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        裝配式結(jié)構(gòu)疊合樓板懸挑腳手架新型工字鋼固定系統(tǒng)

        2021-09-14 03:56:34李金鵬張友杰郭志鑫張曉斌
        建筑施工 2021年12期
        關(guān)鍵詞:拉環(huán)工字鋼預(yù)埋

        李金鵬 張友杰 郭志鑫 李 廣 霍 濤 張曉斌

        中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

        近年來,我國裝配式建筑不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的施工工藝逐漸滿足不了施工現(xiàn)場(chǎng)的需要。尤其是裝配式結(jié)構(gòu)疊合樓板部位,存在預(yù)制層與現(xiàn)澆層結(jié)合的情況,導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)懸挑結(jié)構(gòu)的固定存在諸多問題,例如:鉆孔法固定對(duì)工期有影響,后期修補(bǔ)困難;預(yù)埋在疊合樓板內(nèi),錨桿過長(zhǎng)導(dǎo)致存放及運(yùn)輸不便;直接預(yù)埋在現(xiàn)澆層,不符合規(guī)范要求,樓板上部易開裂等[1-4]。

        1 工程概況

        項(xiàng)目位于上海市奉賢區(qū)滬杭公路與奉浦大道交叉口,緊鄰軌交5號(hào)線,占地面積52 000 m2,共10棟單體,本項(xiàng)目是一個(gè)集購物中心、商業(yè)街、商務(wù)辦公樓、公交首末站(含P+R社會(huì)停車)、地鐵站為一體的大型商業(yè)綜合體項(xiàng)目。該綜合體項(xiàng)目商業(yè)部分為裝配整體式框架結(jié)構(gòu),寫字樓為裝配整體式框架-現(xiàn)澆核心筒結(jié)構(gòu),涉及的預(yù)制裝配式構(gòu)件主要為預(yù)制疊合樓板、預(yù)制疊合梁、預(yù)制柱、預(yù)制樓梯等。疊合樓板作為混凝土結(jié)構(gòu)疊合受彎構(gòu)件之一,預(yù)制板厚度一般為60 mm或70 mm,上部現(xiàn)澆區(qū)混凝土厚度一般為60 mm,疊合樓板與現(xiàn)澆混凝土結(jié)合后共同形成受力整體,在實(shí)際施工過程中,疊合樓板部位懸挑腳手架、懸挑卸料平臺(tái)及施工電梯平臺(tái)的工字鋼固定是施工質(zhì)量及安全的關(guān)鍵控制點(diǎn)之一。

        2 U形鋼筋拉環(huán)預(yù)埋方案選擇

        2.1方案1:直接預(yù)埋在60mm現(xiàn)澆層內(nèi)

        采用傳統(tǒng)預(yù)埋方法,錨環(huán)上部附加2根長(zhǎng)1 500 mm、直徑18 mm的HRB400鋼筋。利用ABAQUS有限元分析軟件,分析樓板現(xiàn)澆層預(yù)埋的U形鋼筋拉環(huán)和混凝土的應(yīng)力及接觸面積變化。

        1)當(dāng)采用疊合樓板時(shí),將U形鋼筋拉環(huán)全部錨入現(xiàn)澆層時(shí),可以發(fā)現(xiàn)U形鋼筋拉環(huán)底部與混凝土局部脫離,交界面上滑移面積占比較大。

        2)U形鋼筋拉環(huán)能承受的極限拉力為26.28 kN(兩側(cè)錨栓之和),對(duì)應(yīng)的滑移為0.005 6 m。

        3)當(dāng)U形錨栓達(dá)到屈服時(shí)(錨固螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為50 MPa,錨栓直徑為18 mm),此時(shí)外部荷載為25.45 kN。當(dāng)該外部荷載全部由錨栓與混凝土之間的黏結(jié)力來承擔(dān)時(shí),混凝土與錨栓表面的容許黏結(jié)強(qiáng)度為2.5 MPa,此時(shí)錨固深度大于5倍鋼筋直徑(即大于90 mm)。

        4)當(dāng)將U形鋼筋拉環(huán)全部錨入現(xiàn)澆層樓板時(shí),樓板厚度僅60 mm,雖然U形錨栓底部有彎鉤平直段協(xié)助抗滑移,但此種方式的錨栓底部與混凝土脫離嚴(yán)重,不宜采用。

        5)結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn),預(yù)埋在疊合樓板現(xiàn)澆層部位時(shí),即使采用鋼絲繩卸荷或采用上拉下?lián)未胧?,由于U形鋼筋拉環(huán)錨固深度不足,現(xiàn)澆層上部依然開裂嚴(yán)重,故不應(yīng)采用此種方式。

        2.2方案2:疊合樓板預(yù)制層穿孔法

        優(yōu)點(diǎn):傳統(tǒng)施工工藝,不受懸挑部位方案設(shè)計(jì)的影響,可隨時(shí)更改,管理難度小。

        缺點(diǎn):需要大量人工進(jìn)行樓板鉆孔,且對(duì)鉆孔位置精度要求高,后期修補(bǔ)需要吊模處理,修補(bǔ)處理費(fèi)用高,施工流程復(fù)雜,且修補(bǔ)后觀感較差,孔洞較小,不易封閉,后期易滲漏,尤其對(duì)有防水要求的房間極為不利,不宜采用此方法。

        2.3方案3:疊合樓板預(yù)制層直接預(yù)埋U形鋼筋拉環(huán)

        優(yōu)點(diǎn):在裝配式構(gòu)件廠直接預(yù)埋在疊合樓板預(yù)制層內(nèi),預(yù)埋方便快捷。

        缺點(diǎn):直接在預(yù)制層預(yù)埋U形鋼筋拉環(huán),錨桿過長(zhǎng)導(dǎo)致預(yù)埋一側(cè)過高,需要較高的墊塊或支架方可放置,不利于運(yùn)輸及堆放,且U形鋼筋拉環(huán)后期需切割,無法周轉(zhuǎn)使用,造成材料浪費(fèi),不宜采用此方法。

        2.4方案4:新型疊合樓板懸挑工字鋼固定系統(tǒng)

        項(xiàng)目部研發(fā)了一種新型疊合樓板懸挑工字鋼固定系統(tǒng)(圖1),可很好地解決上述U形鋼筋拉環(huán)固定措施的各種缺點(diǎn),利用新型夾持組件,同時(shí)解決了木楔嵌塞工字鋼易因振動(dòng)、受潮等松動(dòng)脫落的問題。該新型固定系統(tǒng)采用分離式U形鋼筋拉環(huán),在裝配式構(gòu)件廠將U形段預(yù)埋在疊合樓板現(xiàn)澆段內(nèi),擰好套筒;待疊合樓板吊裝完畢后,安裝U形PVC套管,鋼筋綁扎完畢后澆筑混凝土;待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后,安裝工字鋼、夾持組件、鋼墊板、可周轉(zhuǎn)鋼筋拉環(huán)螺桿、螺母等;使用完畢后回收夾持組件、可周轉(zhuǎn)鋼筋拉環(huán)螺桿、螺母及鋼墊板。此方案可縮短工期,降低人工及材料成本。

        圖1 新型疊合樓板懸挑工字鋼可周轉(zhuǎn)固定系統(tǒng)示意

        綜合考慮上述方案,項(xiàng)目?jī)?yōu)選方案4進(jìn)行施工,以提高施工效率,減少成本投入。

        3 新型疊合樓板懸挑工字鋼固定系統(tǒng)的開發(fā)

        為了方便現(xiàn)場(chǎng)施工,降低工程成本,縮短工期,解決疊合樓板懸挑工字鋼固定系統(tǒng)的問題,我們?cè)O(shè)計(jì)了一套新型疊合樓板懸挑工字鋼固定系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定性,在各種荷載的組合作用下,均可確保系統(tǒng)安全可靠,從而保證了在疊合樓板的工況下減少制約工期的因素,提高混凝土整體性與觀感質(zhì)量,降低滲漏風(fēng)險(xiǎn),節(jié)約成本投入。

        該系統(tǒng)由預(yù)埋段和后安裝段組成。將傳統(tǒng)U形鋼筋拉環(huán)分離為預(yù)埋U形鋼筋拉環(huán)及鋼筋拉環(huán)螺桿部分,通過鋼筋套筒進(jìn)行連接。預(yù)埋段主要有U形鋼筋拉環(huán)、直螺紋鋼筋套筒及壓環(huán)鋼筋。U形鋼筋拉環(huán)可根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn),選用直徑16~18 mm的圓鋼,壓環(huán)鋼筋采用直徑18 mm的HRB400級(jí)鋼筋;后安裝段主要由PVC套管、U形鋼筋拉環(huán)螺桿部分、夾持組件、螺母及墊板組成。為保證后期該系統(tǒng)使用完畢后拆卸便捷,項(xiàng)目采用整體式PVC套管,防止因套管偏位造成后期無法拆卸周轉(zhuǎn)的情況。

        為解決傳統(tǒng)方木固定易松動(dòng)脫落的問題,推行綠色施工,減少木料使用,項(xiàng)目部利用常見零件研制出新型可周轉(zhuǎn)夾持組件(圖2),其由鋁片、膠皮、螺絲、螺母、空心螺桿、變徑直螺紋套筒和鐵板等組成,在工廠批量化加工,可重復(fù)周轉(zhuǎn)使用。利用螺桿擰緊后的反作用力頂緊工字鋼,施工操作簡(jiǎn)單。由鋁片、膠皮、螺絲及螺母組成夾片,其作用是使夾持組件固定在螺桿上不松動(dòng)脫落;由空心螺桿、變徑直螺紋套筒和鐵板組成可調(diào)節(jié)伸縮部分,其作用是調(diào)節(jié)頂緊工字鋼的距離及力度。

        圖2 夾持組件

        4 施工流程

        確定U形鋼筋拉環(huán)預(yù)埋點(diǎn)及拉環(huán)高度→加工U形鋼筋拉環(huán)、鋼筋拉環(huán)螺桿、夾持組件→預(yù)制構(gòu)件工廠預(yù)埋U形鋼筋拉環(huán)及鋼筋套筒→疊合樓板運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)并吊裝→安裝鋼筋拉環(huán)螺桿及PVC套管→疊合板鋼筋綁扎→混凝土澆筑→安裝工字鋼及夾持組件→安裝鋼墊板及螺母→檢查安裝質(zhì)量→拆除可周轉(zhuǎn)固定系統(tǒng)→回收利用可周轉(zhuǎn)固定系統(tǒng)

        5 施工要點(diǎn)

        1)預(yù)制構(gòu)件工廠預(yù)埋U形鋼筋拉環(huán)、鋼筋套筒、PVC套管。采用直徑18 mm的圓鋼做U形鋼筋拉環(huán),根據(jù)項(xiàng)目技術(shù)部設(shè)計(jì)的工字鋼位置進(jìn)行深化設(shè)計(jì),確定預(yù)埋點(diǎn),在工廠提前進(jìn)行預(yù)埋。在套筒外部設(shè)PVC套管,防止混凝土澆筑時(shí)污染套筒,方便構(gòu)件運(yùn)輸及堆放。

        2)安裝U形鋼筋拉環(huán)螺桿(圖3)。疊合樓板吊裝完畢后,安裝鋼筋拉環(huán)螺桿部分并擰緊,尺寸同U形鋼筋拉環(huán)。檢查PVC套管是否損壞,如有損壞需及時(shí)更換,以免后期無法拆卸重復(fù)利用。

        圖3 安裝U形鋼筋拉環(huán)螺桿示意

        3)疊合樓板鋼筋綁扎。綁扎疊合樓板鋼筋,同時(shí)進(jìn)行機(jī)電專業(yè)預(yù)留預(yù)埋。綁扎鋼筋時(shí)注意盡量避開鋼筋錨環(huán),避免錨環(huán)擠壓變形,破壞PVC套管。

        4)混凝土澆筑。混凝土澆筑時(shí),應(yīng)注意避免直接澆筑在錨環(huán)部位,盡量保持0.5 m以上距離,以免影響后期錨環(huán)拆除。

        5)夾持組件的安裝(圖4)。根據(jù)項(xiàng)目技術(shù)部設(shè)計(jì)的工字鋼位置圖放置工字鋼,盡量使工字鋼放置于2個(gè)錨桿中間。放置好后安裝夾持組件,利用伸縮螺桿調(diào)整長(zhǎng)度,兩端均調(diào)整完畢后鎖緊緊固螺母,利用緊固螺母的反作用力頂緊工字鋼,注意工字鋼偏心不得大于1 cm。

        6)安裝上部墊板、螺母。夾持組件固定好后,安裝上部墊板及雙螺母。施工完成后由項(xiàng)目技術(shù)、安全、質(zhì)量及生產(chǎn)等部門聯(lián)合驗(yàn)收,確保安裝牢固有效。

        7)回收利用錨桿及夾持組件。待外腳手架、懸挑卸料平臺(tái)及施工電梯平臺(tái)使用完畢后,拆除夾持組件、可拆卸錨桿、工字鋼,并分類堆放,以方便進(jìn)行多次周轉(zhuǎn)使用。

        6 結(jié)語

        針對(duì)本工程懸挑腳手架、懸挑卸料平臺(tái)、懸挑操作平臺(tái)施工,研發(fā)了新型疊合樓板懸挑工字鋼固定系統(tǒng),有效地保證了拆除懸挑工字鋼后,疊合樓板處的混凝土整體性及觀感質(zhì)量,無需吊模修補(bǔ),降低滲漏風(fēng)險(xiǎn),既節(jié)省了施工工期,又節(jié)約了成本投入;利用項(xiàng)目研發(fā)的夾持組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)木楔,解決了木楔嵌塞工字鋼易因振動(dòng)、受潮等影響后變形松動(dòng)脫落的問題,減少了木材使用,符合綠色施工理念,加快了懸挑腳手架及懸挑料臺(tái)施工進(jìn)度,為后續(xù)工序施工創(chuàng)造了條件。

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