張鵬飛,林 明,朱政興
(山東臨沂水利工程總公司,山東 臨沂 276006)
臨沂市第四中學綜合樓工程位于臨沂四中校區(qū)內,結構形式為框架剪力墻結構,地下1層、地上16層,建筑物高度為66.95 m。地下建筑面積2 653.0 m2,地上建筑面積28 077.0 m2,總建筑面積約30 730 m2。其中鋼骨混凝土柱底標高為-1.75 m,頂標高為四層層頂,共計32棵鋼骨混凝土柱,地下一層至地上四層柱混凝土強度等級為C40。
本工程施工期處于秋末冬初,為保證工程質量避免冬季施工澆筑,要求主體工程在冬季來臨之前完成,施工工期特別緊張。而鋼骨混凝土柱工序工藝繁瑣,安裝難度大,處于地下一層至四層,定位質量條件較差。因此鋼骨混凝土柱的施工是影響整個工程進度的關鍵工序。
傳統(tǒng)施工工藝是在鋼骨混凝土柱安裝之前,在柱底高程以下澆筑定位平臺,澆筑平臺一般分為臨時平臺和永久平臺。
臨時平臺是在柱底高程以下澆筑與鋼柱斷面相等的素混凝土立柱,在平臺上放樣,鋼柱安裝定位完成之后將臨時平臺拆除。永久平臺是將鋼柱底高程以下鋼筋混凝土柱按照設計圖紙正常施工,質量標準按照施工規(guī)范,澆筑至鋼柱底面標高,再對鋼柱進行放線、定位。
臨時平臺澆筑法不但浪費了原材料和澆筑、拆除、清理人工,同時也大大降低了施工效率,不利于施工進度。
永久平臺澆筑法存在以下幾點不利條件:
1)鋼筋長度若按照正常工藝扎筋,需計算好每根柱箍筋數量,先將箍筋套在下層伸出的搭接筋上,然后立柱子鋼筋,進行直螺紋連接,需預先澆筑底層混凝土,待鋼柱定位、安裝、加固完成后再澆筑上層混凝土,難以保證柱子質量。
2)鋼筋綁扎至鋼柱底層標高,立模澆筑,平臺成型后定位放線,安裝完成第一層鋼柱后采用與預留的配筋搭接,再綁扎上層鋼筋,進行二次立模澆筑,此工藝在鋼筋綁扎過程中要多次搭接,費時費力,且不能保證鋼骨混凝土柱質量最佳。
一般工況,在基礎混凝土施工時,采用定型模具將勁性混凝土柱位置固定,在模具上有定位型鋼柱地腳螺栓的位置,確定標高和垂直度后進行螺栓加固。根據圖紙具體尺寸設計出柱腳底座板,用于鋼柱的對接,以及校正鋼柱的位置和垂直性。如現場空間狹小工作人員不能進入可在座板上設計卡槽,吊裝時借用吊具起吊,將型鋼吊入卡槽進行準確定位,在上方具有工作人員施工空間的地方,進行固定并校核站柱的位置與垂直性。而本工程的鋼柱施工不是在有固定基礎面開始站立,而是在墻面的中間部位凌空站立,鋼柱底部在半空,無混凝土基礎,并且不采用預澆混凝土平臺?;鶎愉摻罱壴戤叄撝c柱腳板無法放入。
本工程型鋼單根15.0 m,單重2.0 t,為減輕底部安裝荷載,提高安裝定位穩(wěn)定性,鋼柱制作采用分段制作,分成4節(jié),采用斷開箍筋固定法,先安裝第一節(jié)3.1 m的鋼柱,分段處切割鋸齒形接口,保證接焊的強度,減輕了重量,方便加固,而且保證了鋼站柱位置的準確性。
鋼骨混凝土柱因型鋼柱和型鋼梁的存在,鋼筋工程在施工節(jié)點處尤為繁瑣,為解決這一難點,本文對傳統(tǒng)安裝工藝進行了技術改造,采用一次立澆定位法,具體改進措施如下:
1)先制作三塊定位樣板,樣板材質采用普通鋼板,厚度8.0 mm,樣板的加工用數控切割機下料而成,中間成孔尺寸采用加大后的鋼柱斷面尺寸,在鋼筋綁扎時先將定位樣板安裝在鋼筋龍骨架內部,三塊樣板平均分布,鋼柱安裝前將預先置入鋼筋龍骨架內部的樣板加固在圈梁主筋上,焊接牢固,在樣板內外兩邊焊接10.0 cm長的拉線桿,拉線桿用鋼筋制作,用于鋼柱安裝后對安裝精度的控制,如圖1所示。
圖1 改進后的鋼筋混凝土柱安裝工藝示意圖
2)柱主筋與型鋼梁上下翼緣交叉、梁主筋與型鋼柱腹板交叉及柱箍筋與型鋼梁的腹板的交叉,在型鋼腹板開孔并焊接補強板,主筋可以穿過型鋼,但型鋼的強度并沒有降低。箍筋可以與型鋼的加強板搭接,加強了箍筋的斜截面抗剪強度,增加了結構整體強度。
運用傳統(tǒng)安裝工藝,可以一次性安裝整根鋼柱,不需要分段安裝,但層間鋼筋綁扎效率大大降低,每澆筑一層對已定位完成的鋼柱沖擊加大,層層疊加,使得最終定位尺寸難以保證,且需要對底層預澆安裝平臺。
根據理論計算完成本工程全部鋼骨混凝土柱施工周期約為80 d,而本工程采用改進后的立澆定位法分段安裝、澆筑,避免了各工序交叉作業(yè),且每段安裝尺寸精度均可微調,定位更準確,從開工到安裝完成施工工期僅用時45 d,大大縮短了工程工期,為后續(xù)工程施工奠定了良好的基礎。
近年來隨著國人對房屋利用率的需求逐漸提高,國內越來越多的高層建筑采用鋼骨混凝土柱,具有強度高、構件截面尺寸小、混凝土握裹力強、節(jié)約混凝土、增加使用空間、工程造價低等優(yōu)點。但混凝土鋼柱的安裝周期和安裝精度是制約此類工程的一大難題。
本文通過對傳統(tǒng)鋼骨混凝土柱制作及安裝工藝的改進,結合立澆定位法在臨沂市第四中學綜合樓工程中的成功應用,不僅能有效控制施工周期,較好的控制安裝質量和安裝精度,同時可以降低施工成本,在業(yè)內同類工程中具有參考借鑒價值。