超長斜向勁性混凝土柱施工技術(shù)

趙麗芝，鄧小海，王云鵬

(長春工程學(xué)院土木工程學(xué)院，長春 130012)

超長斜向勁性混凝土柱施工技術(shù)

趙麗芝，鄧小海，王云鵬

(長春工程學(xué)院土木工程學(xué)院，長春 130012)

在現(xiàn)代建筑工程中，斜柱構(gòu)件在工程設(shè)計中越來越流行，同時，也給現(xiàn)場的施工技術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)。詳細(xì)介紹分析了從工程概況、工藝流程、施工操作要點及質(zhì)量控制措施等方面，詳細(xì)介紹了超高勁性斜柱施工技術(shù)，可供類似工程參考。

斜柱；鋼結(jié)構(gòu)；混凝土；施工技術(shù)

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市現(xiàn)代化進程不斷加快，人們越來越追求新穎美觀的建筑空間造型，超長勁性斜柱以其風(fēng)格迥異的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)手法，獲得了施工界人士的廣泛青睞。由于不同建筑物的使用功能不同，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)要求方面也存在著明顯的差異[1]，超長勁性斜柱對測量精度要求極高，鋼結(jié)構(gòu)吊裝難度大，因此，勁性斜柱的施工成為本工程的一大重點和難點。本文著重探討該勁性斜柱的施工工藝及施工要點。

1 工程概況

上海某工程位于上海浦東新區(qū)陸家嘴中心地段，屬于五星級酒店。本工程塔樓地下4層(含B1夾層)、主樓地上39層，裙樓地上3層(包括1F夾層及3F夾層)，總建筑面積11 788.7 m2；本工程塔樓一側(cè)是A字形結(jié)構(gòu)，由14根斜柱組成，向內(nèi)側(cè)傾斜角度為79°，斜柱高度至F14(59.5 m),F9層處外側(cè)兩邊開始出現(xiàn)梁，至F13層出現(xiàn)樓板，如此長度斜向勁性混凝土柱屬國內(nèi)首次施工，因此，本建筑A字型結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)在以往型剛混凝土框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)上有所突破和創(chuàng)新。

圖1 首層柱平面布置圖

2 適用范圍

此施工技術(shù)適用于大跨度框架結(jié)構(gòu)，且在框架結(jié)構(gòu)中部分柱子有一定傾斜角度的建筑，尤其針對超長斜向勁性柱。此類結(jié)構(gòu)常見于高層及超高層建筑，除了外觀新穎外還可以提高超高層建筑的穩(wěn)定性，此外，在文化娛樂設(shè)施、體育館、展覽館及大型公建項目等建筑中也較為常見。

3 工藝流程

勁性斜柱施工工藝流程如下：勁性斜梁、柱BIM放樣理論定位→勁性斜柱箍筋、柱模板定位→平面放線→搭設(shè)滿堂腳手架→型鋼柱吊裝→焊接柱鋼筋及模板定位筋→綁扎柱縱筋、箍筋→柱鋼筋驗收→支設(shè)柱模板→模板驗收→澆筑梁柱混凝土同時振搗→養(yǎng)護→拆模→下一層勁性斜柱的施工。

4 施工操作要點

4.1 測量放線

本工程斜柱的傾斜角度較大(79°)，如軸線稍有偏移，就會造成結(jié)構(gòu)連接不順暢，斜柱最終無法靠攏，從而影響外部的整體效果，因此，必須要控制好超長勁性斜柱的傾斜角度，這就要求有較高精度的定位，這無疑增加了測量放線的難度。針對這一難點，在本工程測量放線過程中，采用平面投射結(jié)合標(biāo)高控制的斜柱放線法，以此來提高測量精度，具體步驟如下：

1)通過BIM建模，對每層斜柱在三維模型中空間定位，同時標(biāo)識出骨柱及結(jié)構(gòu)三維坐標(biāo)；鋼骨柱吊裝時，利用三維坐標(biāo)進行鋼骨柱的定位。

2)結(jié)合平面位置，在首層結(jié)構(gòu)樓板上進行彈線標(biāo)識，利用激光垂準(zhǔn)儀向上投測結(jié)構(gòu)邊線位置，并在鋼骨柱上焊接鋼筋及模板定位筋。

3)利用全站儀校核模板及鋼筋定位，同時，通過平面量測斜柱兩側(cè)相對距離進行校核斜柱在空間上的位置。

4.2 勁性鋼柱施工

4.2.1 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計

在有斜柱的建筑中，對鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計是很重要的施工環(huán)節(jié)，要在嚴(yán)格保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，對每一根斜柱的構(gòu)造來進行控制[2]。

本工程斜柱鋼骨在工廠加工過程中制作成平行四邊形的形狀，平行四邊形銳角為79°，與柱子傾斜角度一致，降低了柱子間焊接的難度；另外，在結(jié)構(gòu)節(jié)點處不可避免地涉及到混凝土梁、柱的主筋、箍筋與勁性鋼骨梁、柱交叉的問題，解決這一問題的方法主要是在鋼骨梁、柱的抗剪、抗彎能力滿足設(shè)計要求的前提下選擇將部分鋼筋穿過梁、柱型鋼腹板，要求在鋼結(jié)構(gòu)加工時預(yù)打孔。

4.2.2 鋼結(jié)構(gòu)安裝

鋼結(jié)構(gòu)的安裝流程如下：定位放線→支撐腳手架設(shè)計→腳手架搭設(shè)→勁性鋼結(jié)構(gòu)拼裝就位→勁性鋼結(jié)構(gòu)焊接→焊縫檢測驗收→塔吊松鉤。

鋼骨梁、柱的吊裝采用現(xiàn)場塔吊吊裝來完成，在鋼骨梁距離梁兩端1/6～1/5的對稱區(qū)域內(nèi)設(shè)置兩個梁吊耳，鋼骨柱吊耳設(shè)在柱頂端，在柱頂端的4個角上各設(shè)1個，如圖2所示。柱的平行四邊形構(gòu)造使得對接的兩柱接觸面是與地面平行的平面，上柱可以暫時擱置于下柱上而不會產(chǎn)生滑移，方便了柱子間的焊接，焊接完成后塔吊才可以對柱子松鉤。

圖2 型鋼柱傾斜吊裝圖

4.2.3 臨時水平支撐

為保證斜柱施工完成后傾斜角度仍滿足設(shè)計要求，每隔2層連接增設(shè)3根臨時水平支撐將柱子因傾斜而產(chǎn)生的橫向應(yīng)力傳至主樓樓板，以此來控制鋼柱傾斜度，如圖3所示。

圖3 臨時水平支撐

4.3 貝雷架平臺安裝

由于9層以下架空，沒有樓板，所以腳手架搭設(shè)過高，存在腳手架承載能力及穩(wěn)定性不足等問題，為了解決這一問題，在本工程第6層安裝貝雷架，拆除下部腳手架，在貝雷架平臺上搭設(shè)滿堂腳手架施工至13層，然后拆除上部腳手架。

4.3.1 貝雷架安裝

1)首先在枕木上拼裝貝雷片，每片高度為1.5 m，4片貝雷片為一組，貝雷片組裝總長度為5個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，具體尺寸如圖4所示。

圖4 貝雷柱地面拼裝平面示意圖

2)貝雷支撐拼裝好后，用塔吊進行吊裝，將支撐架板與梁通過限位卡固定，并將支撐架放在梁上。

3)安裝次梁，次梁采用騎馬螺栓與貝雷架固定。

4.3.2 貝雷架拆除

在拆除貝雷架上部及下部架體后開始拆除貝雷架。施工中采用1臺25 t汽車吊進行拆除。在6層區(qū)域的樓板上布置拉拽用的滾輪,吊機提拉住貝雷架，吊車中人員與貝雷架安裝現(xiàn)場人員通過對講機傳遞信息來保證貝雷架的安全拆除，如圖5所示。

圖5 貝雷架拆除示意圖

4.4 鋼筋工程

在鋼筋工程施工中，要注意鋼筋的加工工藝與加工質(zhì)量必須要滿足相關(guān)要求[3]。對于鋼筋的翻樣加工及斜柱的縱筋和箍筋加工必須要嚴(yán)格控制，在加工完成后要進行相應(yīng)的質(zhì)量驗收，驗收合格后方可投入使用。

在對混凝土斜柱的鋼筋進行綁扎時，需要考慮到鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋交叉的情況，在滿足鋼骨梁、柱的抗剪、抗彎能力滿足設(shè)計要求的前提下選擇將部分鋼筋穿過梁、柱型鋼腹板。

綁扎斜柱時首先根據(jù)放好的斜柱邊線調(diào)整斜柱主筋根部位置，然后用做好的斜柱角度模型調(diào)整每根斜柱主筋角度，柱主筋調(diào)整完成后開始綁扎斜柱接頭以下柱箍筋。

4.5 模板工程

對于斜柱施工，質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于對模板的控制，模板的設(shè)計施工決定混凝土質(zhì)量及柱成品位置準(zhǔn)確度[3]。

在本工程中對于斜柱模板的安裝工藝流程為：制?！?首層頂板上)彈線→搭設(shè)整體支撐架→綁扎斜柱、梁鋼筋→鋼筋驗收→安裝柱及梁模板→梁、柱模板驗收→澆筑混凝土?xí)r鋼筋模板檢查維護→拆?！０迩謇?/p>

綁扎斜柱鋼筋后，安裝柱的底面、側(cè)面、頂面模板，模板采用15 mm厚覆膜多層板結(jié)合塑料模板，用Φ14螺栓對穿拉緊作為柱箍鎖緊模板，在柱底面采用鋼管與架體進行斜向頂撐(如圖6)，鋼管支架間距為600 mm，斜撐固定在整體外架上，以確保斜柱側(cè)向穩(wěn)定性。

圖6 斜柱支撐體系(側(cè)面)

此外，斜柱模板通過螺桿固定在斜柱型鋼上，要求在型鋼加工時在型鋼腹板上預(yù)留出穿螺桿的孔洞，在施工過程中布置好混凝土振搗軟管位置(如圖7)。

當(dāng)混凝土強度達(dá)到拆模強度時即可拆除大部分模板，保留該獨立支撐系統(tǒng)，梁、板后澆施工縫兩端模板待結(jié)構(gòu)封頂澆注后澆帶混凝土后方可拆除。

4.6 混凝土工程

混凝土工程是超長勁性鋼筋混凝土斜框架柱施工的重點，同時由于斜柱的獨特結(jié)構(gòu)增大了其施工難度。施工難點主要體現(xiàn)在斜柱中鋼筋的綁扎較為密集，當(dāng)混凝土澆筑時，大粒骨料很容易被箍筋絆住，從而出現(xiàn)下部的混凝土離析、混凝土澆筑不均勻等現(xiàn)象；另外，在澆筑時不易充分振搗，振動棒很容易被箍筋卡??；當(dāng)振搗時，其所產(chǎn)生的氣泡較難排出，一般都會聚集在頂面模板上，使混凝土表面最終出現(xiàn)麻面、蜂窩等質(zhì)量問題，影響到外觀效果。

圖7 砼澆筑軟管布置圖

為了解決這些問題，本工程采取了如下措施：采取自密實混凝土，輔助振動棒振搗；由于斜度較大未考慮斜柱上面開孔，采取模板外平板式振動器輔助振搗；試棒時尋找合適的下棒點，保證柱四角全部振搗[4]。

4.7 腳手架工程

本工程采用的腳手架是新型盤扣式腳手架，這種腳手架加工簡便、搬運方便、通用性很強[5]，在搭設(shè)滿堂腳手架的過程中遵循以下幾點原則：

1)按高支模搭設(shè)相關(guān)規(guī)定，豎向斜桿滿布設(shè)置，水平桿步距不得大于1.5 m，沿高度每隔4～6個標(biāo)準(zhǔn)步距設(shè)置水平鋼管和扣件剪刀撐，與結(jié)構(gòu)物形成可靠拉結(jié)；

2)模板支架可調(diào)托座伸出頂層水平桿的懸臂長度嚴(yán)禁超過650 mm，且絲桿外露長度嚴(yán)禁超過400 mm，可調(diào)托座插入立桿長度不小于150 mm；

3)模板支架體內(nèi)通道上方按跨度與荷載設(shè)置橫梁，通道周圍的模板支架連成整體，洞口頂部鋪設(shè)封閉的防護板，兩側(cè)設(shè)置安全網(wǎng)；

4)立桿連接時同一水平面內(nèi)相鄰接頭錯開布置，錯開高度不小于500 mm，外架的端跨的橫向每層設(shè)置豎向斜桿。

5 質(zhì)量控制措施

目前，斜柱施工比較少見，尚未有質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，結(jié)合工程實際定制斜柱質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)表，詳見表1。

表1 斜柱質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)

6 結(jié)語

勁性斜柱不僅造型新穎美觀，而且大大提高了建筑的穩(wěn)定性，在高層及超高層建筑中越來越常見。本工程具有斜柱設(shè)計的科學(xué)性、支撐體系的穩(wěn)定高效性、施工投入的經(jīng)濟性。

勁性結(jié)構(gòu)這種新興的建筑構(gòu)件在施工中相對較少，對其強度、剛度、穩(wěn)定性及其對整體結(jié)構(gòu)影響等方面的研究尚不成熟，今后需加強此方面的研究，實現(xiàn)理論與實際更好地結(jié)合。

[1] 戚石磊.超長勁性鋼筋混凝土斜框架柱施工技術(shù)[J].黑龍江科技信息,2015(7):177.

[2] 李勝.淺析超長勁性鋼筋混凝土斜框架柱施工技術(shù)[J].門窗,2015(7):102.

[3] 路明輝.超長勁性鋼筋混凝土斜框架柱施工技術(shù)[J].黑龍江科技信息,2013,20:225.

[4] 齊先有,何二天,崔揚,等.超長勁性鋼筋混凝土斜框架柱施工技術(shù)[J].建筑技術(shù),2012,11:1019-1023.

[5] 王君良.簡要論述建筑施工中的腳手架工程[J].黑龍江科技信息,2013(3):250.

The Construction Technique of Super-long Oblique Rigid Concrete Column

ZHAO Li-zhi，et al.

(SchoolofCivilEngineering，ChangchunInstituteofTechnology，Changchun130012，China)

In the modern construction，oblique column components are more and more popular in engineering design.At the same time，the tendency also brought new challenges to the construction technology.Aiming at one construction in Shanghai China，this article represents construction technology to super-long oblique rigid concrete column from the aspects of general situation，the technological process，operating key points and quality control measures with the purpose to provide reference to similar constructions.

oblique column；concrete；construction technique

10.3969/j.issn.1009-8984.2017.01.010

2016-10-30

趙麗芝(1994-)，女(漢)，山西，在讀碩士 主要研究結(jié)構(gòu)工程。

TU974

A

1009-8984(2017)01-0042-04