超大截面内置型钢混凝土柱模板加固件设计_顾洪平.pdf

江苏建筑2022年第6期（总第225期）1项目概况明发财富中心为大型商业综合体，总建筑面积逾53万，位于江北新区浦口大道6号，临近长江隧道北出口西侧。其中A1栋塔楼为地下3层地上35层、单层建筑面积近1 840 m2、总建筑面积近69 800 m2，建筑总高度达200.40 m的超高层建筑（图1），结构设计体系为“内置核心筒+外置框架支撑”的混合结构（图2），其外置框架支撑结构的框架柱内置型钢柱、框架梁板为钢筋混凝土结构。2超大截面柱简述外置框架支撑结构的框架柱共有20根，同一楼层内按截面尺寸分为3种类型，同一根框架柱的截面尺寸随标高变化而变化（表1），框架柱内置型钢柱高度在25层及以下。3加固件应用分析对于不设穿柱对拉螺杆的模板加固件，截面尺寸在1 200 mm以内的，常用的型式主要有两种，一超大截面内置型钢混凝土柱模板加固件设计顾洪平（江苏省建筑工程集团有限公司，江苏南京210019）摘要明发财富中心A1栋塔楼为超高层建筑，其外置框架结构柱的截面尺寸最大达1 500 mm1 700 mm、且内置型钢柱，如何选用合适的模板加固件，既能满足超大截面型钢混凝土柱的成型效果、施工便利，又能显著控制施工成本。项目部在借鉴中大胆创新，自行设计单根6.3槽钢作为超大截面柱的模板加固件，在保证模板施工安全的前提下，取得了较好的成型效果和经济效益。关键词超高层；外置框架；内置核心筒；超大截面型钢混凝土柱；模板加固件；设计中图分类号TU755文献标志码 B文章编号1005-6270（2022）06-0079-04Design of Formwork Reinforcement for Super Large Section Built-in Steel ReinforcedConcrete ColumnGU Hong-ping（Jiangsu Provincial Construction Group Co.,Ltd，Nanjing Jiangsu 210019 China）Abstract：Tower A1 of Mingfa wealth center is a super high-rise building,and the section size of its externalframe structure column is up to 1500 1700mm and built-in steel column.How to select appropriateformwork reinforcement can not only meet the forming effect of super large section steel concrete column,facilitate construction,but also significantly control the construction cost.The project department boldlyinnovated through reference,and designed a single6.3 channel steel as the formwork reinforcement of superlarge section column.On the premise of ensuring the safety of formwork construction,it has achieved goodmolding effect and economic benefits.Key words：super high-rise；external；frame built-in core tube；super large section steel concrete column；formwork reinforcement；design收稿日期2022-08-05作者简介顾洪平，男（1974-），江苏省建筑工程集团有限公司，高级工程师，从事项目管理工作。图1外立面示意图图2平面布局示意图79江苏建筑2022年第6期（总第225期）图4双拼槽钢围檩加固件图3方柱扣加固件种是由专业厂家生产的方柱扣加固件，多为市场租赁，较为经济；另外一种是双拼槽钢围檩加固件，多为现场自行制作。3.1方柱扣加固件方柱扣全称为单臂折弯式新型方柱模板加固件（图3），由四片钢制单板及四片楔形斜铁组成，单板一端为U型折弯结构，另一端头布满两排精准尺寸的方孔卡槽，楔形斜铁穿过方孔卡槽紧固模板，形成安装拆卸方便的方柱模板加固件。通过分析方柱加固件的规格尺寸特点（表2、表3）及市场调研，对于柱截面尺寸在1 m以内的，方柱加固件有着较为经济的加固间距，每套重量适中，安装过程也较为方便和安全，综合优势明显。方柱扣加固件最大特点在于不需要设置对拉螺杆，但对于本项目的超大截面柱，其适用性受到了一定限制，主要体现在以下几个方面：柱截面尺寸超过1.5 m时，市场无现货，需要定制，且周期长、费用高；柱截面尺寸超过1.2 m时，加固件间距密、用量大、费用也高，且单套重量大，使用起来不方便。3.2双拼槽钢围檩加固件双拼槽钢围檩加固件借鉴了方柱扣加固件的设计特点，采用了两根槽钢背靠背双拼而成（图4），其综合费用要比方柱扣低，但对于截面尺寸达到1 700 mm及以上的框架柱，在柱中不设对拉螺杆的工况下，经计算需采用10槽钢，双拼后每根加固件重量达到了40 kg以上，加固件向上传递及安装均较为困难，安全隐患较大；计算的加固间距较密，加固件的需用量相对较多，综合费用效果也不显著。表1超大截面柱尺寸一览表（单位：mm）KZ1（边柱）KZ2（边柱）KZ3（角柱）内置型钢柱12层及以下13层19层20层30层31层33层34层及以上1 5001 6001 3501 4501 2001 3001 0501 1509001 0001 4501 5001 3001 3501 2001 2001 0501 0509009001 5001 7001 3501 5501 2001 3501 0501 1509001 000结构层高地下3层3.35 m、地下2层4.4 m、地下1层5.95 m；地上1层6 m、地上2层4层5.2 m、标准层4.8 m。表2方柱扣加固件规格尺寸表规格/mm材质总长/mm每套重量/kg4006005008007001 0009001 2001 1001 4001 3001 6001 5001 8001 9002 1008.0#钢8.0#钢10#钢10#钢10#钢10#钢10#钢10#钢1 1611 3611 6471 8472 0472 2472 4472 74721.626.25157.26570.4116.6133.4柱截面加密区/非加密区800以下9001 1001 2001 3001 400以上350/400300/350250/300200/250表3常规加固间距/mm80江苏建筑2022年第6期（总第225期）图5边柱（KZ1）平面设计图6边柱（KZ2）平面设计图7角柱（KZ3）平面设计图8加固件立面设计4加固件设计4.1设计方案由上述内容分析可知，两种加固件的施工均建立在不设穿柱对拉螺杆工况下，对于超大截面柱而言，模板加固不设穿柱对拉螺杆则会造成加固件的截面尺寸相对过大，重量重、设置间距相对过密且用量多的特点，反而不利于施工方便和施工成本控制。综合以上分析，本项目超大截面柱模板加固件的设计方案如下：（1）设置穿柱对拉螺杆：结合内置型钢构件的截面尺寸特点，对拉螺杆设置时避开型钢翼缘，仅穿过型钢腹板，满足 型钢混凝土组合结构构造（04SG523）对于翼缘避免开孔、腹板可限制开孔的规定及构造要求。（2）加固件选择：通过计算选用单根6.3槽钢、槽口竖向设置，充分利用槽钢沿“y-y”向的截面抵抗矩为16.12 cm3，远远大于其沿“x-x”向的截面抵抗矩为5.35 cm3的特点，以获得较小的槽钢规格，从而控制单根加固件重量，便于施工和减少投入。（3）与双拼钢管加固件对比：双拼482.8钢管的组合截面抵抗矩为8.49 cm3（6.3槽钢沿“y-y”向的截面抵抗矩为16.12 cm3），在对拉螺杆设置相同的工况下，6.3槽钢（槽口竖向设置）加固件的竖向间距相对要小，内置型钢腹板的开孔数量也相应要少，从而可以减少内置型钢腹板的开孔截面损失。4.2设计详图（1）材料选用：加固件选用6.3槽钢（槽口竖向设置），对拉螺杆为16圆钢及配套的5 mm厚垫板、双螺母，并对槽钢开孔处两侧内里各用1根18短钢筋补强。（2）平面设计：内置型钢结构柱内设置2道16穿柱对拉螺杆，柱外侧设置2道对拉螺杆，整个平面共设置4道对拉螺杆。穿柱对拉螺杆的平面设置间距，结合内置型钢的截面尺寸、框架柱沿柱中心线对称变径的特点，综合考虑型钢开孔定位的统一化，对拉螺杆的平面设计间距分别见图5、图6、图7。（3）立面设计：根据框架柱的支模高度，加固件首道距楼面100 mm（B向）、175 mm（H向），2道6道间距450 mm，7道以上间距统一为500 mm，见图8。81江苏建筑2022年第6期（总第225期）图11型钢混凝土框架柱图12槽钢加固件图13单根槽钢加固件应用图14构件成型效果图9开孔补强图10钢垫板4.3制作要点（1）型钢腹板开孔：对拉螺杆直径为16，考虑到塑料套管直径，型钢腹板开孔尺寸定为25 mm。开孔作业在工厂制作时用机床钻孔，严禁用氧气切割开孔。（2）6.3槽钢开孔：委托钢结构单位用台钻开孔，开孔尺寸为1822椭圆形。鉴于开孔方向垂直穿过槽钢翼缘，为防止翼缘截面损失不能满足对拉螺杆传递的集中承载力，在槽钢开孔两侧内里用18短钢筋内衬焊接补强，见图9。（3）垫板：采用5mm厚钢垫板，平面尺寸为40mm（槽钢翼缘宽度）80 mm（覆盖补强短钢筋），见图10。5应用效果明发财富中心A1栋超高层塔楼，共有20根内置型钢混凝土框架柱（图11），最大截面尺寸为1 500 mm1 700 mm。项目部通过充分调研和对比分析，从施工安全、施工便利和施工成本等多方面综合考量，大胆创新，自行设计了单根槽钢加固件（图12），在实际应用过程中（图13），既保证了超大截面型钢混凝土框架柱模板施工安全，又有着以下对比优势：（1）较双拼钢管围檩加固件施工便利、抗弯强度高、扰度变形小，成型效果得到了保证（图14）；（2）较方柱扣加固件重量小、施工便利，且施工成本优势明显。6结语常规截面尺寸的成品模板加固件多为专业厂家定制，但对于超大截面内置型钢劲性柱模板加固件，其定制成本高、加固间距密、单件重量大、安装难度大，施工综合成本也相对较高。文章以明发财富中心项目为载体，在满足型钢混凝土组合结构构造（04SG523）中关于内置型钢腹板可适量开孔的节点构造要求下，自行设计了超大截面内置型钢劲性柱模板加固件，其受力体系合理，节点构造简便，较好地保证了超大截面柱的混凝土成型效果。同时，最大单根加固件重量不足15 kg，既保证了超大截面内置型钢劲性柱模板加固的施工安全和工人操作的便利性，又节约了施工成本，缩短了施工时间，对往后类似工程具有一定的借鉴和指导意义。参考文献1钢结构设计标准：GB 500172017S.北京：中国建筑工业出版社，2017.2钢结构焊接规范：GB 506612011S.北京：中国建筑工业出版社，2011.3建筑结构荷载规范：GB 500092012S.北京：中国建筑工业出版社，2012.4型钢混凝土组合结构构造04SG523Z.北京：中国建筑标准设计研究院，2004.82