仿古塔高層混凝土結構梁板綜合施工技術研究論文
隨著時代的進步，現(xiàn)代建筑物、構筑物等的平面布置形式越來越多樣化，建筑造型越來越新穎，逐步采用現(xiàn)代現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構來建造仿古建筑，而高層仿古塔的出現(xiàn)，給混凝土結構施工技術帶來了新的挑戰(zhàn)。仿古塔建筑往往設置有大跨度挑檐，其混凝土結構梁板采取特殊的構造形式，梁板造型復雜，施工難度大，為此，本文介紹此仿古塔高層混凝土結構梁板綜合施工技術。
1 工程概況及難點分析
1.1工程概況
永定塔及周邊群組工程是第九屆中國國際園林博覽會的標志性建筑，形式上為唐、宋、遼風格，總用地面積26 384 m2，總建筑面積19 275 m2，其中地上10 680 m2，地下8 595 m2，建筑占地面積3 872 m2，容積率0.40。永定塔地上9層，地下2層，另外在永定塔核心部位最下面設置地宮。環(huán)繞永定塔的配套建筑組群為地上1層建筑，塔院北側(cè)設置兩處消防通道，消防通道上方設門樓。永定塔總高度99.9 m，塔身高69.7 m(臺明地面至第9層檐口)，結構形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架核心筒結構，首層層高12.57m} 2層層高8.16m, 3層層高7.77 m，各層隨高度每層層高變低。平面為正八邊形，核心筒外側(cè)設有8根圓柱，柱外形成大跨度懸挑結構飛檐，最大懸挑長達8m，為支撐外部的大跨度挑檐，邊柱與內(nèi)核心筒之間沿豎向依次設有平托梁、翼角梁和平梁，三重梁兩兩交匯，組成三角銜架體系，以滿足本樓層翼角梁大跨度懸挑的要求。另外，在正身斜梁與翼角梁之間的飛檐板為雙曲面異型空間板，造型獨特，無法采用普通的梁板混凝土施工技術進行施工。
1.2難點分析
1.2.1豎向交叉三重混凝土梁結構施工難度大
邊柱與內(nèi)核心筒之間沿豎向設置的平托梁、翼角梁和平梁，三重梁兩兩交匯，組成三角析架體系，以滿足本樓層翼角梁大跨度懸挑的要求，如圖2所示。設計柱混凝土強度等級為C40，梁板混凝土強度等級為C30，若按傳統(tǒng)方法按照從下往上進行分層施工，此不同標高的三道混凝土梁需留置多道水平施工縫，結構整體性差，且施工縫的處理十分困難，施工進度慢，無法滿足第九屆園博會籌備處的整體要求。而采用平托梁、翼角梁和平梁組成的豎向交叉三重梁一次澆筑成型施工，不但混凝土結構整體性好，解決了施工縫處理的技術難題，而且施工進度能夠顯著提高，成本降低。但進行整體澆筑，由于三重梁相互交叉，節(jié)點鋼筋密集，上下層梁模板如何進行整體支設，如何保證混凝土澆筑密實，是該工程所要面臨解決的施工技術難題。
1.2.2雙曲面異型空間板的結構施工難度大
永定塔各樓層正身斜梁與翼角梁間的飛檐板雙方向均呈弧形，且弧形角度隨樓層不斷變化。給混凝土成型施工帶來極大困難。雙曲面空間板的施工重點為模板支設，最簡單的辦法是預先加工定型鋼模板底模現(xiàn)場進行整體支設，但由于永定塔各樓層弧形板形狀規(guī)格均有差異，若采用定型鋼模板無法進行周轉(zhuǎn)使用，一次投入量過大，成本過高，不利于節(jié)能環(huán)保。而采用多層板進行現(xiàn)場拼裝，重點需要解決構件定位放線、模板加工及現(xiàn)場安裝等施工技術難題。
2 重點施工技術
2.1豎向交叉三重梁鋼筋施工技術
梁柱節(jié)點處、多重梁豎向交叉處鋼筋密集，給梁主筋及柱箍筋的貫通帶來困難，利用AutoCAD繪圖軟件的優(yōu)點，對所有構件進行精確放樣，確定各鋼筋、模板的精確尺寸，放樣時，充分考慮梁柱節(jié)點處的水平放射梁，豎向多重梁與柱及梁與梁交叉的位置關系，并繪制放樣圖。先按要求逐梁進行放樣，放樣完成后再進行整體對比，避免節(jié)點處鋼筋交叉產(chǎn)生矛盾。翼角梁鋼筋構造多樣，應精確上下鐵鋼筋的彎鉤角度、彎折部位及錨固長度等。尤其是翼角梁斜向構件端部的槽齒部位的箍筋繪制尺寸要準確。
根據(jù)放樣結果發(fā)現(xiàn)的問題，采用優(yōu)化主筋彎錨角度及方向、優(yōu)化箍筋配置方式等方法解決鋼筋相互交叉貫通問題，解決平梁與翼角梁、平托梁與翼角梁交叉部位箍筋交叉重疊的問題。
(1)原翼角梁箍筋與平托梁、平梁箍筋交叉，經(jīng)與設計溝通，將翼角梁箍筋改為豎向布置，避免了平梁與翼角梁、平托梁與翼角梁交叉部位箍筋交叉重疊的問題。
(2)因梁從柱邊懸挑較大，平托梁及翼角梁鋼筋要求全部錨入內(nèi)側(cè)核心筒墻體內(nèi)，而內(nèi)側(cè)梁上下鐵鋼筋為雙排鋼筋，翼角梁的上鐵也為雙排鋼筋，造成內(nèi)側(cè)梁上鐵層層疊加。鋼筋放樣下料時充分考慮鋼筋疊加情況，翼角梁鋼筋提前彎錨，達到鋼筋錨固要求，并為鋼筋綁扎提供條件。要求鋼筋放樣時在內(nèi)側(cè)平梁內(nèi)設直螺紋接頭，既保證鋼筋抗拉強度，又能解決內(nèi)側(cè)梁因圓柱與核心筒墻體距離過近無操作面無法插入整根鋼筋的問題。
2.2三重梁的模板整體支設技術
利用三重梁相互交叉形成的三角形洞口，設計加工三角形定型洞口模板，并與鋼管支架共同組成穩(wěn)定的模板支撐體系。
三重梁最下一層平托梁底采用扣件式鋼管腳手架搭設支撐排架。支撐立桿橫向間距不大于300 mm,縱距不大于450 mm、步距不超過600 mm。平托梁與翼角梁間、翼角梁與平梁之間設三角定型模板，定型模板下設鋼筋墊支撐三角定型模板。梁底架體支撐體系與周圍樓板架體及主體結構進行牢固拉結，連為一體。
模板安裝總體按照平托梁底模一翼角梁下三角定型模板一平梁下三角定型模板一側(cè)模的順序進行依次安裝。梁底模次龍骨為5 0 mm X 100 mm方木支撐，布置間距不大于200 mm，與梁底模板釘成整體。梁底模板主龍骨間距450 mm，立桿頂部設U形托支頂100 mm X 100 mm方木。
模板安裝前，在已澆混凝土墻、柱上彈出模板標高的水平控制線，按設計標高調(diào)整U形托絲杠伸出長度，然后安裝梁底模。并拉線找直，梁底模要按跨度的2%起拱。側(cè)模與底模之間采用側(cè)模夾底模，樓板與梁側(cè)模之間采用板模壓梁模。頂板模板與梁側(cè)模、梁側(cè)模與梁底模及三角定型模之間接縫貼海綿條，防止漏漿。
2.3三重梁的混凝土澆筑技術
三重梁中間定型模板的下層模設排氣孔，保證混凝土澆筑密實，并在最下層平托梁靠圓柱約200 mm處的定型模板上設200 mm X 200 mm的洞口，可觀察圓柱內(nèi)混凝土澆筑情況，并可插入混凝土振搗棒輔以振搗。伸入圓柱內(nèi)側(cè)的平托梁上口和上層平梁下口設串筒，可將混凝土從上層梁中流下。
三重梁以下的`圓柱混凝土在三重梁模板施工前澆筑完畢，并將圓柱水平施工縫留置于平托梁下口處。三重梁及平托梁以上圓柱的混凝土澆筑順序。
澆筑多重梁及柱的混凝土前，在柱每個角點不大于振搗棒作用半徑的1.5倍范圍內(nèi)插一根48鋼管，保證混凝土能順利通過梁柱節(jié)點內(nèi)的大密度鋼筋，使混凝土振搗棒能通過縫隙對下部混凝土進行振搗。原柱混凝土強度等級為C40，梁板為C30，為方便施工，平梁和板混凝土強度仍為C30，平托梁和翼角梁混凝土強度由C30調(diào)整為C40，方便梁柱同時澆筑。
2.4異型雙曲面空間板的主要施工技術
2.4.1異型空間板的三維放樣
利用AutoCAD繪圖軟件對圖紙中立體異型空間板構造的平面、立面進行放樣。再利用AutoCAD繪圖軟件的3D功能，通過設計給定的外弧形的平面和立面曲線得到弧形板的三維立體圖。
在三維立體圖中選取平行于內(nèi)側(cè)結構梁的方向進行豎向剖切，將此切出弧線作為空間板的控制弧線。
2.4.2控制龍骨的制作
按特征弧線加工制作弧形控制龍骨，根據(jù)放樣，得知弧形段向內(nèi)彎曲的最大距離為190 mm，為保證龍骨厚度不小于100 mm，選用100 mm X 300 mm的通長方木加工制作成弧形主龍骨。
2.4.3模板支架安裝
板下模架支架采用扣件式鋼管腳手架支撐體系，立桿縱橫向間距不超過900 mm，立桿步距不超過1200 mm，立桿接長采用對接扣件連接。在特征弧線上按照支架立桿間距選取控制點，根據(jù)預先確定的控制點位置搭設支托弧形控制主龍骨的立桿，除此之外的其他部位立桿按照支撐體系立桿的布置間距進行均勻搭設。
2.4.4模板安裝
模板采用18 mm厚多層板，多層板裁成寬300 mm左右的長條形板，便于異型空間板模板拼裝。既能保證異型空間的效果，又可重復周轉(zhuǎn)使用，節(jié)約了成本。次龍骨采用50mmX 100mm方木，主龍骨除弧線處采用100 mm X 300 mm的通長方木加工外均采用100 mm X 100 mm方木。
弧形主龍骨設在支撐體系特征弧線相應位置的立桿頂部，既用于控制曲面板的空間位置及形狀，又作為模板受力主龍骨。弧形主龍骨安裝完成后，先鋪設次龍骨，次龍骨垂直主龍骨方向設置，間距250mm，見圖14。次龍骨在弧形主龍骨上安裝完成后，空間板的形狀已經(jīng)確定，其他100 mm X 100 mm主龍骨根據(jù)對應位置安裝調(diào)整立桿頂部U形托高度，使主龍骨與次龍骨頂實，主次龍骨間存在縫隙處，加三角形木楔進行固定。最后在次龍骨上拼接鋪設長條形模板，長條形模板短邊錯縫拼接，將300 mm寬模板碎拼成弧形得到整塊異型空間板的板底曲面。
3 其他技術措施
3.1測量放線
各層施工前先進行水平面上的放線，在各層平板上預留4個控制點觀察口，直通1層，各層施工均需從1層引至施工層控制點。利用控制點引出結構八角的放射線和梁柱軸線。翼角梁外側(cè)控制點從平板放射線引至下層翼角梁上端和外腳手架水平固定桿上，確保結構平面位置的準確。
3.2鋼筋加工
梁柱構件多樣，尺寸不一致，存在異型箍筋。放樣完成后按照放樣圖和料單編號下料，下料后及時系上料牌，料牌上注明部位、梁編號和鋼筋編號，且有鋼筋規(guī)格、形狀、數(shù)量，防止混用。并施行樣板制度，樣板先行，控制翼角梁端部異型曲線部位鋼筋的彎折角度。每種異型尺寸箍筋加工前，現(xiàn)場實際放樣，加工制作樣板，放出箍筋加工尺寸，尤其是翼角梁斜向構件及梁與梁交叉部位的箍筋尺寸要準確。經(jīng)過對比確定箍筋加工尺寸，并經(jīng)驗收合格后方可大量加工，加工中隨時與樣板進行比照。梁構件鋼筋在兩端節(jié)點處均需彎錨。兩端鋼筋的錨固長度和彎折點位置是鋼筋工程中的難點。在鋼筋加工前按1:1進行鋼筋放樣，加工樣板鋼筋后，進行對比和調(diào)整，嚴格按照樣板鋼筋加工。
3.3梁模架工程
多重梁下模板支撐腳手架受力較大，永定塔及周邊群組工程三重梁高度疊加后達到2714 mm，屬超大型截面梁。為保證支撐腳手架的整體穩(wěn)定，必須單獨進行支撐體系的計算，編制專項方案并組織專家論證，嚴格設置水平及豎向剪刀撐。
3.4澆筑混凝土
不同強度等級的混凝土澆筑時，先澆筑強度等級高的混凝土，后澆筑強度等級低的混凝土(必須在強度等級高的混凝土初凝前澆筑)。
澆筑混凝土前，柱底部應先填3050 mm與混凝土配合比相同的減石子砂漿，混凝土應分層振搗密實。嚴格控制混凝土的坍落度和擴展度，澆筑平托梁時坍落度控制在190210mm，澆筑翼角梁時坍落度控制在140160 mm o混凝土澆筑前，翼角梁上每隔1000 mm左右設一道豎向的鋼絲網(wǎng)片，阻止混凝土向下流淌。對于曲面板采用吊斗輸送混凝土，混凝土坍落度控制在100——120mm。
梁柱節(jié)點處，用于導入混凝土的鋼管應隨著混凝土的下料拔出，采用預先在插入鋼管上固定直角扣件，并與另一鋼管連接，隨著混凝土每澆筑lm高，向上逐步旋轉(zhuǎn)拔出。
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