曹 靖 (安徽富煌鋼構(gòu)股份有限公司,安徽 合肥 238076)
裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑具有強度高、抗震性能良好、施工周期短等優(yōu)勢,在國家大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑的政策背景下,裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑越來越多地被應(yīng)用到項目中。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中的樓板結(jié)構(gòu)通常需要澆筑而成,澆筑之前需要安裝模板支撐體系,目前傳統(tǒng)模板采用落地式腳手架的支撐形式,架體存在較大失穩(wěn)風(fēng)險,且操作層無操作空間,施工進(jìn)度慢、施工成本高、安全風(fēng)險大,已無法滿足現(xiàn)場施工的需要。本文針對上述情況,設(shè)計并實施了一種可調(diào)節(jié)標(biāo)高的自承式樓板支撐體系,結(jié)合合肥市某大型裝配式鋼結(jié)構(gòu)公建項目的工程實踐,對自承式支撐體系在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑現(xiàn)澆樓板施工中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。
某大型裝配式鋼結(jié)構(gòu)公建項目位于合肥市經(jīng)開區(qū),總建筑面積約7.05萬㎡(其中地上約5萬㎡,地下約2.05萬㎡)。項目由A、B兩座塔樓及裙樓組成,A座塔樓層數(shù)為22層,建筑高度為93.6m;B座塔樓層數(shù)為11層,建筑高度為47.4m;裙樓層數(shù)為5層,建筑高度為22.2m,地下室為2層,建筑高度為9.3m。工程地下采用型鋼混凝土柱+鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu),地上采用鋼框架(H型鋼梁+箱型鋼管混凝土柱)支撐結(jié)構(gòu)+現(xiàn)澆混凝土板。
項目標(biāo)準(zhǔn)層層高4.2m,地上結(jié)構(gòu)樓板為120mm厚的現(xiàn)澆混凝土樓板。結(jié)構(gòu)鋼梁截面規(guī)格主要為H600×350×12×25(主梁),H400×180×6×8(次梁)。樓板結(jié)構(gòu)底面與主次鋼梁上翼緣頂平齊,鋼梁短向最大跨度2800mm。按照傳統(tǒng)樓板施工做法即搭設(shè)滿堂腳手支撐架,不僅施工工序繁雜,施工周期長,搭設(shè)腳手架費用高,且不符合裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工宗旨。本文結(jié)合項目地上主體結(jié)構(gòu)體系(鋼框架支撐結(jié)構(gòu)+純現(xiàn)澆混凝土樓板,鋼梁為H型鋼)的特點,設(shè)計并實施了一種新型的自承式現(xiàn)澆樓板支撐體系。
自承式現(xiàn)澆樓板支撐體系充分利用已有的鋼梁作為支撐體系的著力點,通過在樓面鋼梁上依次設(shè)置支托、主龍骨、次龍骨及木模板,組成一個完整的受力體系,以此來起到支承樓板混凝土澆筑和施工荷載的作用。一般來說,主體結(jié)構(gòu)的鋼梁是按樓面鋼梁來設(shè)計的,其自身強度剛度比較大,在樓板自重和施工荷載作用下,鋼梁的強度和剛度完全能夠滿足設(shè)計需要。
自承式支撐體系充分利用鋼梁(H型鋼)的特點,通過在鋼梁下翼緣上布置可調(diào)托撐(包括托撐底座、可調(diào)頂托),托撐上安放工字鋼(主龍骨),通過可調(diào)頂托實現(xiàn)主龍骨的高度調(diào)節(jié),進(jìn)而實現(xiàn)整個支撐結(jié)構(gòu)水平面內(nèi)的整體可調(diào)。
①該自承式支撐體系通過螺帽可實現(xiàn)豎向微調(diào),實現(xiàn)樓層標(biāo)高的二次校核同時確保支撐體系與樓板接觸穩(wěn)定,提高了工程質(zhì)量和安全性。
②該自承式支撐體系仍能像組合樓板一樣體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)快捷方便的施工特性,同時保證拆卸的便利性。
③通過模板的可重復(fù)利用體系,可大大減小鋼材的壓型鋼板浪費。
圖1 自承式支撐體系結(jié)構(gòu)組成剖面圖
圖2 自承式支撐體系結(jié)構(gòu)組成平面圖
④該種模板體系可以像混凝土結(jié)構(gòu)中現(xiàn)澆樓板一樣做成雙向板,合理利用樓板的兩個方向的受力性能,組合樓板一般按單向板計算。
⑤從經(jīng)濟角度看,可大大減少工程造價,這勢必會進(jìn)一步推動鋼結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展,充分展現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)越性。
如圖3所示。
3.2.1 主要操作步驟
3.2.1.1 施工準(zhǔn)備
①技術(shù)準(zhǔn)備
自承式現(xiàn)澆樓板支撐體系施工前完成相關(guān)材料準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備及人員安全技術(shù)交底準(zhǔn)備。進(jìn)場材料需經(jīng)驗收合格方可投入使用,工字鋼、可調(diào)托撐的型號、材質(zhì)及尺寸需符合規(guī)范及設(shè)計方案的要求;編制專項施工方案、制作自承式支撐體系安拆施工演示視頻,對現(xiàn)場施工管理人員及操作工人進(jìn)行三維可視化交底。
圖3 自承式現(xiàn)澆樓板支撐體系施工工藝流程圖
圖4 施工方案三維可視化技術(shù)交底
②材料準(zhǔn)備
a.16#熱軋工字鋼:各種適宜長度的規(guī)格為16#Q235級熱軋工字鋼,并符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,彎曲變形、銹蝕嚴(yán)重、端頭磨損、觀感偏舊的不得使用,嚴(yán)禁使用薄壁和非國標(biāo)鋼管;
b.U型托撐:螺桿外徑不得小于25mm,直徑和螺距應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,可調(diào)托撐抗壓承載能力設(shè)計值不得小于40kN,U型頂托可采用符合規(guī)范的定型化產(chǎn)品,對于沒有滿足項目要求的U型托采用現(xiàn)場自制,焊縫采用角焊縫,焊縫寬度宜超過坡口每測2~3mm。支撐底板厚度不得小于10mm。
c.鋼管:采用國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的Q235,規(guī)格為Φ48x3.5普通鋼管。
d.扣件:采用可鍛鑄鐵或鑄鋼制作,其質(zhì)量和性能應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
e.模板:采用15mm 厚膠合板,模板不得有破損、起泡、開裂、剝落等觀感質(zhì)量不合格的不得使用。
f.方木:采用32mmx82mm,方木尺寸不得縮水,木料結(jié)實均勻,不得彎曲開裂;木工材料均應(yīng)符合相應(yīng)的國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
3.2.1.2 平面內(nèi)定位
通過結(jié)構(gòu)驗算確定不同跨度結(jié)構(gòu)框架內(nèi)主龍骨的最大布置間距,結(jié)合主龍骨一般沿著框架短邊方向布置以及兩側(cè)主龍骨距框架梁不超過200mm的原則,在結(jié)構(gòu)鋼梁下翼緣上畫出托撐底座的位置線。
3.2.1.3 安裝托撐底座及可調(diào)托撐并粗調(diào)標(biāo)高
在結(jié)構(gòu)鋼梁下翼緣劃線位置對稱安放托撐底座并安裝可調(diào)托撐,計算確定可調(diào)托撐頂標(biāo)高,通過旋轉(zhuǎn)蝶形螺母調(diào)整可調(diào)托撐至計算標(biāo)高。
3.2.1.4 安裝主龍骨及緊固鋼管
依次將16#工字鋼安放于可調(diào)托撐頂部,并在主龍骨下方布置兩道垂直于主龍骨方向的緊固鋼管,緊固鋼管與工字鋼通過扣件扣牢夾緊,將主龍骨連接成整體,從而形成一個穩(wěn)定的支撐體系。
3.2.1.5 安裝模板體系及樓板鋼筋、水電預(yù)埋管線
圖5 自承式支撐體系現(xiàn)場實施照片
安裝模板體系:在16#工字鋼上按設(shè)計方案要求布置方木并鋪設(shè)木模板,兩側(cè)方木緊貼結(jié)構(gòu)鋼梁翼緣,木模板與鋼梁的接縫處粘貼密封膠條。
3.2.1.6 支撐體系標(biāo)高精調(diào)并頂緊工字鋼
樓板鋼筋綁扎、水電管線預(yù)埋完成后,樓板混凝土澆筑前,根據(jù)標(biāo)高線通過對每根工字鋼兩端可調(diào)托撐的蝶形螺母進(jìn)行順時針或逆時針旋轉(zhuǎn),精確控制支撐體系標(biāo)高,接著在工字鋼兩端與結(jié)構(gòu)鋼梁腹板間隙處楔入木塞頂緊工字鋼。
3.2.1.7 支撐體系拆除
待樓板混凝土養(yǎng)護達(dá)到可拆模強度后,兩名操作人員利用小錘同步對稱敲擊可調(diào)托撐的蝶形螺母,降低可調(diào)托撐的高度,松動工字鋼,從而拆除整個框架內(nèi)的支撐體系構(gòu)件并繼續(xù)周轉(zhuǎn)使用。
3.3.2 施工注意要點
3.3.2.1 自承式支撐體系的安全防護措施——可移動式施工操作平臺
針對項目標(biāo)準(zhǔn)層層高4.2m的特點,為方便施工人員的安拆作業(yè),保證作業(yè)安全,設(shè)計了一款可移動式的操作平臺,有別于傳統(tǒng)的門式腳手架,它既可以通過滾輪移動,四角還設(shè)計了制動裝置,該移動式操作平臺更安全、合理。
3.3.2.2 可調(diào)托撐定位
圖6 移動式操作平臺
自承式支撐體系中可調(diào)托撐定位應(yīng)保證兩側(cè)托撐頂標(biāo)高一致,放置工字鋼時應(yīng)保證工字鋼縱向中心線與托撐中心線一致,防止偏心放置。
項目實踐表明,自承式支撐體系相對于傳統(tǒng)的滿堂支模架具有全方位的優(yōu)勢:
①材料用量少,安裝速度快,大幅減少租賃及安裝成本;
②從施工安全角度,減少了施工安全隱患事故的發(fā)生,更利于施工安全管理;
③騰出了樓層范圍內(nèi)的施工空間,后期施工工序可提前進(jìn)場,縮短了施工工期;
④更利于控制樓板混凝土施工質(zhì)量,樓板裂縫數(shù)量大幅較少。
裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑自承式現(xiàn)澆樓板支撐體系施工便捷、重復(fù)利用率高,經(jīng)濟安全,具有廣泛的市場價值,能夠大幅提高鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆樓板的施工效率,降低施工綜合成本。適用于鋼框架和鋼框架支撐結(jié)構(gòu)體系建筑。該支撐體系實現(xiàn)整個支撐結(jié)構(gòu)水平面內(nèi)的整體可調(diào),不僅加強了樓板支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,還提高了樓板施工安裝速度。該支撐體系安裝構(gòu)件少,可循環(huán)利用,成本低,安裝及拆除方便,安全性高,對類似工程的實施具有借鑒意義。