宋超 侯海林 范東東
1. 河北工程大學(xué) 河北 邯鄲 056000 2. 中建八局軌道交通建設(shè)有限公司 江蘇 南京 210046 3. 河北建筑工程學(xué)院 河北 張家口 075000 4.華北理工大學(xué) 河北 唐山 063000
近年來,隨著城市發(fā)展,地下空間工程建設(shè)快速發(fā)展,地鐵越來越多,每條地鐵線路都包含一座車輛檢修基地。而車輛檢修基地為滿足上蓋物業(yè)樓房的 開發(fā),通長采用蔣興剛進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)增加承重能力,較普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在增加承重能力的同時(shí)也帶來了節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋碰撞、鋼結(jié)構(gòu)影響后續(xù)模板合模等情況。因鋼結(jié)構(gòu)施工一次成型的要求高,加工后不可在現(xiàn)場進(jìn)行切割更改,故需在加工前進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì),對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模分析,減小鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場加工頻率及返廠頻率。本文旨在運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)深化軟件Tekla及BIM建模進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜深化節(jié)點(diǎn)放樣,通過調(diào)整深化設(shè)計(jì)圖紙,降低現(xiàn)場施工難度,解決復(fù)雜深化節(jié)點(diǎn)問題。
雄安新區(qū)至北京大興國際機(jī)場快線項(xiàng)目運(yùn)用庫為運(yùn)用庫位于場地東側(cè),長462m,寬209m,總建筑面積61498.57m2。運(yùn)用庫主體結(jié)構(gòu)墻柱為型鋼混凝土結(jié)構(gòu),分為框架柱、型鋼柱、直型剪力墻、回型剪力墻四種,鋼柱截面主要為十字柱、H型柱及“H+T”異形柱,鋼材材質(zhì)均為Q355B。其中框架柱424個(gè),型鋼柱113個(gè),直型剪力墻128個(gè),回型剪力墻111個(gè),墻柱鋼筋總量1.5萬t,總鋼材用量15000t。主體結(jié)構(gòu)施工復(fù)雜,鋼筋密度大、與鋼結(jié)構(gòu)交叉節(jié)點(diǎn)多,本文對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的鋼結(jié)構(gòu)深化技術(shù)進(jìn)行了研究。
運(yùn)用庫上為小氣車庫及上蓋物業(yè)樓開發(fā),蓋上荷載大,樓座下方采用鋼結(jié)構(gòu)+鋼筋混凝土的勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)交叉數(shù)量眾多,鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜,較傳統(tǒng)房建施工安裝難度大。
鋼結(jié)構(gòu)體量大、節(jié)點(diǎn)復(fù)雜,型鋼柱存在H 型柱、十字型柱,以及“H+T”的異形柱,鋼材截面尺寸有10mm、16mm、20mm、25mm、30mm、35mm,鋼材尺寸多樣,鋼結(jié)構(gòu)安裝高度大、跨度大,綜合考慮加工、運(yùn)輸、堆放情況,分層、分節(jié)復(fù)雜,構(gòu)件形式、數(shù)量多。
鋼結(jié)構(gòu)與筏板上鐵鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)與梁鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)與柱鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)與頂板鋼筋等交叉節(jié)點(diǎn)數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。碰撞嚴(yán)重,安裝操作難度大[1]。
墻柱主要鋼筋型號為C25、C28、C32,鋼筋直徑大、數(shù)量多,結(jié)構(gòu)含鋼量大,鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)碰撞節(jié)點(diǎn)多。運(yùn)用庫結(jié)構(gòu)復(fù)雜,墻與梁、柱與梁、柱與筏板交叉節(jié)點(diǎn)多,節(jié)點(diǎn)處鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)碰撞頻繁,形成多個(gè)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)。
3.1.1 存在問題
承臺筏板上鐵與鋼結(jié)構(gòu)交叉節(jié)點(diǎn)多,筏板上鐵應(yīng)與鋼結(jié)構(gòu)牢固連接,兩端都使用套筒連接的話,施工精度要求高,施工難度大;兩端都使用撘筋板,現(xiàn)場焊接的工程量大,增加人工成本。
3.1.2 解決方法
采用一端撘筋板、一端套筒連接的方式,降低施工難度的同時(shí),縮短操作時(shí)長。安裝時(shí),先進(jìn)行直螺紋套筒的連接,達(dá)到連接規(guī)范要求后,進(jìn)行搭接焊接一側(cè)的焊接,既能保證套筒連接要求又能保證搭接焊接要求,保證鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)的連接質(zhì)量。
圖1 筏板上鐵鋼筋深化示意圖
3.2.1 存在問題
回型墻暗柱位置最外圈箍筋,使用封閉箍,施工難度大,操作復(fù)雜。加工時(shí)須將封閉箍筋做成開口箍筋,在穿過鋼結(jié)構(gòu)后,進(jìn)行現(xiàn)場彎折。在現(xiàn)場彎折過程中由于認(rèn)為操作不規(guī)范,不能達(dá)到封閉箍筋彎折角度要求,并且增加施工難度,延長操作時(shí)間,增加工期,造成成本浪費(fèi)。
3.2.2 解決方法
經(jīng)過鋼結(jié)構(gòu)深化,將暗柱處的封閉箍更改為兩個(gè)“U”型箍,可同時(shí)穿過橫縱向鋼板墻,在對邊進(jìn)行搭接綁扎,大大降低施工難度。鋼筋搭接焊焊接接頭應(yīng)上下層錯(cuò)開,避免焊接接頭都在一個(gè)垂直面上[2]。
圖2 回型墻暗柱封閉箍深化示意圖(3D)
圖3 回型墻暗柱封閉箍深化示意圖(俯視圖)
3.3.1 存在問題
柱子內(nèi)側(cè)存在大量穿腹板的拉筋,按照常規(guī)方法,需要對鋼結(jié)構(gòu)腹板進(jìn)行穿孔處理,對鋼材損耗大,增加鋼材加工周期;拉筋端部彎折角度135°,穿腹板過程中施工難度大,拖慢工期。
3.3.2 解決方法
經(jīng)過鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì),在柱子腹板位置每隔500mm豎向焊接一塊50mm×80mm,厚10mm的撘筋板,施工過程中將構(gòu)造鋼筋焊接在撘筋板上,柱子拉筋拉結(jié)在構(gòu)造筋上,既滿足了設(shè)計(jì)要求,同時(shí)降低穿孔損耗的同時(shí)降低了施工難度[3]。
圖4 型鋼柱內(nèi)側(cè)穿腹板拉筋深化示意圖
3.4.1 存在問題
本工程中,回型墻的尺寸為6m以上,跨度大、厚度薄。在運(yùn)輸及吊裝焊接過程中存在變形隱患,導(dǎo)致鋼板墻進(jìn)場拼接焊接過程中,需要多次調(diào)整校正,降低施工進(jìn)度;鋼板墻變形后影響焊接的焊縫質(zhì)量,不能保證安裝焊縫的連續(xù)性,造成鋼結(jié)構(gòu)整體的安裝質(zhì)量隱患。
3.4.2 解決方法
通過計(jì)算分析,本工程可通過增加橫縱向加勁肋的方式增加鋼板墻整體性,減少鋼板墻變形隱患。保證鋼板墻運(yùn)輸、吊裝、安裝過程中不產(chǎn)生形變,保證了安裝精度和焊接質(zhì)量,進(jìn)而達(dá)到保證整體施工質(zhì)量的目的。橫豎向加勁肋可使用10mm厚鋼板進(jìn)行制作。同時(shí)為保證鋼板墻鋼筋的安裝,水平向加勁肋使用厚10mm、寬100mm的鋼板進(jìn)行焊接;豎向加勁肋使用厚10mm、寬50mm的鋼板進(jìn)行焊接。橫豎向加勁肋間距不應(yīng)大于3m。
圖5 鋼板墻橫豎向加勁肋深化示意圖
3.5.1 存在問題
本工程鋼結(jié)構(gòu)高度大、跨度長,需要分批次進(jìn)行安裝。安裝過程中的臨時(shí)固定措施尤為重要。臨時(shí)固定措施不到位,不能保證焊接質(zhì)量的同時(shí)甚至?xí)砗艽蟮陌踩[患。
3.5.2 解決方法
在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)過程中,結(jié)合現(xiàn)場安裝經(jīng)驗(yàn),在加工過程中就加裝上臨時(shí)連接耳板,到達(dá)現(xiàn)場后,上下鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耳板使用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接,起到臨時(shí)固定的目的的同時(shí),將材料浪費(fèi)降低到最小。同時(shí)還達(dá)到了可快速拆卸的目的。在保證焊接質(zhì)量的同時(shí),降低施工難度。
連接耳板也可做測量定位點(diǎn)的靶點(diǎn)使用,方便測量定位,測量連接耳板即可獲得鋼結(jié)構(gòu)軸線坐標(biāo),降低測量難度,增加測量精度,保證安裝質(zhì)量。
圖6 鋼結(jié)構(gòu)安裝臨時(shí)連接耳板示意圖
(1)結(jié)合本工程鋼結(jié)構(gòu)形式多樣、節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、與鋼筋交叉多的特點(diǎn),提供了此類勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的深化技巧與施工經(jīng)驗(yàn)。
(2)通過鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)對現(xiàn)場施工的指導(dǎo)作用,降低施工難度,增加施工便利性。
(3)通過Tekla、BIM等建模軟件的可視化有點(diǎn),通過優(yōu)化模型的方式在施工前對需要施工區(qū)域進(jìn)行深化設(shè)計(jì),解決復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的安裝及鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)的碰撞問題,為其他類似工程提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。