超长劲性钢筋混凝土斜框架柱施工技术.pdf

第 4 3卷第 1 l 期 2 0 1 2年 1 1月 Vo 1 4 3 No 1 1 NO V 2 0 1 2 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 1 01 9 超长劲性钢筋混凝土斜框架柱施工技术 齐先有，何二天，崔 扬，杨海涛，周建柱 ( 北京建 T 建 丁程建设有限公司 。 1 0 0 0 7 5 北京) 摘要： 调度通讯楼工程主楼南侧自地下一层至地上九层采用斜向劲钢框架结构， 共6 根超长斜柱， 该结构 长度达3 8 2 7 m， 斜向倾角7 8 3 2 。 。 施工中将斜柱构件简化， 即斜柱下方支撑视为梁， 斜柱侧支撑视为柱， 有效解决 了支撑方式及拆模的技术要点。通过探索斜形钢柱的安装 、 钢筋绑扎、 模板支设、 混凝土浇筑等施工技术， 解决 了斜向柱体支撑及混凝土浇筑的难点， 解决了单层高度2 2 m 的斜柱施工准点， 取得了较好的效益。 关键词：超长劲陛钢筋混凝土斜柱； 模板； 框架柱； 钢斜柱吊装； 钢斜柱定位 ； 防护脚手架 中图分类号 ： T U 7 6 5 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 2 ) 1 卜1 0 1 9 0 5 CONS T RUCT I ON TE CHNI QUE OF S UP ER- LONG OBL I QUE RI GI D REI NFoRCED CONCRETE FRAM E C0LUM N QI Xia n - y o u。HE E r - t ia n ，CUI Ya n g，YA NG H a i - t a o，ZH OU J ia n - z h u ( B e i j i n g F o u r t h C o n s t r u c t i o n& E n g i n e e r i n g C o ， L t d ， 1 0 0 0 7 5 ，B e i j i n g ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： Ob l i q u e rig i d s t e e l f r a me s t r u c t u r e i s u s e d f r o m B 1 fl o o r t o 9 F flo o r a t s o u t h o f t h e ma i n b u i l d i n g o f d i s p a t c h i n g a n d c o mmu n i c a t i o n b u i l d i n g p r o j e c t a n d i t i s c o mp o s e d o f 6 p i e c e s o f s u p e r - l o n g o b l i q u e c o l u mn s T h e s t r u c t u r e i s 3 8 2 7 m l o n g a n d i t s o b l i q u i t y r e a c h e s 7 8 3 2 。 Du r i n g c o n s t r u c t i o n， t h e o b l i q u e c o l u mn c o mp o n e n t s a r e s i mp l i fie d，n a me l y t h e s u p p o r t b e l o w o b l i q u e c o l u mn i s u s e d a s b e a m a n d s i d e s u p p o a s c o l u mn， t o s u c c e s s f u l l y s o l v e t h e k e y t e c h n i c a l d i ffi c u l t i e s i n s u p p o rti n g f o r m a n d f o r mwo r k r e mo v a 1 Co n s t r u c t i o n t e c h ni q u e s s u c h a s i n s t a l l a t i o n o f o b l i q u e s t e e l c o l u mn。 b i n d i n g o f s t e e 1 b a r s f o rm wo r k s u p p o rti n g a n d c o n c r e t e p o u r i n g， a r e e x p l o r e d t o s o l v e t h e d i ffi c u l t i e s i n s u p p o si n g a n d p o u rin g o f o b l i q u e c o l u mn a n d c o n s t ruc t i o n o f o b l i q u e c o l u mn wh o s e s i n g l e fl o o r i s 2 2 m h i g h，r e a l i z i n g f a v o r a b l e b e n e fi t s Ke y wo r d s ： s u p e r - l o n g o b l i q u e r i g i d r e i n f o r c e d c o nc r e t e c o l u mn； f o r mwo r k； fra me c o l u mn； h o i s t i n g o f o b l i q u e s t e e l c o l u mn； p o s i t i o n i n g o f o bl i q u e s t e e l c o l u mn；p r o t e c t i v e s c a f f o l d 调度通讯楼工程紧邻黄河， 是甘肃省重点工程、 国 家电网重点工程 ，建筑面积为9 0 6 9 1 m ，建筑高度为 1 8 8 m， 是甘肃省第一高楼， 兰州市新地标建筑。 在主楼 南侧自地下一至地上九层采用斜向钢框架结构。 有6 根 超长斜柱 ， 该结构长度达3 8 2 7 m， 斜向倾角7 8 3 2 。 ， 柱 截面为1 0 0 0 m m x 1 4 0 0 m m 。如此长度斜向劲陛混凝土 柱属 国内首例 。 本工程中框架柱先由直柱变斜柱 。 再 由 斜柱变直柱，在斜柱上升侧向斜柱跨两层支撑新增斜 柱， 劲性柱间的劲陛梁也随劲性柱倾斜角度倾斜。 1 工艺原理 ( 1 )施工中将斜柱视为柱及梁的综合体 ，即斜柱 下方支撑视为梁， 斜柱侧支撑视为柱。 ( 2 )利用多层板易于加工拼装和钢管脚手架搭设 方便等特点， 用模板拼成斜柱所需形状， 通过控制模板 的裁切角度、 支撑架的搭设高度 ， 来满足异型截面 、 倾 斜角度的要求。 模板支撑全部采用扣件式钢管脚手架。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 - 0 7 1 2 作者简介： 齐先有( 1 9 7 9 一 ) ， 男， 河北保定人， 高级工程师， 项 目副经理 ， e -ma i l ： b e e g l z x mb 1 6 3 e o r f 1 2 工艺流程及操作要点 2 1 工艺 流程 劲生 钢筋混凝土施工流程为： 钢结构柱、 梁加工 钢构件运输一柱顶标高和轴线位置校准一钢柱、梁安 装 钢柱测量校准 钢柱 、钢梁焊接 钢柱复测一柱 钢筋绑扎一柱模板支设一柱混凝 土浇筑一梁钢 筋绑 扎一梁模板支设一梁混凝土浇筑。 2 2 斜柱定位放线控制 ( 1 )钢柱安装控制 ，在钢柱安装前对已安装钢柱 轴线位置和柱顶标高进行复测， 如有偏差应纠偏。 ( 2 )平面控制， 斜柱因其呈斜向分布， 其水平面控 制线位置须根据柱倾角进行C A D 放样，计算出从基准 轴线到各层斜柱中心线的位置， 从中心线到控制轴线 位置。 ( 3 )空间控制，将斜柱各关键点在C A D 中进行精 确放样，准确测量各点与相应轴线或中心线的水平距 离， 以便钢结构、 钢筋、 模板等各专业作业施工控制。 ( 4 )斜柱混凝土浇筑过程中，设测量人员观察斜 柱顶端下沉和模板变形情况。 根据施工观测情况， 在测 1 0 2 0 建筑技术 第 4 3 卷第 1 1 期 量放线控制时预留沉降量，以保证结构建成形式满足 设计要求。 ( 5 )结构图纸通常将钢结构与钢筋分离设计， 设 计很难充分考虑两者交叉矛盾 ， 通过C A D 集中放样 ， 可 发现两者间交叉关系，并根据具体情况制订有效措施 ( 图 1 ) 。 2 3 钢结构的深化设计与安装 2 3 1钢 结构深 化设 计 劲钢结构施工的深化设计和纯钢结构的深化设计 有所不同。在斜劲钢柱深化设计时要特别做好以下几 项 丁作 。 ( 1 )合理划分每节柱的长度和重量， 以保证钢柱 能顺利安装 ，同时要充分考虑钢结构安装和混凝土结 构施工相配合， 只有充分配合才能保证工程顺利进行。 ( 2 )选择钢筋和钢结构的处理做法 。 ( 3 )满足混凝土结构的混凝土浇筑和模板支撑加 固的要求。 ( 4 )钢筋和钢构件交接选择穿孔方式 ， 穿筋孔位 应尽量远离钢骨梁 、 柱的拼接焊缝和板边缘 ， 距离应不 小于一个孔径。 2 3 2 钢结构安装流程 钢结构安装的施工顺序为： 搭设操作平台一吊装 钢柱一调整钢柱一支撑 、固定一安装钢梁 组对焊 接一焊缝检测验收 。 根据斜柱部位的结构特点， 将斜钢柱划分为4 节安 装 ， 第一节柱为地下一层至地上二层 ， 第二节柱为2 5 层 ， 第三节柱为5 8 层， 第四节柱为8 9 层。此划分方式 从两方面考虑， 一是塔式起重机的起重能力， 二是安装 固定方式。该划分方式保证了每节钢柱重量在2 2 t I；5 , 内。第一节斜柱自地下一层至地上二层采用加设临时 支撑保证钢柱的位置和角度，第二节钢柱待内筒混凝 土结构施工完4 层后安装 ， 利用钢粱支撑 ( 图2 ) 。 2 3 3 钢骨斜柱调整 钢骨斜柱吊装就位后， 采用三面挂倒链、 内侧槽钢 支撑的方法， 调整斜钢柱的位置、 角度和标高( 图3 ) 。 册 5 层 j 魁 4 层 _ 册 随 核 心 商 结 辍 核 心 筒 混 凝 t J 装临 支撑 2 层 I I I 一屠 地 下二层 图2 第二节钢柱安装示意 钢骨斜柱 图3 钢骨斜梓 采用经纬仪配合激光测距仪的方法进行校准 ， 调 整钢骨斜柱。首先用经纬仪在地面上放出钢骨斜柱腹 板 中心线 ， 在 中心线上分别取柱顶 、 柱 中两个投影点 架设激光测距仪， 架设时应保证支架的水平度。用激 光测距仪分别测量各投影点距钢骨斜柱 的水平和垂 直距离。 2 3 4钢骨斜柱固定 开始安装单向钢梁， 如果无单向钢梁， 可用槽钢、 工字钢作为临时钢梁 ，保证斜柱顶部的整体位置在规 范允许范 围内。为保证拆除临时固定后斜柱倾斜角度 仍满足设计要求， 在调整时应适当考虑斜柱下沉量。 钢梁安装完毕后开始焊接施工，按常规钢结构焊 接规程和顺序施工即可。 一级焊缝， 焊接完毕后， 1 0 0 进行探伤检测， 须1 0 0 探伤合格才能进行下步施工。 2 4 钢筋工程 2 4 1 钢 筋翻 样 各单体 工程斜柱 、 侧 向斜 柱 、 梁设专人翻样 ， 绘制 2 0 1 2 年 1 1 月 齐先有， 等 ： 超长劲性钢 筋混凝土斜框架柱施工技术 翻样图， 并利用计算机辅助翻样。 斜柱翻样前需绘制翻 样图， 翻样图中对每根柱主筋单独编号。 单独计算每根 主筋长度， 并在料单中注明。 下料时按翻样图和料单对 每根斜柱主筋单独下料， 下料后在斜柱上系料牌， 料牌 上注明斜柱部位和主筋编号， 防止混用。 特别是在直柱 变斜柱和斜柱变直柱部位。下料时各部位箍筋单独码 放， 用料牌标示， 防止混用。 2 4 2 斜柱异型箍筋的加工和控制方法 在箍筋加工前， 现场实际放出斜柱大样， 反推保护 层厚度尺寸， 复核箍筋加工尺寸， 并配合C A D 绘图进行 验证， 经对比确定箍筋加工尺寸。箍筋加工前， 先加工 样板 ， 经验收合格后方可大量加工 ， 加工中随时与样板 进行比对。 2 4 3 混凝 土斜 柱钢 筋绑 扎 方 法 劲生 钢筋混凝土斜柱是钢筋施工重点，考虑钢结 构的存在对钢筋施工的影响。劲性钢筋混凝土结构钢 筋施工时， 劲生 钢筋混凝土结构里的钢柱、 钢梁已安装 完成， 按常规进行钢筋施工不能满足施工要求。 柱钢 筋绑扎的施 工顺序为 ：放线一调整 主筋位 置 主筋连接 套入箍筋一制作箍筋位置标志 ( 固定 箍筋皮数杆 ) 一箍筋绑扎。 粱钢筋绑扎顺序为：上部钢筋安装一套人箍筋一 下部钢筋安装一作箍筋位置标示_ 箍筋绑扎 。 2 4 4 钢筋绑扎注意事项 ( 1 )在钢筋调整时， 要注意钢柱、 钢梁的影响， 避 免钢筋撞上钢梁无法就位 ，若钢筋避开钢梁则钢筋间 距较大， 需增加构造筋补充。 ( 2 )大箍筋绑扎好后挂拉钩筋 。 ( 3 )箍筋在梁柱节点位置，在钢梁加工时预留箍 筋孔 ， 箍筋做成U形箍筋 ， 穿过钢 梁搭接焊 ， 做成封闭 箍筋。 ( 4 )斜柱由直变斜再由斜变直的节点是施工重 点， 在地下一层由地下二层的直柱变成斜柱， 柱内侧上 下钢筋采用互锚方式，并到达柱对面 ，由于钢骨的存 在 ，中间钢筋沿钢骨的腹板或翼缘板上行或下行一个 锚固长度 ，角部钢筋须到达柱对面，在施工中钢筋很 密 ， 先用C A D 放样 ， 现场模拟 ， 对钢筋编号 ， 对号加工 ， 对号入座绑扎。 斜柱顶外侧钢筋下部钢筋封头， 上部钢 筋下插锚固， 具体做法和下部相同( 图4 ， 5 ) 。 ( 5 ) 斜柱上的侧向斜柱施工， 斜柱X K Z 3 截面尺寸 为1 4 0 0 m m x l 0 0 0 m m，在标高 1 0 7 5 0 m处的侧斜柱 X K Z 4 截面为 1 0 0 0 mmx l 0 0 0 m m，两个侧斜柱在标 高 2 0 1 5 0 m 交汇支撑上部X K Z 5 斜柱， 由于钢骨的存在 。 采 取在标高1 0 7 5 0 r n 沿X K Z 4 方向加宽X K Z 3 至X K Z 4 完全 图4 直柱变斜柱节点示意 图5 斜柱变直柱节点示意 伸出X K Z 3 柱， 保证X K Z 4 柱的钢筋锚固长度， 同时保证 角部钢筋伸到钢柱对面( 图6 ) 。 n _ r 一 E 一 _ 2 O 1 5 0 = 一 l l l I 【 l l I l l l l l I 鳓。 爪 L 8 XKZ3 L 薹 E XKZ3 、 毫 l l l ， ， 一 NN I l I l l 莩 、 l I n l 0 7 5 ( 4 1 l 。 I l l f 耋 一 董 = L L 3 6 0 0 3 6 o 0 图6 X K Z 4 柱示意 ( 6 )斜柱主筋的位置控制， 斜柱主筋连接完毕后 ， 在斜柱外侧钢筋通过马凳控制主筋的位置和保护层厚 度， 马凳间距1 5 0 0 m m左右， 和钢柱上的栓钉固定， 控 制斜柱截面( 图7 ) 。 2 5 模板工程 2 5 1 构件概 念界 定 对于斜柱施工，质量控制的关键在于对模板的控 制 ，模板的设计施工决定混凝土质量及柱成品位置准 确度， 因此需认真制订切实可行的方案。 首先界定斜柱的概念特征， 斜柱在支护体系上， 既 应将其视为水平构件 ， 又应视为竖直构件， 即在斜柱下 的支撑体系， 按水平构件支撑， “ 底模” 需待混凝土强度 达1 0 0 以上时方可拆除； “ 侧模” 与“ 顶模” 可按柱模 ( 竖直构件) 进行支撑， 以便控制柱的稳定性( 图8 ) 。 2 5 2一般 斜 柱模板 配制 2 5 2 1 斜柱模板配制 框架斜柱模板采用1 5 m m 厚覆膜多层板，模板配 1 0 2 2 建筑技术 第 4 3 卷第 1 1 期 f_ ； l7 斜 码凳 8 模板 设 l 概 念确定 制高度为梁底以 L - 5 o I l l m，配制截面尺 r 为图纸尺 j 减去3 m m。模板竖向龙骨为5 0m mx 1 0 0 l T l m方木 ( 间距 不大于2 5 0 mi l 1 ) ， 斜柱底面 、 顶面模板及角部模板采用 1 0 0 mm x 1 0 0 n l n l 方木封 口，中间采用5 0 m mx 1 0 0m m方 木( 问距不大于2 5 0 mm) 。斜柱模板支撑采用仿框架梁 形式 斜柱底面设立杆支撑， 水平间距4 0 0 m m 。立杆顶 端按斜柱底面水平斜向角度固定小横杆，作为底面模 板支架。模板安装后用 1 6 螺栓拉紧5 0 m mx 1 0 0 m m方 钢管双根作为柱箍锁紧模板 ， 沿斜柱方向间距3 0 0 miT l 布置， 从板底小横杆用短管打斜撑支撑侧面模板， 并拉 住顶面模板柱箍 ， 以保证整体稳定。 2 5 2 2 斜柱模板安装T艺流程 斜柱模板安装丁艺流程 为 ： 制模一弹线一安装底 面模板一搭设固定底面模板 支架一安装侧面模板 、 顶 面模板一自下而上安装柱箍并安装侧面模板斜撑一 预检一 + 浇筑混凝土时钢筋模板复查维护一拆模一模 板清理 2 5 2 3 一 一 般斜柱及梁模板安装 放线验收完毕后， 先安装斜柱底模板， 并用0 4 8 x 3 5 脚手管支撑， 调整模板角度满足设计要求， 如有必 要用倒链向外侧拉钢筋 ， 保证模板就位。 底模板固定好 后安装侧模板和顶模板 ， 自下而上安装柱箍 ， 两侧和顶 模板支顶， 再次复查模板的垂直度 、 倾斜角度 ， 调整满 足设计和规范要求后对支撑体系加固， 模板报验 ， 准备 浇筑混凝土( 图9 ) 。 斜劲性柱间的斜梁的模板支设 ，斜粱的底板和内 f 【l ! fj 板全部按梁底概念支设 ， 先支设梁底， 然后核对内侧 模板，调整好梁的角度保证满足设计要求，穿对拉螺 栓 ， 核对外侧模板 ， 支撑加固。梁底立杆间距通过计算 确定 ， 内侧立杆间距和梁底相同( 图l 0 ) 。 侧向斜柱混凝土部位的模板复杂，侧向斜柱跨越 两层 ， 下层采取梁柱整体浇筑 ， 模板按整体支设 ， 将侧 向斜柱的内侧和侧面全部按梁底模板要求支设 ，外侧 按柱模板支设， 下层侧向斜柱和斜柱间的空隙较小， 按 无空隙整体支设模板 。 图9 模板支撑 l 】 意 图1 O 斜 粱模板示意 撑 支撑 2 5 3 超 长斜柱模 板施 工 和防护 针对超长斜柱 ，应重点控制模 板的接槎和模 板 的支撑 。 在本工程中斜柱内外侧无梁 可向下搭接 ， 左 右丽侧有梁不能 向下搭接 ，采取在 柱根部增加顶模 支撑 ， 内外侧模板在内 ， 左右模板在外 的方式保证柱 截面。模板支撑采取先将内侧的满堂式脚手架搭设 好 ，借助满堂式脚手架保证柱模 板的内侧斜支撑的 稳定 ， 也可 用满堂式脚 手架的水平杆 支撑模板 ， 水平 杆 的内侧和核心简墙体顶紧 。左右两侧模板支撑 自 梁上用脚 手管 支撑模板 ，外侧采用倒链和钢 丝绳 拉 模板 ， 不考虑支撑 ( 图 1 1 ) 。 斜柱施工还涉及外架的防护问题 ，由于斜柱在不 断向内收，常规 的双排脚手架无法满足施T和安全防 护要求。 本工程根据斜柱的倾斜角度， 采取在首层使用 双排脚手架 。二层以上借助内层的满堂式脚手架延伸 到室外 ， 作为外防护架( 图1 2 ) 。 2 6 混凝 土工 程 2 6 1 混凝 土工程 施 工难点 混凝土浇筑是斜柱施工的重中之重 ，由于斜拄的 特殊造型致使混凝土施工有以下难点。 ( 1 )斜柱箍筋较密， 在斜柱底面呈斜面， 混凝土向 下输送过程中， 拌合物中的砂浆易被箍筋挂住， 造成斜 柱底部混凝土缺少砂浆。 2 0 1 2 年 1 1 月 齐先有， 等： 超长劲性钢筋混凝土斜框架柱施工技术 1 0 2 3 -。- - 5 0： c I nn 拧 量 式脚 - J J I I 1孕孝 隧 颦 矗 卜 十 n H H t O x l O O T y ， Jlt H H H H H l 瞄 笔 夏 捍 1 1 J l lI H I l L 、 I 虽 邑 | | 、 L L J I I 由下 图1 1 超高斜柱模板支设示意 图l 2 斜柱外防护架示意 ( 2 )部分斜柱斜度较大， 且钢筋较密， 振动棒很难 送至斜柱底部， 振动棒在提升过程中易被箍筋卡住。 ( 3 )斜柱混凝土振捣过程中，拌合物中产生的气 泡不易排出， 会积聚在顶面模板下。 造成顶面混凝土蜂 窝、 麻面， 影响混凝土观感。 ( 4 )劲陛钢筋混凝土柱内部有钢柱，钢柱中间有 加劲板， 须保证加劲板下混凝土密实。 2 6 2主要措施 针对以上难点 ， 采取以下几项措施。 ( 1 )采取自密实混凝土， 辅助振动棒振捣。 ( 2 )由于斜度较大未考虑斜柱上面开孔，采取模 板外平板式振动器辅助振捣，无法放振动器部位由人 工敲击模板。 ( 3 )试棒时寻找合适的下棒点，保证柱四角可全 部振捣。 3 质量控制 由于斜柱施工较为少见，所以无相应的质量验收 标准。根据设计要求， 参考有关规范和标准， 结合工程 实际制订质量验收标准( 表1 ) 。 表1 斜柱质量验收标准 项目 允许偏差 m m 检查方法 轴线位移 8 尺量 杯 r蹄 5 水准仪 、 尺堪 全高 + 3 0 水准仪、 尺量 截面尺 寸 - 3 尺量 表面平整 3 靠尺、 楔形塞尺量 倾斜度 2 0 全站仪或拉线尺量 在施工中， 可大胆探索超长斜向劲生 柱施工工艺， 解决了斜向钢结构柱施工、 超长柱模板设计 、 高强度混 凝土施工等技术难题， 节约了工时及临时支撑材料， 混 凝土表面平整度控制在2 m m 以内， 混凝土的外观质量 优良。 并形成了专利技术和技术论文， 取得了良好的社 会效益及经济效益( 表2 ) 。 表2 技术指标测量结果 m m 斜 向劲性柱 直立劲性柱 部位 表面 截面 混凝土 表面 截面 混凝土 平整度 尺寸 外观质量 平整度 尺寸 外观质量 误差情况 2 2 优良 2 l 优良 4 安全措施 ( 1 )无法周转使用的模板， 拆模后运至模板架上， 不得靠在其他物体上， 防止滑移、 倾倒。 ( 2 )浇筑斜柱混凝土时，需在柱边支搭操作平 台， 平台上需有高度不低于1 5 0 0 m m的防护栏杆。平 台上铺脚手板， 严禁工人或指挥人员站在梁底模和模 板 口上。 ( 3 )浇筑斜柱混凝土时 ，指派专人看管斜柱底支 撑 ， 防止意外发生。 5 结语 现浇劲陛钢筋混凝土斜框架柱是较为新颖 的结构 形式， 相关的施工资料和技术资料较少， 通过本工程对 施工技术的实践和探索 ，尽可能采取常规方法来实现 设计要求， 增加周转材料的周转利用次数以降低成本， 从而使其有较好的推广价值， 取得较好的社会效益。 甘肃省电力公司调度通讯楼工程施工中通过对此 施工工艺的实施， 保证了结构封顶的目标， 取得了良好 的社会效益， 在质量、 文明施工、 经营状况等方面获得 业主、 监督单位以及同行的一致好评。 参考文献 1 李铁兵 高大框架柱应用工字梁木模板体系的设计与施工 J 建筑 技术, 2 0 1 1 4 2 ( 8 ) ： 6 9 5 6 9 9