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        鋼管束組合結(jié)構(gòu)樓板反向支撐體系施工研究

        2022-10-27 08:54:06李芒原曹維存喬海洋夏忠安
        北方建筑 2022年5期
        關(guān)鍵詞:角鋼支撐體系管束

        張 黎,李芒原,曹維存,喬海洋,夏忠安

        (中建七局第一建筑有限公司,北京 102600)

        0 引言

        鋼管混凝土束組合結(jié)構(gòu)作為新型結(jié)構(gòu)形式已在多地高層住宅領(lǐng)域展開推廣應(yīng)用。該結(jié)構(gòu)體系鋼管束墻體單節(jié)構(gòu)件高度為3層,單節(jié)施工完成即為3層結(jié)構(gòu)施工完成,由于結(jié)構(gòu)體系限制,3層樓板施工進度成為整體鋼結(jié)構(gòu)施工進度的關(guān)鍵因素[1],本文選取河南省駐馬店市上蔡縣某高層住宅項目作為研究對象,進行樓板支撐體系設(shè)計及施工研究。

        1 工程概況

        該項目總建筑面積約17萬m2,共計10棟高層住宅,結(jié)構(gòu)類型為鋼管混凝土束組合結(jié)構(gòu),地下2層,地上27層~31層。樓板設(shè)計為鋼筋桁架樓承板+底部獨立支撐,樓面面積約15萬m2。

        通過對同類別項目考察及現(xiàn)場施工情況分析,鋼筋桁架樓承板+底部獨立支撐體系受限于獨立支撐體系,無法滿足3層樓板同時作業(yè)需求,進而導致整體鋼結(jié)構(gòu)施工間歇周期長,無法形成流水作業(yè),致使工期較長。同時針對毛坯交付標準的商品房,鍍鋅板材底模拆除后,頂板局部呈現(xiàn)錯臺效果,需二次處理。

        鑒于鋼筋桁架樓承板+底部獨立支撐體系在鋼管束組合結(jié)構(gòu)體系施工中存在的不足之處,需研制出一款安拆方便、成本低、可實現(xiàn)3層樓板同時作業(yè)的支撐體系,研發(fā)人員通過文獻調(diào)研和試驗驗算,設(shè)計出“鋼管束組合結(jié)構(gòu)樓板反向支撐體系”,可有效縮短工期且安裝便捷、安全可靠,頂板成型效果好,可達到免抹灰效果。

        2 特點及應(yīng)用范圍

        2.1 技術(shù)特點

        與傳統(tǒng)鋼筋桁架樓承板+底部獨立支撐體系相比,鋼管束組合結(jié)構(gòu)樓板反向支撐體系優(yōu)勢顯著,具體體現(xiàn)在以下方面。

        1)節(jié)約施工周期

        該體系底部無獨立支撐,3層樓板可實現(xiàn)同步錯層施工,施工周期短,進而加快整體鋼結(jié)構(gòu)施工進度。

        2)質(zhì)量效果顯著

        該體系拆模后,頂板成型效果顯著,達到免抹灰效果。

        3)施工過程簡單、可操作性強

        該支撐體系中桁架梁、支撐立柱的原料為角鋼、螺栓等,易于就地取材,加工、安裝過程簡單易行,所耗費工時短,加工及安裝精度過程控制難度系數(shù)低。

        4)周轉(zhuǎn)效率高

        每棟單體配置3層支撐體系,標準層及非標層均可應(yīng)用,即可保證整體工程至封頂均能滿足施工要求。

        5)節(jié)約施工成本

        主要體現(xiàn)在:①節(jié)省傳統(tǒng)鍍鋅板材底模費用及獨立支撐租賃費用;②節(jié)省頂板拆模后二次處理費用;③周轉(zhuǎn)率高,配置3層即可實現(xiàn)整體運用。

        2.2 應(yīng)用范圍

        鋼管束組合結(jié)構(gòu)樓板反向支撐體系適用于結(jié)構(gòu)類型為鋼結(jié)構(gòu)住宅工程及工業(yè)建筑樓板支撐。

        3 施工工藝流程及操作要點

        3.1 施工工藝流程

        反向支撐體系設(shè)計→安全性驗算→反向支撐體系制作加工→反向支撐體系安裝→驗收→反向支撐體系拆除。

        3.2 反向支撐體系設(shè)計

        反向支撐體系主要由4部分組成:角鋼桁架梁、可調(diào)節(jié)支撐立柱、次龍骨及面板組成。從安全、經(jīng)濟、實用的角度進行設(shè)計,反向支撐體系具體設(shè)計參數(shù)如下。

        1)角鋼桁架梁

        角鋼桁架梁由主梁和次梁焊接形成,主梁采用L50 mm×50 mm×4 mm角鋼、次梁采用L40 mm×40 mm×3 mm角鋼。兩端伸出100 mm焊接套管與支撐立柱連接,詳見圖1。

        圖1 角鋼桁架梁(mm)

        角鋼桁架梁沿樓板長跨方向進行布置,首道角鋼桁架梁距離結(jié)構(gòu)H型鋼梁邊的間距≤400 mm,桁架間距按照≤1 300 mm布置,當開間>3 600 mm時,間距≤1 000 m。

        2)可調(diào)節(jié)支撐立柱

        支撐立柱由立柱+墩板+加強板+螺母組成,立柱采用直徑24 mm圓鋼立柱外撤絲形成,底部墩板及兩側(cè)加強板均采用厚度為8 mm的Q235鋼板,加工后與立柱焊接。由于H型鋼梁的梁高不同,因此設(shè)定立柱高度共計4種規(guī)格,立柱直徑均為24 mm,立柱高度H分別為200 mm,280 mm,400 mm,500 mm,詳見圖2~圖3,表1。

        表1 支撐立柱規(guī)格適用范圍 mm

        圖2 可調(diào)支撐立柱(mm)

        圖3 支撐立柱與桁架梁連接節(jié)點

        支撐立柱布置原則同角鋼桁架梁,支撐立柱放置在H型鋼梁下翼緣上,H型鋼梁最小翼緣尺寸為130 mm寬,滿足要求。但遇到鋼管束墻體處,無支撐點,需在鋼管束墻體上焊接支撐點(由鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)在車間加工),支撐點焊接長度200 mm的角鋼L75 mm×75 mm×5 mm,四周與鋼管束墻體滿焊。

        3)次龍骨

        次龍骨采用48 mm×48 mm鋼木龍骨,間距200 mm垂直于角鋼桁架梁均勻布置,次龍骨接頭采用搭接形式,且搭接接頭中心位于角鋼桁架梁之上。

        4)面板

        面板采用15 mm厚塑料模板。

        3.3 反向支撐體系安全性驗算

        1)荷載

        如圖4~圖5所示,恒荷載:樓板自重+施工措施+桁架荷載=25 kN/m3×0.12 m+0.8 kN/m2+0.15 kN/m2=3.95 kN/m2(計算取值6.5 kN/m2,分項系數(shù)1.3)。

        圖4 截面圖(mm)

        活荷載:2.0 kN/m2(計算取值2,分項系數(shù)1.5),如圖6所示。

        圖6 活載圖(kN)

        施工荷載:1.0 kN/m2,不與活荷載一塊組合(恒荷載已加大)。

        通過計算驗算,撓度位移及應(yīng)力計算滿足要求,詳見圖7。

        圖7 恒載(標準值)+活載節(jié)點位移圖(mm)

        2)結(jié)構(gòu)H鋼梁計算

        桁架作用下H型鋼梁下翼緣計算:恒載取值6.5 kN/m2,分項系數(shù)1.3,6.5 kN/m2×1.3=8.45 kN/m2。線荷載為8.45 kN/m,支座集中力F=8.45 kN×4/2=16.9 kN,驗算下翼緣應(yīng)力滿足要求。

        同時進行梁整體計算,H型鋼梁梁長6.1 m,梁上線荷載q=8.45 kN/m考慮彎矩(計算時恒載分項系數(shù)取值1.3,考慮其安全性,安全系數(shù)取值1.4),作用在下翼緣每米一個集中荷載16.9 kN,計算梁受彎矩、受扭情況,整體驗算滿足要求,如圖8所示。

        圖8 H型鋼梁整體計算荷載分布

        3.4 反向支撐體系制作加工

        角鋼桁架梁>4 m,需起拱,起拱高度為梁高的0.2%。角鋼桁架梁、可調(diào)支撐立柱下料切割尺寸偏差見表2。構(gòu)件焊接為角焊縫,焊縫表面無裂紋、無焊瘤、無焊渣、無氣孔、無飛濺物、無弧坑等,角焊縫允許偏差見表3[2]。

        表2 角鋼桁架梁、可調(diào)支撐立柱下料切割尺寸允許偏差mm

        表3 角焊縫允許偏差 mm

        3.5 反向支撐體系安裝

        工藝流程:施工準備(施工放樣)→按照編號分片吊裝→支撐立柱安裝→角鋼桁架梁安裝→校正→次龍骨鋪裝→模板安裝→驗收。

        1)施工準備

        在四周鋼管束墻體及鋼柱上標識1 m線,用于標高復測和桁架梁校正。在H型鋼梁上標識出桁架梁位置,用于安裝支撐立柱及桁架梁。

        施工前作業(yè)層周邊臨邊防護均應(yīng)全部防護到位,并經(jīng)驗收合格。

        2)分片吊裝

        吊裝過程中應(yīng)注意避免桁架梁與樓層H型鋼梁碰撞、同時應(yīng)輕吊輕放,避免造成桁架梁變形,影響頂板水平度。

        3)可調(diào)支撐立柱安裝

        預(yù)先在H型鋼梁下部翼緣板安裝支撐立柱,頂托采用螺母螺栓,且螺栓應(yīng)垂直并保持軸心受力,根據(jù)標高標識點對頂托進行預(yù)調(diào)平。遇鋼管束墻體處時,在墻體上焊接200 mm長75 mm×75 mm×5 mm角鋼作為支撐立柱支撐點。支撐立柱必須完全位于支撐點上,不得存在偏心、偏位等現(xiàn)象。

        4)角鋼桁架梁安裝及校正

        角鋼桁架梁兩端安裝于支撐立柱上方,利用套管與立柱連接,桁架距離梁邊的間距≤400 mm,桁架間距≤1.3 m,且開間>3.6 m時,桁架間距≤1.0 m。根據(jù)標高標識點采用激光水平儀+塔尺進行定位,通過支撐立柱上螺母進行調(diào)節(jié),達到設(shè)計標高后,扭緊螺母固定牢固,每跨桁架底部采用2根Φ48 mm的鋼管進行水平連接,保證桁架側(cè)向穩(wěn)定。如圖9所示。

        圖9 可調(diào)支撐立柱及角鋼桁架梁安裝

        5)次龍骨安裝

        采用48 mm×48 mm鋼包木作為次龍骨,間距200 mm均勻布置,次龍骨接頭采用搭接形式,且搭接接頭中心位于角鋼桁架之上。

        6)模板安裝

        采用厚度為15 mm的塑料模板拼裝固定在次龍骨上,并涂刷脫模劑。模板安裝要遵守施工規(guī)范和工藝標準,確保模板與軸線位置、標高、垂直準確,支撐牢固穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸準確,不跑模、不漲模、拼縫嚴密、不漏漿、不錯臺,不位移、不變形,如圖10所示。

        圖10 校正驗收

        3.6 反向支撐體系拆除

        工藝流程:拆除底部水平連接桿→下調(diào)支撐立柱螺母→分段拆除角鋼桁架梁→分段分片拆除次龍骨及模板→材料碼放、維護→周轉(zhuǎn)。

        1)反向支撐體系拆除時間以樓板試塊強度報告為準,樓板強度測定板跨度≤8 m要求達到75%,懸挑構(gòu)件及板跨度>8 m要求達到100%[3]。

        2)拆除過程中應(yīng)先下調(diào)支撐立柱頂板螺旋進行角鋼桁架梁卸載,然后分片依次拆除。不允許一次性全部拆除,否則易造成模板及龍骨脫落,材料破損,且存在安全隱患。

        4 質(zhì)量控制要點

        質(zhì)量控制標準見表4~表5。

        表4 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板安裝的允許偏差[4]

        表5 角鋼桁架梁搭設(shè)的允許偏差 mm

        模板的起拱應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》的規(guī)定及設(shè)計要求。跨度>4 m時,按照2‰起拱。脫模劑不得影響結(jié)構(gòu)性能及裝飾施工,不得沾污鋼筋和混凝土接槎處。立柱螺母及墊片應(yīng)確保牢固穩(wěn)定(底部墩板順結(jié)構(gòu)梁長向安裝)。

        5 結(jié)語

        在項目中設(shè)計研究的鋼管束組合結(jié)構(gòu)反向支撐體系,通過理論驗算、實際施工檢驗,該體系安全可靠。設(shè)置的反向支撐體系得益于整體結(jié)構(gòu)受力特點,底部無支撐,3層樓板同時施工,效率高,縮短施工周期。該技術(shù)為鋼管束組合結(jié)構(gòu)樓板支撐體系開拓了新領(lǐng)域,所有構(gòu)件均為工廠生產(chǎn),現(xiàn)狀拼裝,減少現(xiàn)場廢料產(chǎn)生,綠色環(huán)保。同時其周轉(zhuǎn)效率高,可改造價值高,其結(jié)構(gòu)形式可應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)、臨時料場等多區(qū)域?qū)嵤?,推廣價值高。

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