环形单排框架竖向主体及二次结构正逆施工技术.pdf

20239Building Construction1760环形单排框架竖向主体及二次结构正逆施工技术董传艺 张 超 姚宣辰 姜子君 郗 骁 吕军强 梁学磊中建八局第二建设有限公司 山东 济南 250014摘要：为实现高大空间演播剧场类建筑竖向主体及二次结构施工安全高效、降本增效，结合工程实际，进行了单排框架竖向主体及二次结构正逆交叉组合施工的方法研究。在分析工程重难点的基础上，分别从设计、施工方面进行优化，制定并实施了针对性的方案，取得了良好的社会效益和经济效益。所总结的经验可为同类型演播建筑提供较大的指导及参考价值。关键词：高大空间；主体及二次结构；正逆施工；演播建筑中图分类号：TU755 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)09-1760-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.09.009Forward and Reverse Construction Technology for Vertical Main Body and Secondary Structure of Annular Single-row FrameDONG Chuanyi ZHANG Chao YAO Xuanchen JIANG Zijun XI Xiao L Junqiang LIANG XueleiThe Second Construction Limited Company of China Construction Eighth Engineering Division,Jinan 250014,Shandong,ChinaAbstract:In order to realize the safe and efficient construction of the vertical main body and secondary structure of tall and large space studio buildings,reduce the cost and increase the efficiency,combined with the engineering practice,the forward and reverse cross combined construction method of the single row frame vertical main body and secondary structure is studied.Based on the analysis of the key and difficult points of the project,the design and construction are optimized respectively,and the targeted scheme is formulated and implemented,which has achieved good social and economic benefits.The summarized experience can provide guidance and reference value for the same type of studio building.Keywords:tall and large space;main body and secondary structure;forward and reverse construction;studio building1 工程概况菏泽市媒体融合发展示范园项目位于菏泽市牡丹区赵王河以东，长城路以南，总建筑面积约13.55万 m2，分为南塔楼、北塔楼、大型演播厅。南塔楼地下2层，地上10层，结构高度55.90 m，采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构。北塔楼地下2层，地上31层，结构高度142.80 m，采用矩形钢管混凝土柱、钢梁组成的钢框架-混凝土筒体结构。南塔楼存在扭转不规则、楼板不连续、尺寸突变、构件间断等不规则情况，北塔楼存在扭转不规则、凹凸不规则、局部穿层柱、斜柱、托柱转换等不规则情况，2个塔楼均属于超限高层建筑工程。本项目为包含广播影视中心及菏泽日报社等单位的综合性办公楼，建筑功能包括办公、会议、接待、商业、展览及休闲配套等，整体效果如图1所示。2 大型演播厅概况大型演播厅建筑面积1 340 m2，可以容纳750人，嵌固于地下室框架结构基础之上，竖向主体结构采用单排混凝土框架结构形式，共计5层结构，最大层高为6 m，F1F4层为混凝土梁柱框架结构，F5层为含钢骨柱的劲性结构，屋面结构高度为26.1 m，屋面采用大跨度钢桁架结构形式，钢桁架跨度为31.1 m，屋面混凝土悬挑板宽900 mm，随着社会经济的快速发展，传统广播电视传媒及日报社的发展受到了一定的挑战，各省市相继对电视台及日报社资源进行整合，逐渐形成了集制作编辑、电视、广播、出版以及播出为一体的融媒体中心。演播厅作为广播、播放节目的专用场所，往往需要较大的空间，用于确保连通支架、设备及布景的道路通畅，同时还应有卡车通道将出口与现场道具库进行有效连接，保证观众、演员、主持人、技术人员通道明确分流，最终全面满足安全性与特殊性需求。演播厅的使用目的决定了演播厅的规模，演播厅的规模又使得空间高度、结构形式以及跨度之间有着极为密切的联系，高大空间演播厅的竖向主体结构以及二次结构直接影响演播厅背景高度1-4。本工程在施工竖向主体及二次结构过程中，通过合理的设计优化、采用合理的施工工序，替代常规的主体及二次结构施工方法，能够确保结构施工安全、缩短工期，从而达到降本增效的目的。作者简介：董传艺（1990），男，本科，工程师。通信地址：山东省济南市市中区南辛庄西路191号（250014）。电子邮箱：收稿日期：2023-06-06结构施工STRUCTURE CONSTRUCTION建筑施工第45卷第9期1761悬挑板边缘设置1 400 mm女儿墙。演播厅作为声学房间，对隔声要求较高，所以竖向二次结构设计为内外双层墙。主体结构BIM模型如图2所示。图1 项目整体效果图 图2 主体结构BIM模型3 竖向结构特点及重难点3.1 竖向结构特点演播厅竖向主体结构为混凝土结构，梁柱均采用矩形截面，梁居柱中或者偏心连接，柱截面为1 200 mm 1 200 mm，梁截面为400 mm800 mm及500 mm 1 100 mm。二次结构墙体设计为内外双墙，双墙外边缘分别与柱外边缘平齐，其中内墙采用烧结粉煤灰实心砖（240 mm墙厚），外墙采用蒸压加气块（200 mm墙厚）。屋面悬挑900 mm宽的混凝土楼板，边缘设置1 400 mm高混凝土女儿墙。竖向结构平面位置关系如图3所示。厚200蒸压加气块900900厚240烧结粉煤灰实心砖1 200 mm1 200 mm混凝土女儿墙厚900屋面悬挑板厚200蒸压加气块宽500混凝土梁宽400混凝土梁图3 竖向结构平面位置关系3.2 重难点分析从竖向结构的特点分析，竖向梁柱主体结构的施工主要考虑支模架及操作架的合理设计即可，竖向结构的主要重难点体现在：一是屋面悬挑的900 mm的混凝土板及女儿墙的施工；二是竖向26 m高的砌体结构的施工；三是砌体结构的构造柱及水平系梁的施工；四是烧结粉煤灰实心砖（240 mm115 mm53 mm）的施工。3.3 竖向结构体系策划针对屋面900 mm宽度悬挑混凝土板的施工，将外架加宽且以支模架的承载力要求设计操作架，使其在施工悬挑结构以下结构时作为操作架，在施工悬挑部位时转换作为支模架使用，保证施工屋面悬挑结构及女儿墙的支撑、防护到位，确保施工过程安全，保证结构施工质量。砌体结构的工程量较大，分为内外双墙，为保证施工过程质量可靠，安全高效，施工主体结构时的操作架，在施工二次结构的过程中转变为堆放砌体等材料的卸料平台，且为避免重复搭设及拆除操作架，二次结构自上而下进行施工。根据设计图纸，砌体墙自一层开始砌筑，砌筑总高度达到26 m，这样难以满足上而下逆向施工二次结构的要求，且构造柱及水平系梁的施工较为困难、耗时。综合分析后，结合构造柱及水平系梁的特点，决定将构造柱及水平系梁与主体结构梁柱结构同步施工，即将混凝土梁做成T形梁或者L形梁，使外边缘与混凝土柱外边缘平齐以代替水平系梁，将构造柱与上部混凝土梁先后浇筑且交接处设置3L/1 000（L为梁的跨度）厚度的砂子填充，给予混凝土梁沉降空间，如此可以提前插入构造柱及水平系梁的施工，为后续砌筑工作创造良好的前置施工条件（图4）。厚300蒸压加气块L形梁厚300蒸压加气块T形梁构造柱与梁底断开连接构造柱与梁底断开连接图4 策划后竖向结构体系烧结粉煤灰实心砖即为小红砖，体量巨大，且施工效率慢，成形效果不好，烧结粉煤灰实心砖的采用，主要是考虑演播厅隔声效果而设，经过分析对比计算，依据建筑隔声设计空气声隔声技术，经过与声学设计沟通计算，最终通过增加抹灰厚度及增加蒸压加气块墙厚的方式，将240 mm的烧结粉煤灰实心砖优化为300 mm的蒸压加气块，并增加一道抹灰厚度，达到容重1 800 kg/m3，从而满足隔声要求。4 施工工艺针对上述高大空间单排框架竖向主体及二次结构施工重难点，为达到技术可行、经济节约的目的，通过方案论证分析，对竖向结构制定形成了如下施工工艺流程：架体设计、受力分析及BIM建模架体随主体结构逐层正向搭设主体结构自下而上正向逐层施工二次结构自上而下逆向逐层施工架体随二次结构逐层逆向拆除。4.1 架体设计、受力分析及BIM建模对框架梁进行支模架设计计算，立杆间距900 mm，步距采用1 500 mm，对结构柱采用方圆扣支设模板。操作架分别布置于框架梁柱的内外两侧，形成对称拉结，由于操作架后期兼作支模架及材料堆放平台，经过设计计算后，董传艺、张超、姚宣辰、姜子君、郗骁、吕军强、梁学磊:环形单排框架竖向主体及二次结构正逆施工技术20239Building Construction1762演播厅外围操作架兼作支模架设置两跨，立杆间距为900，步距1 500，每隔一跨布置一道斜杆，演播厅内部操作架兼作材料堆放平台，同样设置两跨，立杆间距为900 mm，步距1 500 mm，每隔一跨布置一道斜杆且在堆放平台下方垂直结构方向增设斜杆，形成格构柱式支撑体系，演播厅外围及内部的操作架在搭设过程中同步向上搭设，分别在混凝土梁上设置三步三跨拉结点，同时将内外操作架通过钢管扣件进行三步三跨拉结，使得架体在搭设至顶部时，高宽比满足要求（图5）。4.2 架体随主体结构逐层正向搭设支模架及操作架随着主体结构施工逐层向上施工，在施工过程中使得构造柱与主体结构的梁底分隔开。首先绑扎柱子的钢筋，验收合格后，支设竖向柱子的模板，再进行水平梁模板的支设及钢筋的绑扎。构造柱的宽度按照砌体墙厚的宽度设置为等边矩形柱。浇筑混凝土的过程中，首先进行构造柱的浇筑，并将构造柱浇筑至距离梁底3L/1 000（L为梁的跨度）的高度，待构造柱混凝土上强度后，在构造柱与梁底之间填充上砂子，并在砂子上部覆盖薄膜，避免混凝土渗入到砂子内部，使得砂子保持干燥状态，避免凝结，最后进行同一层结构框架梁柱混凝土的浇筑，框架梁混凝土强度达到100%后拆除模板，同时清理干净构造柱与框架梁之间的砂子，构造柱与框架位置关系如图6所示，构造柱与框架结构实景如图7所示。构造柱T形梁砂子L形梁框架柱图5 首层架体搭设实景 图6 构造柱与框架结构构造关系图7 构造柱与框架结构实景4.3 主体结构自下而上正向逐层施工主体结构与构造柱、水平系梁逐层施工，拆完每层的模板后及时清理相关的材料，对操作架与框架柱进行抱柱拉结，保证架体的稳定性，在逐层向上施工的同时，在梁底每隔两跨增加一道拉结杆，用于拉结内外两侧操作架，使得操作架在砌筑二次结构时，避免拆除梁上部的拉结点同时堆放材料后架体悬臂自由高度过高导致架体失稳。在施工至顶层时，外围操作架转换为支模架，在架体上支设模板、绑扎钢筋，进行混凝土浇筑，悬挑板混凝土强度达到设计要求后，进行屋面女儿墙结构施工，最终完成竖向混凝土结构的总体施工（图8）。4.4 二次结构自上而下逆向逐层施工竖向结构施工完毕后，待混凝土强度达到设计要求后，将框架梁柱结构的模板、架体拆除，静置一周左右的 时间观察梁的沉降及构造柱顶部砂缝变形情况。与此同时，对演播厅内部操作架进行改造加固，将操作架堆放材料的部位正下方增加垂直于框架结构的斜杆，形成格构柱形式，并通过钢管扣件穿过梁底与外围操作架连接，同时对遇到框架柱部位进行抱柱拉结，在堆放材料的架体顶部设置可周转移动的矩形卸料平台，使得材料及人员操作安全稳定，先进行5层二次结构的施工，四面墙体形成环形螺旋流水施工，满足砌筑结构的静置时间，然后依次逆向施工4层至1层的二次结构，如图9所示。图8 结构竖向施工实景 图9 二次结构逆向施工实景4.5 架体随二次结构逐层逆向拆除同层二次结构形成环形螺旋流水砌筑施工，架体随二次结构的施工，逐层逆向拆除，最终完成砌体结构的砌筑并完成架体的拆除工作。墙顶与梁、楼板交接部位预留3050 mm空隙，静置一定时间待砌体沉实后，用经过防腐处理的小木楔将砌块与梁（板）底楔牢，木楔间距为600 mm，且保证每块独立砌块上部必须有木楔，再用细石混凝土将缝隙塞实、抹平，最后进行同层架体的完全拆除工作（图10）。5 应用效果评价通过单排框架竖向主体及二次结构正逆施工技术的应用，不仅避免了一次搭设及拆除架体带来的工期损失，同时还大大降低了脚手架租赁费和人工费。对比传统主体结 董传艺、张超、姚宣辰、姜子君、郗骁、吕军强、梁学磊:环形单排框架竖向主体及二次结构正逆施工技术建筑施工第45卷第9期1763图10 架体逆向拆除实景 构施工完毕后，再从1层向上施工二次结构的传统施工方法，大大节约了施工用措施费以及人工费，同时节约了大量的施工工期。混凝土结构构造柱与主体结构同步施工，有效提高了混凝土结构构造柱及水平系梁的施工效率，有助于提高构造柱外观质量及垂直平整度，并在结构框架梁及构造柱上保留变形监测点，为后续的屋面大跨度钢桁架、幕墙、装饰的施工提供数据上的安全保证。6 结语本文以单排框架结构形式的大型演播厅竖向结构施工为研究对象，着眼于施工的安全性、经济性和高效性，采用主体结构与二次结构正逆结合的施工方法，主要包含董传艺、张超、姚宣辰、姜子君、郗骁、吕军强、梁学磊:环形单排框架竖向主体及二次结构正逆施工技术以下关键技术：屋面悬挑结构下外围操作架转换为支模架；内围操作架转换为卸料平台；矩形框架梁结合水平系梁转换为T形梁及L形梁；构造柱与主体结构的同步施工及上部接缝的处理措施；烧结粉煤灰实心砖优化为蒸压加气块。针对以上关键施工技术的研究，尤其是构造柱以及水平系梁的结构形式转化分析与同步施工，对大型演播厅竖向主体及二次结构的正逆施工方法起到了关键性的作用，可为今后类似工程提供重要的借鉴，具有较大的推广应用价值。1 李华.论中国现代电视演播厅的发展状况和趋势J.西部广播电视,2019(12):199-200.2 宋鑫,倪学燕.混凝土结构构造柱与主体结构同步施工法J.建筑技 艺,2020(增刊1):239-240.3 熊天乙,张文菀,张杰.云南广播电视台2200平方米演播厅建筑声学 分析J.现代电视技术,2022(6):133-136.4 康玉成.建筑隔声设计:空气声隔声技术M.北京:中国建筑工业出 版社,2004.（上接第1759页）的各个角部可以与夹具中间的筒芯保持非常好的贴合。4.4 支座贯穿玻璃面板的处理编织筒钢结构形态显现“下收上放”立体上的屈曲变化，菱形幕墙的分块分隔部分存在不完全对应的状态，即支承连接支座极少部分需贯穿玻璃面板。根据现场实际情况，支承连接支座与主体编织筒结构和菱形幕墙接驳主要分为3种类型。类型A为贯穿4块玻璃，即连接杆件中心与玻璃板块点支座中心基本重合；类型B为贯穿2块玻璃，即连接件杆件中心与玻璃板块点支座中心偏离；类型C为贯穿1块玻璃板块。针对以上这3种贯穿类型，玻璃面板在加工制作时应予以提前处理。A型玻璃缺口涉及4块菱形玻璃的加工，4块玻璃最好整体下料分隔，圆形贯穿孔洞在整块玻璃上提前加工完成，过后每块玻璃面板形状的角端应修整成圆弧形；B型玻璃缺口涉及2块菱形幕墙，可单块分别加工制作成半椭圆形，而后拼接修整，如图7所示；C型玻璃缺口处理方法与A型缺口一致，整体贯穿加工即可。B型A型AABGBCDCDEEHTFF贯穿玻璃的主结构杆件主龙骨（截面钢柱）玻璃板块次杆件（圆管）图7 玻璃幕墙贯穿示意5 结语江门火车站编织筒结构与配套的围护幕墙体系复杂，设计新颖，在仿生结构设计和幕墙协同设计上有诸多创新之处。此类设计形式较好地展现了仿生建筑的特点，同时兼具美感，是新一代幕墙体系的发展方向。创新的设计必然给施工实施带来不小困难，此类幕墙体系在施工实施中存在诸多难题，幕墙曲面弧度线形的实现、材料加工制作、点位误差控制、连接构造等诸多方面均存在不小的难度。反向支撑弧形菱形幕墙体系通过江门站的创新实施，整体效果良好，较好地实现了施工与设计协同。1 段文付,张大伟.光谷国际网球中心弧面菱形点式玻璃幕墙关键施 工技术J.施工技术,2017,46(2):24-26.2 叶建,谭江蜀,游宇,等.复杂曲面菱形玻璃幕墙施工技术J.建筑机 械化,2021,42(9):36-39.3 张聪.解析异形曲面菱形折拼铝板幕墙施工技术J.建筑与装饰,2020(20):155.4 陈翀.双曲面框支承玻璃幕墙施工技术研究D.青岛:青岛理工大 学,2017.5 喻颖瑞.大型公共建筑异形幕墙工程施工技术要点分析J.建材与 装饰,2017(30):1-2.