許 家 文

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西 太原 030001)

大尺寸連梁施工技術(shù)研究

許 家 文

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西 太原 030001)

在一些超高層項(xiàng)目中，核心筒連梁尺寸較大，梁距離地面高度較高，這些都導(dǎo)致了連梁施工較為困難，針對(duì)該問題，項(xiàng)目中利用基坑支護(hù)中拆除的鋼立柱作為連梁模板支撐體系，詳細(xì)闡述模板搭設(shè)關(guān)鍵問題及工序，總結(jié)出此類大尺寸連梁施工工藝及存在的不足。

大尺寸連梁，鋼立柱，模板，澆筑

0 引言

當(dāng)前，隨著國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)日趨成熟，各類高層、超高層建筑迅速涌現(xiàn)，建筑物高度越來越高，各類超層建筑的形式也日趨由傳統(tǒng)的鋼筋混凝土發(fā)展到鋼—混凝土組合的形式[1,2]。武漢某超高層建筑，其結(jié)構(gòu)形式為鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)外框部分為鋼骨巨柱及鋼結(jié)構(gòu)桁架，核心筒部分采用鋼板剪力墻及連梁，該結(jié)構(gòu)形式在國(guó)內(nèi)并不多見，相關(guān)施工工法技術(shù)還有待探究，同時(shí)也可為后續(xù)類似工程提供參考。

1 項(xiàng)目概況

1.1 結(jié)構(gòu)概況

武漢某超高層建筑，總高度636 m，為當(dāng)前國(guó)內(nèi)在建第一高樓，該樓地下6層，地上120層，集超五星級(jí)酒店、高檔商場(chǎng)、頂級(jí)寫字樓和公寓等于一體。該樓采用核心筒剪力墻+巨柱+伸臂桁架+環(huán)帶桁架，其中核心筒部分高度為586 m，核心筒由連梁和剪力墻組成，41層以下部分核心筒內(nèi)布置鋼骨。該樓結(jié)構(gòu)布置呈Y形狀，剪力墻沿三個(gè)方向分隔出不同空間，剪力墻間設(shè)置連梁，連梁截面尺寸最寬處達(dá)到1 m，最高的連梁高度達(dá)到7 m。

1.2 大尺寸連梁施工關(guān)鍵

該工程項(xiàng)目首層層高為18 m，其門洞連梁高度為7 m，梁底距地面高度為11 m，施工作業(yè)較為困難。同時(shí)，該樓門洞和連梁的跨度相對(duì)較小，如此留出的施工作業(yè)空間也較為狹窄，同時(shí)模板底部支撐體系受力面積也較小，寬度僅為1 m。該聯(lián)截面較大，高度較高，這導(dǎo)致底模承受的重量較重，通常的支撐模板體系承載力并不足以支撐該荷載。

2 施工方案

2.1 鋼立柱簡(jiǎn)述

本項(xiàng)目中深基坑支護(hù)施工中水平支撐選取鋼筋混凝土環(huán)梁作為內(nèi)支撐，豎向支撐系統(tǒng)選取鋼格構(gòu)立柱和柱下鉆孔灌注樁。工程中鋼立柱采用等邊角鋼和綴板焊接形成型鋼格構(gòu)柱，焊縫厚度要求不小于8 mm，周邊滿焊，鋼材強(qiáng)度等級(jí)為Q345B。

2.2 施工方案

該項(xiàng)目核心筒施工過程中采用頂升模架系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)對(duì)于支撐架、油缸等安裝需要的豎向空間存在特殊要求，因而該系統(tǒng)自施工到13.5 m高度后才開始采用，在0 m～13.5 m范圍的核心筒，則需要搭設(shè)模板進(jìn)行施工，由于該樓首層高度較高，該連梁模板的搭設(shè)存在施工困難。

針對(duì)上述問題，該項(xiàng)目經(jīng)研究將基坑支護(hù)中的支撐拆除時(shí)卸下鋼立柱去取代一般使用的鋼管腳手架用作模板支撐體系，同時(shí)考慮對(duì)該立柱進(jìn)行改良，并進(jìn)行詳細(xì)的承載力計(jì)算、復(fù)核。同時(shí)，在連梁澆筑過程中，考慮對(duì)連梁進(jìn)行分層澆筑，這樣可以進(jìn)一步減輕混凝土重量對(duì)支撐體系的影響，保證該支撐體系的安全穩(wěn)定。

3 施工工法

3.1 施工步驟

連梁鋼骨基于鋼結(jié)構(gòu)工程整體的施工進(jìn)度予以分段，并提前施工，在鋼筋混凝土施工豎向分段中，需要綜合項(xiàng)目施工進(jìn)度、施工安全性及施工復(fù)雜性，最終間隔取為4.5 m，施工具體的步驟如圖1所示。

3.2 準(zhǔn)備事項(xiàng)

施工過程中，連梁及剪力墻墻體兩側(cè)均選取碗扣式的腳手架搭設(shè)出輔助操作架，操作架寬度為4 m，按照相關(guān)規(guī)范的要求布置立桿、橫桿以及剪刀撐等構(gòu)件。連梁的側(cè)模板與剪力墻采用鋁合金模板，該模板采用φ16@400 mm×400 mm，梁側(cè)面主楞設(shè)置3道鋼管斜撐，將其與操作架相連接，形成整體。

連梁的底部模板選取36 mm厚度的木模板。梁底部的水平橫梁支撐則選取4根20號(hào)工字型鋼。工字型鋼與下部的鋼立柱頂部焊接連接。工字鋼懸挑部分底部Φ40的鋼筋制作的三角形牛腿支架，并將支架和鋼立柱進(jìn)行焊接，固定牢固，每個(gè)工字型鋼梁底部居中安置一個(gè)牛腿支架。

依照實(shí)際工程中7 m高度連梁的具體跨度，對(duì)連梁的安裝尺寸予以分類，共分成以下3類：1 200 mm跨度的連梁、2 100 mm～2 680 mm跨度的連梁、2 850 mm～3 400 mm跨度的連梁，根據(jù)不同的連梁跨度，分別制定出不同的鋼立柱支撐模板的方案。當(dāng)連梁跨度達(dá)到2 m及以上時(shí)，需要布置多根鋼立柱，并將鋼立柱之間安裝水平桿件，沿梁長(zhǎng)度方向每間隔1.5 m布置一道，同時(shí)在梁寬度方向?qū)?根格構(gòu)立柱焊接為整體，再斜向使用Φ36鋼筋進(jìn)行焊接用作斜向支撐，通過上述措施以加強(qiáng)鋼立柱體系的整體性。

3.3 施工過程關(guān)鍵

1)砂箱的布置。

在連梁的下部根據(jù)鋼立柱的具體布置，如立柱的數(shù)量和位置等，布置配套的卸載砂箱，這樣可以用于調(diào)節(jié)鋼立柱頂部標(biāo)高相一致，同時(shí)也可以用來平衡澆筑混凝土后連梁出現(xiàn)的應(yīng)力及應(yīng)變，保證大尺寸連梁施工過程的安全及施工質(zhì)量。采用鋼立柱安裝及卸載需要多個(gè)支撐點(diǎn)，可以采取可調(diào)節(jié)連接的桿件以及張拉鋼索把多個(gè)獨(dú)立的支撐鋼柱相互連接，形成穩(wěn)固的系統(tǒng)，進(jìn)而提高整個(gè)支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。

2)鋼立柱施工定位。

施工中對(duì)基坑支護(hù)過程拆除的鋼立柱進(jìn)一步改進(jìn)，將其底部和頂部分別焊接600 mm×600 mm×20 mm的鋼板，如此可以進(jìn)一步加強(qiáng)體系的穩(wěn)定性，提高實(shí)際承載面積，進(jìn)一步確保大尺寸連梁澆筑安全性。

依據(jù)施工方案給出的鋼立柱安裝的具體方位，在吊裝前在結(jié)構(gòu)樓層中預(yù)先定位出鋼立柱安裝的控制線，安裝過程中采用汽車式起重機(jī)把單根鋼立柱吊裝到預(yù)先確定的位置，同時(shí)對(duì)梁底部使用高強(qiáng)螺栓和卸載的砂箱進(jìn)行連接，把各個(gè)鋼立柱頂部標(biāo)高進(jìn)行調(diào)節(jié)平整。

3)連梁底模和側(cè)模位置調(diào)整。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求布置好木方，木方尺寸為100 mm×100 mm×3 000 mm，隨后開始搭設(shè)梁底部模板，在搭設(shè)模板時(shí)需要把柱頭對(duì)接牢固，同時(shí)使用100 mm×100 mm的木方條作為立擋和立擋的支撐，采用30 mm寬度模板作為壓腳壓緊梁側(cè)模板的底部。隨后吊直梁側(cè)模板，使用斜桿頂撐予以固定。由于連梁高度較高，其側(cè)面模板斜撐的作用力也會(huì)有所降低，因而在梁高中間按照400 mm×400 mm間距布置φ16對(duì)拉螺栓桿件。

4)混凝土澆筑。

在鋼筋下料和鋼筋綁扎之前需要考慮連梁分層施工帶來的影響，同時(shí)將鋼骨、預(yù)埋件及剪力墻鋼筋的布置予以進(jìn)一步深化。澆筑過程中采用汽車泵分層進(jìn)行。

5)立柱拆除。

結(jié)合實(shí)際施工具體情況，需要在鋼立柱拆除時(shí)上層樓板已經(jīng)澆筑結(jié)束，故現(xiàn)場(chǎng)無法采用起重機(jī)把鋼立柱吊離。現(xiàn)場(chǎng)采用手動(dòng)葫蘆，由上往下將鋼立柱分段切割，分段拆除。

3.4 計(jì)算結(jié)果分析

以結(jié)構(gòu)中3.4 m跨度的連梁為例，對(duì)該連梁模板展開計(jì)算分析。該連梁尺寸為1 000 mm×7 000 mm，該模板計(jì)算時(shí)需要考慮的荷載包括：100 mm×100 mm木方荷載為50 N/m2，20號(hào)工字鋼279 N/m，梁底模板自重荷載為600 N/m2，鋼筋混凝土自重荷載25.5 kN/m3，施工過程產(chǎn)生的荷載1 kN/m2，混凝土澆筑時(shí)振搗產(chǎn)生的水平方向荷載4 kN/m2，混凝土澆筑時(shí)振搗產(chǎn)生的豎直方向荷載2 kN/m2，混凝土在傾倒過程中產(chǎn)生的水平荷載6 kN/m2。各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果如表1所示，經(jīng)計(jì)算各項(xiàng)結(jié)果均滿足要求，施工順利進(jìn)行。

表1 計(jì)算結(jié)果及分析

4 結(jié)語(yǔ)

1)對(duì)于施工作業(yè)空間受限、自重荷載較大、距地面距離較高的連梁施工，采用鋼立柱取代傳統(tǒng)腳手架作為支撐，可以有效的利用現(xiàn)場(chǎng)的已有資源，降低成本，同時(shí)滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的要求，較好符合當(dāng)前建筑產(chǎn)業(yè)綠色施工理念要求。

2)施工中采取整體吊裝鋼立柱支撐的方法，可以較大程度減少搭設(shè)和拆除腳手架所花費(fèi)的實(shí)際費(fèi)用，大幅度節(jié)約工期，降低人工成本。

3)通過本次施工，亦可以總結(jié)出施工過程中部分存在的缺陷，提出相關(guān)改進(jìn)辦法：在項(xiàng)目中支撐所采用的鋼立柱由方鋼、槽鋼加工完成，立柱中間為空心，在施工中容易灌注混凝土，不利于其二次利用，若采用圓鋼管則可以避免此類問題；鋼立柱支撐體系可采用組裝形式，這樣可以進(jìn)一步降低施工過程中安裝和拆除的難度，進(jìn)一步優(yōu)化施工工藝。

[1] 聶建國(guó),陶慕軒,黃 遠(yuǎn),等.鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)體系研究新進(jìn)展[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2010,31(6):71-80.

[2] 占玉林,趙人達(dá),毛學(xué)明.鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)中剪力連接件承載力的比較[J].四川建筑科學(xué)研究,2006,32(6):16-19.

[3] 張莉若,王明貴.鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)承載力試驗(yàn)研究[J].建筑科學(xué),2003,19(5):16-18.

[4] 張瑞云,劉 杰.鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)的研究與實(shí)踐[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,19(2):1-5.

Research on construction technology of large size coupling beam

Xu Jiawen

(ShanxiAcademyofBuildingResearch,Taiyuan030001,China)

In some high-rise project, the core tube coupling beams with larger size, higher beam height, which leads to a coupling beam construction is difficult to solve the problem, as the beam formwork supporting system using steel column foundation pit demolition project, detailed template erection key problem and process, summed up the lack of such a large size beam construction technology and existing.

large size coupling beam, steel column, formwork, pouring

1009-6825(2017)21-0087-02

2017-05-14

許家文(1990- )，男，助理工程師

TU375.1

A