超大跨度超高鋼結(jié)構(gòu)桁架混凝土樓板組合支撐施工工藝研究

文士青 劉 宇 武 靜 中國(guó)建筑第五工程局有限公司安徽公司

1 前言

合肥高新區(qū)文化服務(wù)中心項(xiàng)目東側(cè)屬于超大跨度、超高鋼結(jié)構(gòu)桁架混凝土樓板，其混凝土總面積為4000m2，分布在東側(cè)5-17~A-C軸，跨度高達(dá)84m，高度不超過32.2m，作為超大跨度、超高支模體系，是整個(gè)工程施工工藝中的重難點(diǎn)所在。

本文通過對(duì)鋼桁架鋼梁節(jié)點(diǎn)及高模支撐受力體系進(jìn)行綜合的研究與分析，創(chuàng)建了“滿堂架+格構(gòu)柱”組合支撐體系，以此為基礎(chǔ)形成一套科學(xué)的、完整的超大跨度超高鋼結(jié)構(gòu)桁架混凝土樓板組合支撐施工工法，受到業(yè)內(nèi)人士的高度認(rèn)可，同時(shí)其綜合技術(shù)已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

2 工藝特點(diǎn)

該工藝主要有以下特點(diǎn)：第一，將BIM技術(shù)與Tekla軟件進(jìn)行有效融合，創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)組合樓板、鋼梁節(jié)點(diǎn)處格構(gòu)柱節(jié)點(diǎn)支撐體系，保證施工模型的穩(wěn)固性，同時(shí)對(duì)工程設(shè)計(jì)、鋼梁安裝等工序進(jìn)行優(yōu)化，降低整體施工難度，在保證工程質(zhì)量的前提下，縮短工期，降低企業(yè)運(yùn)行成本。第二，合理運(yùn)用“滿堂架+格構(gòu)柱”組合支撐體系，該體系不同于以往的胎架支撐體系，該體系有效解決了施工過程中出現(xiàn)的鋼結(jié)構(gòu)卸載變形大、樓板支模體系煩瑣、混凝土板易開裂等問題，同時(shí)在實(shí)際操作中具有靈活、方便等特點(diǎn)，提升工程整體的安全性與穩(wěn)定性。第三，借助智慧工地，對(duì)“滿堂架+格構(gòu)柱”組合支撐體系支模架展開實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有利于監(jiān)管單位及人員準(zhǔn)確的把握工程施工進(jìn)度，確保工程施工工作安全、有序地進(jìn)行。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

具體施工工藝流程詳見圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 建立模型

在進(jìn)行工程方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該利用revit與Tekla軟件，創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)桁架組合樓板滿堂架及格構(gòu)柱支撐體系施工BIM模型，充分的體現(xiàn)工程設(shè)計(jì)目的與結(jié)構(gòu)形式，檢驗(yàn)方案的可操作性。

3.2.2 確定格構(gòu)柱支撐位置、格構(gòu)柱間距

認(rèn)真標(biāo)注鋼桁架需要加密區(qū)的位置，同時(shí)保證格構(gòu)柱的大小及位置符合相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)支模架搭設(shè)和鋼梁的合理安裝。從受力分析中得出格構(gòu)柱的大小為800mm×500mm。

3.2.3 “滿堂架+格構(gòu)柱”組合支撐體系搭設(shè)

首先，滿堂架搭設(shè)。①板底次楞利用木枋作為支撐，其間距為200mm。②板底主楞主要應(yīng)用采用Ф48mm×3.0mm的雙鋼管，其間距與板底支撐立桿保持一致。③板底立桿間距為0.8m×0.8m。④掃地桿與地面距離最大不超過200mm，步距為1.5m，道橫桿總數(shù)量為16道，模板支架立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點(diǎn)的長(zhǎng)度最大為500mm。⑤在架體外側(cè)周邊及內(nèi)部縱、橫向每5跨（且不小于3m），由底至頂設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐，剪刀撐寬度應(yīng)為5跨（≤5m）。⑥在支撐架體頂部與底部以及中間每間隔不超過6m處，連續(xù)布置水平剪刀撐，頂部水平剪刀撐主要布置在豎向剪刀撐頂部交點(diǎn)平面位置，底部水平剪刀撐則布置在掃地桿節(jié)點(diǎn)平面位置。⑦頂托設(shè)置在板下立桿處，頂托伸出鋼管最大長(zhǎng)度為200mm，立桿頂部自由端（包括頂托高度）不超過500mm，如果超過500mm時(shí)，應(yīng)該增設(shè)縱橫向橫桿。⑧每根立桿底部設(shè)置12#槽鋼。⑨所有高度超過4m的建筑物，首層應(yīng)鋪設(shè)第一道固定兜網(wǎng)，與地面的距離不超過6m，鋪設(shè)間距不超過10m。⑩應(yīng)該高支模支撐架與結(jié)構(gòu)柱之間的牢固性，豎向間距不超過3m，立桿自由端最大長(zhǎng)度為500mm。其次，格構(gòu)柱搭設(shè)。在完成滿堂架搭設(shè)工作后，應(yīng)該對(duì)主桁架節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行格構(gòu)柱支撐加密，在主鋼梁節(jié)點(diǎn)位置增加5根Ф48mm×3.0mm的銀白色立桿，以“田”字的形式呈現(xiàn)出來，借助鋼管將九根立桿連接成一個(gè)整體，九根立桿相當(dāng)于一個(gè)800mm×500mm柱子的主筋，橫桿相當(dāng)于柱子的箍筋，立桿底部搭設(shè)“之”字撐；整體相當(dāng)于一個(gè)梁下支撐柱，頂部鋼梁底采用工字鋼找平。除此之外，在進(jìn)行格構(gòu)柱搭設(shè)時(shí)，在格構(gòu)柱立桿處安裝變形監(jiān)測(cè)，與智慧工地系統(tǒng)相連接，使相關(guān)管理人員通過客戶端就可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地掌握施工近況。

3.2.4 鋼結(jié)構(gòu)桁架安裝

首先，對(duì)支模架標(biāo)高進(jìn)行核對(duì)與確認(rèn)，然后開展鋼結(jié)構(gòu)吊裝工作。其次，在加密區(qū)域根據(jù)節(jié)點(diǎn)合理布置千斤頂，安裝首層桁架。在進(jìn)行桁架安裝時(shí)，應(yīng)該先進(jìn)行11-16/B軸大梁安裝及焊接工作，然后在根據(jù)14軸向兩邊逐次安裝，在完成一層構(gòu)件安裝工作后，對(duì)桁架頂面標(biāo)高進(jìn)行再次檢測(cè)，確保標(biāo)高符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。需要注意的是，在安裝過程中禁止在支模架上堆載構(gòu)件，所有構(gòu)件必須堆放在地面堆場(chǎng)，使用時(shí)才能進(jìn)行吊裝安裝。然后依次進(jìn)行二層桁架及首層與二層間腹桿安裝、二層腹桿及三層桁架安裝、三層腹桿及頂層桁架安裝。

3.2.5 桁架卸載

在桁架安裝及復(fù)測(cè)工作完成后，將桁架下部節(jié)點(diǎn)卸載，首先應(yīng)該先進(jìn)行非節(jié)點(diǎn)區(qū)域應(yīng)力的卸載，然后對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)域應(yīng)力進(jìn)行釋放，避免卸載過程中出現(xiàn)安全事故。

3.2.6 模板支設(shè)、鋼筋綁扎

在完成應(yīng)力釋放工作后，將支撐架回頂至桁架結(jié)構(gòu)底面，此過程僅將支撐架回頂至鋼梁底面進(jìn)行接觸不進(jìn)行受力作為安全措施使用；然后鋪設(shè)模板、綁扎鋼筋。

3.2.7 混凝土澆筑

在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)該借助振搗棒進(jìn)行振搗，嚴(yán)格把控振搗時(shí)間。在完成混凝土澆筑后，應(yīng)該及時(shí)開展桁架板混凝土維護(hù)工作。

4 質(zhì)量控制

4.1 鋼管及扣件質(zhì)量檢測(cè)

在進(jìn)行超大跨度超高鋼結(jié)構(gòu)桁架混凝土樓板組合支撐施工過程中，應(yīng)該嚴(yán)格遵守國(guó)家相關(guān)政策法規(guī)。

第一，在進(jìn)行鋼管、扣件進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)，要保證所有鋼管、扣件都具有產(chǎn)品合格證及法定檢測(cè)單位的檢測(cè)檢驗(yàn)報(bào)告，生產(chǎn)供應(yīng)商必須具備技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督部門頒發(fā)的生產(chǎn)許可證，嚴(yán)禁質(zhì)量不合格的鋼管、扣件進(jìn)入施工場(chǎng)地。

第二，必須對(duì)模板支架搭設(shè)中所用的鋼管、扣件進(jìn)行抽樣檢測(cè)，抽檢比例根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，未經(jīng)檢測(cè)或檢測(cè)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的鋼管、扣件嚴(yán)禁使用。

第三，應(yīng)該保證鋼管表面的平直、光滑，避免存在裂縫、錯(cuò)位、壓痕等現(xiàn)象。

第四，存在裂縫、變形等情況的扣件不得使用，扣件必須進(jìn)行防銹處理。

第五，將檢驗(yàn)合格的鋼管、扣件按照品種、規(guī)格進(jìn)行合理分類，要求整齊、平穩(wěn)的堆放，堆放場(chǎng)地不得有積水。

第六，創(chuàng)建鋼管、扣件記錄表，詳細(xì)記錄鋼管、扣件的來源、數(shù)量和質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果等。

4.2 搭設(shè)質(zhì)量要求

第一，在進(jìn)行底座安放時(shí)，應(yīng)該保證底座、墊板處于定位線處，墊板厚底最小值為50mm，可以采用木墊板，也可采用槽鋼。第二，立桿上的對(duì)接扣件應(yīng)該錯(cuò)位布置，兩根相鄰立桿不應(yīng)設(shè)置在同步內(nèi)。第三，模板支架必須設(shè)置縱、橫向掃地桿。利用直角扣件將縱向掃地桿穩(wěn)固在與底座上皮距離不超過200mm處的立桿上，并利用直角扣件將橫向掃地桿穩(wěn)固在緊鄰縱向掃地桿下方的立桿上。如果立桿基礎(chǔ)高度不一致，必須將高處的縱向掃地桿向低處延長(zhǎng)兩跨與立桿固定，高低差不得大過1m?？窟吰律戏降牧U軸線與邊坡距離應(yīng)大于500mm。第四，主節(jié)點(diǎn)處必須設(shè)置1根橫向水平桿，采用直角扣件連接，不得拆除。主節(jié)點(diǎn)兩個(gè)直角扣件的中心距不得超過150mm。第五，每步的縱、橫向水平桿應(yīng)雙向拉通。第六，支撐架搭設(shè)技術(shù)要求允許偏差與檢驗(yàn)方法。

4.3 焊接質(zhì)量要求

第一，對(duì)所有焊縫都應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，內(nèi)部檢查以超聲波探傷為主。第二，焊縫外觀檢查及對(duì)接焊縫無損檢測(cè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和允許偏差。

5 安全措施及環(huán)保舉措

5.1 安全措施

認(rèn)真貫徹“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定、條例，安排專職安全員負(fù)責(zé)整個(gè)施工全過程的安全生產(chǎn)管理，執(zhí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各級(jí)人員的職責(zé)，嚴(yán)抓工程的安全生產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)所有施工人員都必須認(rèn)真學(xué)習(xí)建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行必要的考核，都必須嚴(yán)格遵守各項(xiàng)安全生產(chǎn)規(guī)定，新進(jìn)場(chǎng)的工人必須進(jìn)行三級(jí)安全教育方能進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)施工。

5.2 環(huán)保舉措

成立施工環(huán)境、衛(wèi)生、消防管理機(jī)構(gòu)，在施工過程中嚴(yán)格遵循國(guó)家法律、法規(guī)和規(guī)章。運(yùn)輸、施工所用車輛、機(jī)械廢氣等均符合環(huán)保要求。動(dòng)火前必須開用火證，嚴(yán)格用火制度。施工區(qū)域與非施工區(qū)域間設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的分隔設(shè)施，做到連續(xù)、穩(wěn)固、整潔、美觀。在現(xiàn)場(chǎng)施工中必須做到工完場(chǎng)清。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

采用本工法進(jìn)行施工，在保證安全的前提下有效解決了鋼結(jié)構(gòu)吊裝安裝精度以及施工難度大等難題；能夠在保證成型質(zhì)量的前提下，減少資源材料費(fèi)用。故擁有較為明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

6.2 社會(huì)效益

該工藝流程清晰、操作簡(jiǎn)單，具有極強(qiáng)的創(chuàng)造性，施工技術(shù)安全可靠，能夠有效滿足當(dāng)前房屋建筑工程在工期、造價(jià)、環(huán)保及安全方面的要求，具有一定的社會(huì)價(jià)值。而且該工藝的理念及方法對(duì)今后相關(guān)工程建設(shè)具有一定的支持作用

6.3 節(jié)能和環(huán)保效益

該工藝合理利用了BIM及Tekla軟件，具有以往施工工藝具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，能夠在提升工程施工效率與質(zhì)量的同時(shí)，提高資源的利用率，減少企業(yè)運(yùn)行成本，縮短施工周期，具有一定的先進(jìn)性、靈活性以及高效性。同時(shí)該工藝以“綠色施工”理念為主導(dǎo)，取得良好的節(jié)能和環(huán)保效益，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境的和諧發(fā)展。

7 結(jié)束語

本文綜合分析了超大跨度超高鋼結(jié)構(gòu)桁架混凝土樓板組合支撐施工工藝的特點(diǎn)、流程及操作要點(diǎn)，并詳細(xì)介紹了該工藝產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與節(jié)能環(huán)保效益，進(jìn)而促進(jìn)其更好的發(fā)展與完善。