù)

某商業(yè)中心采用86型子母扣定型鋼模板，模板高度為4.8m，模板下掛在模架內(nèi)隨模架一同頂升，為了適應(yīng)伸臂桁架等非標(biāo)準(zhǔn)層施工要求，鋼模板頂部全部配置有專門的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。模板調(diào)節(jié)技術(shù)在設(shè)計(jì)構(gòu)造上主要有滑梁及滾輪、倒鏈葫蘆、扁擔(dān)梁、鋼模吊鏈、鋼模板等幾部分組成。整片模板調(diào)節(jié)時(shí)，由2～3個(gè)操作人員同時(shí)拉動(dòng)倒鏈，將扁擔(dān)梁帶動(dòng)鋼模板一同上移或下移，由此完成模板調(diào)節(jié)任務(wù)。

結(jié)語

某商業(yè)中心已經(jīng)完工，通過頂模與伸臂桁架的協(xié)同施工，縮短了施工工期，保證了施工質(zhì)量，節(jié)約了成本，取得了很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，為高層建筑施工提供了參考。

參考文獻(xiàn)

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