资源描述
型钢砼组合结构施工工法
关键完成人:牟 强 熊昌金 刘先耀
1、前 言
型钢砼组合结构(SRC),作为一个复合型结构形式,其刚度大、强度高、充足发挥了钢材和砼特征,在高层建筑中被广泛应用。多年来,在工业高层建筑中也越来越多被应用。尤其在抗震地域工业建筑高层大型设备厂房宜采取型钢砼组合结构,如:大型乙烯、大型煤化工装置中,超大型设备越来越多;且因为工艺步骤集中,要求厂房为多层或高层框架结构,承重结构若单纯采取钢筋砼结构或钢结构,极难满足要求。型钢砼组合结构(SRC)强度大,刚度大,承载力能力高,其经济性、安全性,耐久性及结构本身含有防火防腐特征,适于多层或高层建筑,在应用中有其独特适应性。
在中国,SRC结构施工技术研究,有中化集团编制劲钢结构施工工艺标准。但该工艺标准基础为钢结构施工工艺标准和钢筋砼结构施工工艺标准结合,对SRC结构施工技术叙述深度不够,适用性较差,没有表现出型钢结构和砼结构在施工过程中资源和各个分项工程优化组合。从施工技术角度考虑,SRC结构不是两种结构形式简单叠加,而是两种结构形式在施工工艺上搭配和材料特征互补。在SRC结构施工过程中,我们开发形成了一套完整施工方法,采取该工法不仅确保了SRC结构按期完成,而且各个分项分部工程质量合格率达成100%。
2、型钢砼组合结构施工工法特点
型钢砼组合结构(SRC)采取型钢、纵向钢筋、箍筋、砼组成。在施工时,将型钢砼组合结构分为两大分部工程:和型钢相关工程称为钢结构分部工程,型钢为钢结构工程关键构件;和纵向钢筋、箍筋、砼相关工程称为砼结构分部工程。两个分部工程划分后便于施工管理和施工组织,也便于对钢结构工程和砼结构工程中各个工序、各个分项工程进行技术革新和质量控制。
SRC结构中钢结构工程和砼结构工程在施工过程中相互交插、相互影响,相互制约。钢结构在砼结构内部,假如钢结构未完成施工,则砼结构不能开始施工;而且钢结构施工时先于砼结构,所以钢结构吊装、找正、焊接也会影响砼结构施工。假如砼结构不能立即跟上钢结构施工进度,钢结构吊装用塔式起重机塔身附着杆无处附着,塔吊高度达不到钢结构吊装要求,钢结构吊装工作不能进行,影响钢结构施工。
SRC结构因为是钢结构和砼结构按一定规律组合而成,SRC结构和一般钢结构、砼结构施工现有相同之处,又有不一样点,在施工方法上现有钢结构和砼结构本身施工方法又有两种结构组合在一起独特施工方法。SRC结构施工工法着重表现两种结构施工有机组合。
采取SRC施工中对钢结构工程、钢筋工程、模板工程、砼工程、脚手架工程、垂直运输机械等优化组合,确保了每个结构层施工未超出20天,而且各个分项工程合格率达成100%。
3、适用范围
本工法适适用于工业建筑中结构设计采取SRC结构多层或高层框架施工。
4、工艺原理
采取统筹法原理对型钢砼组合结构中各个分部分项工程,如:钢结构工程、钢筋工程、模板工程、砼工程、脚手架工程、垂直运输机械等在施工中优化组合,使各个工序和分项工程在施工中合理搭配、衔接、工序间做到无缝连接,从而确保SRC结构科学施工。
充足利用SRC结构中钢结构工程特征,做到节省成本。因为钢结构自成体系,在施工中能独立承受荷载特点,可降低砼结构施工时复杂脚手架工程;钢结构先于砼结构施工,能够提前进行纵向钢筋绑扎工作,加大工序间搭接强度。
充足对结构进行分析,分析各个工序作业难度和特点,提升型钢结构安装技术、钢筋穿筋绑扎技术、模板支设加固技术、砼工程浇筑养护技术、脚手架工程及安全防护技术等关键施工技术和方法,制作专门工具,进行技术攻关,确保各个工序作业质量。
5、工艺步骤及操作关键点
5.1、SRC结构施工工艺步骤
5.1.1、SRC结构施工流水段划分
因为SRC分为两大分部工程:钢结构和砼结构,为了避免钢结构和砼结构在同一作业面内出现上下垂直交插作业,便于垂直运输机械调配,组织SRC结构施工时,将SRC结构从建筑物中部或是有变形缝处将整个结构分成两个流水作业段,进行统筹作业,降低两种结构相互影响。
5.1.2、施工工艺步骤
Ⅰ段钢结构施工→Ⅱ砼结构钢筋、模板施工→Ⅱ段钢结构施工→Ⅰ砼结构钢筋、模板施工→Ⅰ、Ⅱ段砼结构砼浇筑养护
5.1.3、施工次序
施工准备→基础施工→钢结构材料进场验收→第一层钢柱柱脚栓钉焊接验收→第一层钢构安装→第一层钢柱柱脚灌浆→第一层钢柱钢筋绑扎→第一层脚手架搭设→第二层钢结构安装→第一层柱侧模支设、加固→第一层柱砼浇筑→第一层梁底模板铺设→第一层梁钢筋绑扎→第一层梁侧模板支设→第一层板楼板模板支设→第一层楼板钢筋绑扎→第一层梁、板模板清理→第二层钢柱钢筋绑扎→第一层梁模板加固→第一层梁板砼浇筑→第二层脚手架搭设→第三层钢结构安装→第二层柱侧模支设、加固→第二层柱砼浇筑→第二层梁底模板铺设→第二层梁钢筋绑扎→第二层梁侧模板支设→第二层板楼板模板支设→第二层楼板钢筋绑扎→第二层梁、板模板清理→第三层钢柱钢筋绑扎→第二层梁模板加固→第二层梁板砼浇筑→第n层施工
5.2、SRC结构施工操作关键点
5.2.1、钢结构工程
钢结构工程,其安装工序为:钢结构验收、吊装、组对、找正、连接,其关键工序为钢结构吊装、组对、找正。钢结构吊装采取塔式起重机单构件吊装;钢结构组对、找正采取二次组对、找正法进行单构件高空作业组对、找正。一次组对、找正,确保钢柱垂直度和轴线位置不超出规范要求;二次组对找正,确保柱梁形成结构体系空间尺寸符合规范要求。
钢结构验收包含:钢结构基础验收、构件进场验收、焊接材料和高强螺栓件验收。
(1)组织对钢结构柱杯口基础进行验收,
钢结构基础验收许可偏差 表1
项 目
许可偏差(mm)
项 目
许可偏差(mm)
底面标高
0.0
-5.0
杯口垂直度
H/100,且≤10.0
杯口尺寸
±5.0
位 置
10.0
(2)构件进场验收
1) 钢结构构件由制造厂家加工运至现场,并提供钢结构原材料质量证实书,钢材化学性能试验汇报、化学分析检测汇报,钢结构构件合格证,钢结构零部件加工工程检验批统计,钢结构焊接工程检验批统计,钢结构组装工程检验批统计,钢结构超声波探伤汇报,钢结构埋弧焊焊剂、焊丝质量证实书,电焊条合格证,焊接工艺评定,钢结构加工图,抗滑移试验汇报。
2)钢结构构件进场关键检验焊缝观感质量和钢构件几何尺寸。
钢结构构件进场关键检验项目及许可偏差 表2
项 目
许可偏差(mm)
项 目
许可偏差(mm)
构件长度
±3.0
钢柱、梁截面几何尺寸
±3.0
钢柱梁弯曲矢高
L/1000且≤10.0
钢梁螺栓孔径最外测安装孔距
±3.0
坡口角度
±5°
梁端板对腹板垂直度
2.0
钝边
±1.0
螺栓孔孔径
+ 0.21~0.00
(3)焊接材料和高强螺栓件验收
1)焊条合格证、质量证实书要齐全,抽检焊条无药皮脱落现象。
2)大六角高强度螺栓使用前要送到当地检测部门检测出扭矩系数平均值。
3)钢结构摩擦面抗滑移系数现场要复检,所用试件由钢结构制造厂家加工,必需是同一材质、同一摩擦面处理工艺、同批制作,以每吨为一批。
4)钢结构用高强度大六角头螺栓螺纹要无损伤、长度符合定做要求,公称直径许可偏差为0.00 ~-0.21mm,查对生产厂家提供高强度螺栓原材料质量证实书、高强度螺栓、螺母、垫片产品质量证实书和检测汇报。
钢结构吊装采取K26/40型塔式起重机进行单构件吊装作业。
K26/40型塔式起重机关键性能参数以下图示:
(图1)K26/40型塔式起重机性能参数图
K26/40型塔式起重机依据起重量和工况,塔身每30m最少和框架附着一次。塔吊部署以下图:
图2 塔吊部署示意图
(3)钢柱吊装
吊装钢柱采取专用吊耳吊装。吊装时,在柱顶部安装螺栓孔处利用高强螺栓连接钢柱和吊耳,吊耳中心开孔作为主吊点。图3所表示:
(图3)钢柱吊装用吊耳示意图
1)吊装螺栓计算计算:
吊耳和钢柱连接采取5.6级M24一般螺栓,吊耳采取δ=20 mmQ235-B钢板制作,钢柱最大重量为7.5t,索具为0.5t。
受剪承载力设计值
Nvb= fvb·nv·(π·d2/4 )
承压承载力设计值
Ncb=d·∑t·fcb
nv—受剪面数目
d —螺杆直径
fvb fcb —螺栓抗剪强度设计值和母材承压强度设计值
fvb=190N/ mm2 ,fcb=210N/ mm2(5.6级螺栓设计值)
∑t —同一受力方向承压构件较小总厚度
受剪承载力设计值:Nvb=190×1×(3.14×24×24)/4=85910.4N
承压承载力设计值:Ncb=24×20×210=100800N
取较小者,吊装时螺栓关键承受剪力N=4×85910.4=343641.6N
2)吊装时最大动荷载:
F=K·(m1+m2)·g
m1—钢柱质量(Kg)
m2—索具质量(Kg)
g—重力加速度m/s2
K—动荷系数,取K=1.1
F=1.1×(7500+500)×9.8=86240N<343641.6N 螺栓抗剪满足要求。
F=86240N<100800N 吊耳局部受压满足要求
3)钢梁吊装
钢梁吊装采取两点捆绑式吊装,钢丝绳采取φ21.5—6×37+1—170钢丝绳制成2根绳扣。
(4)钢结构组对、找正
1)钢结构组对
钢结构组对采取单构件高空组对。钢结构组对时,采取从中间向两边次序进行安装,降低加工和安装误差积累。钢柱组对时,利用上下两节钢柱之间限位板和钢柱安装螺栓进行组对,钢柱组对时,确保钢柱上下轴线偏移和钢柱垂直度满足规范要求。钢柱和钢梁组对时,确保钢柱和钢梁连接螺栓孔偏移符合规范求,钢柱和钢梁连接满足空间结构尺寸。
钢柱组对时,为确保钢柱和稳定性和安全性,钢柱组对和一次找正完成后,上下两节钢柱每边分别在翼缘两侧焊接50mm长焊缝。
钢柱和钢梁组对时,采取安装螺栓进行柱梁安装,每根梁两端分别安装3组5.6级一般螺栓。
6组螺栓受剪承载力设计值:
Nvb=6×190×1×(3.14×24×24)/4=515462.4N>78400 N(钢梁最大重量)
2)钢结构找正
钢柱一次找正时,利用上下两节钢柱之间限位板对柱轴线位置进行初找,初找完成后利用钢柱安装螺栓进行紧固,紧固完成后,从两个方面分别架设两台经纬仪对钢梁进行精找,确保钢柱轴线位置偏差和钢柱垂直度满足要求,精找完成后,对上下两节钢柱进行焊接固定,完成一次找正。
钢梁和钢柱连接时,每四根钢梁和钢柱形成一个安装单元,梁柱二次找正时,关键目标确保梁柱空间结构轴线和垂直度满足要求。因为钢梁在安装过程中,因为加工和安装精度原因,会引发钢柱垂直度改变,所以,钢梁安装后,须对安装单元进行二次找正。二次找正,利用钢柱能够调整特征进行找正,钢柱关键连接为安装螺栓连接,焊缝主是确保钢柱安全性和稳定性,所以,钢梁安装后,能够对钢柱进行微调,以确保梁柱体系空间尺寸。
5.2.2、砼结构工程
砼结构工程,其施工工序为:钢筋加工、模板加工、脚手架搭设、柱钢筋绑扎、梁底模铺设、梁钢筋绑扎、梁柱侧模加固支设,楼板平台模板支设、楼板平台钢筋绑扎、整体浇筑。其中关键工序为钢筋绑扎、模板支设加固、砼浇筑、脚手架搭设。
(1)型钢砼组合结构钢筋施工技术关键为:柱钢筋绑扎和梁纵向钢筋怎样穿过型钢结构腹板上孔洞和钢筋连接技术。
1)钢筋绑扎形式
型钢砼组合结构中柱、梁钢筋关键形式为下图4示,钢筋关键部署在柱角部,型钢结构起钢筋骨架作用:
(图4)柱梁钢筋绑扎形式
型钢砼组合结构中纵向钢筋通常要求穿过型钢腹板,进行直行经过连接,不过因为在工业建筑中,砼柱、梁截面尺寸较大,梁纵向负弯距钢筋要求穿过钢柱,不过因为钢柱翼缘影响,钢筋穿过钢柱时必需弯曲后方能穿过,以下图5:
(图5)钢筋穿过钢柱节点示意图
2)钢筋连接形式
钢筋连接采取直螺纹套筒连技术进行钢筋连接。
依据施工需要,按连接方法不一样,直螺纹接头可分为标准型、活连接型,按钢筋直径不一样,直螺纹接头可分为同径接头和异径接头。
同径标准型:用于钢筋可自由转动场所,先将套筒用工作扳手和一端钢筋拧到位,再将另一端拧到位。柱、次梁钢筋采取同径标准型连接。
活连接型:活连接型也称正反丝扣型,用于钢筋不能自由转动场所,先对两端钢筋向连接套方向加力,使连接套和两端钢筋丝头挂上扣,然后在同一个旋转方向旋转连接套,并拧紧到位。框架梁钢筋要绕过钢柱翼缘,穿过钢柱腹板,利用活接头型式使钢筋连接问题得四处理。
异径型:用于不一样直径钢筋连接。跨度不一样时,钢筋设计直径不尽相同,钢筋在穿过钢柱时,必需采取异径型接头。
(2)型钢砼组合结构模板支设加固技术关键为:柱、梁模板支设加固技术及支撑系统。
1)柱模
采取12mm厚木胶板按柱面尺寸加工成4块柱模,安装时在现场组合固定。柱模加固每侧沿高度方向备50×100mm木方,相邻木方间距为80mm密肋部署,外用钢管柱箍加固,对拉螺栓沿柱高每600mm设置一道两根以下图示,在相邻对拉螺栓加固钢管之间设置一道加固钢管。对拉螺栓采取M12双头螺杆,对拉螺栓每个端头采取3~4个“燕尾卡”和钢管箍紧。对拉螺栓穿型钢腹板时,对柱“a向”在加工厂对腹板加工成Ф14孔沿柱高每600mm设置一组,对“b向”开孔和“a向”上下错开50mm,“b向”Ф14孔也沿柱高每600mm设置一组。柱加固示意图以下图6:
(图6)柱模板加固示意图
柱模板支撑体系,利用型钢柱固有刚度和自成承重体系特点,柱模板由型钢结构、钢筋骨架、整体支撑钢管脚手架和加固钢管组成模板支撑体系,确保模板支设完成后不发生位移和变形。
为确保柱模板接槎部位砼表面不出现砼浆不流淌和模板胀模板现象,在接槎部位,将螺杆焊接在型钢柱腹板对其加固。以下图7:
图7 柱模接搓处模板加固图
2)梁模板
因为SRC结构中大截面深梁较多,最大截面800×2100mm、800×mm, 600×1400mm为深截面梁,简称深梁;其它梁截面尺寸通常为300×800mm 、400×800mm、300×1000mm,针对此特点,梁底模板由12m厚木胶合板和50×100mm方木组成模板系统。对于主框架梁利用型钢本身能承受荷载作用原理,充足利用现场钢筋下料后废料做成吊筋加固系统,对次梁采取一般框架梁加固系统。
图8 梁模板加固系统示意图
3)板模板
板模板采取整块木胶板和下料后木板进行拼装而成,对模板损坏部分可用小块模板进行修补处理。板模板尽可能设计为大规格板面,对预留孔洞处采取小块模板拼装。整块木胶合板铺楼板平台时周围可采取薄铁皮包角措施,相邻两模板之间采取胶带纸进行贴缝处理,以防砼漏浆
(3)模板计算
1)新浇混凝土对模板侧压力标准值:依据原《混凝土结构工程施工验收规范》GB50204-92,附录中相关“一般模板及其支架荷载标准值及分项系数”取值要求,根据新浇混凝土对模板侧压力两个计算公式进行复核,并取二式中较小值。
F=0.22γCtOβ1β2
F=γC H
针对推广应用了预拌混凝土,施工现场普遍采取泵送和机械振捣施工工艺特点,公式中部分原来不确定参数逐步能够在混凝土配合比设计时预先得到界定。
式中:F-新浇混凝土对模板最大侧压力(KN/m2);
γC-混凝土重力密度,对于一般混凝土可取24KN/m3;
tO-新浇混凝土初凝时间(h),商品混凝土厂在做配合试验时,通常全部能应施工 现场工艺要求,基础上先设定初凝时间为8~10小时,经过运输抵达施工现场后,加之受环境原因影响,浇筑前所剩下初凝时间也只有5~8小时,验算时可偏于安全地取tO=8 h;
V-混凝土浇筑速度(m/h),关键和构件复杂程度、施工现场机械设备条件相关,通常在1~5 m/h之间;
β1-外加剂影响修正系数,预拌、泵送混凝土工艺条件决定了,在混凝土配合比中,必需掺含有缓凝作用高效减水剂,取1.2;
β2-混凝土坍落度影响修正系数,预抖、泵送混凝土工艺要求,坍落度通常为100~150mm,取1.15;
H-混凝土侧压力计算位置至新浇混凝土顶面总高度(m)。
代入求得可变参数,得到以下两个和浇筑速度和浇筑高度相关简化计算公式,并可计算出在不一样浇筑速度和浇筑高度条件下模板面侧压力:
F=0.22γCtOβ1β2=0.22×24×8×1.2×1.15×=58.29×
F=γC H=24 H
2)模板侧压力荷载效应组合:根据原《混凝土结构工程施工验收规范》GB50204-92要求:对梁、拱、边长≤300mm柱、厚≤100mm墙,参与侧模板侧压力荷载组合项为:振捣混凝土时产生荷载和新浇混凝土对模板侧压力组成;对大致积混凝土、边长>300mm柱、厚>100mm墙,参与侧模板侧压力荷载组合项为:倾倒混凝土时产生荷载和新浇混凝土对模板侧压力组成;验算模板刚度时只取新浇混凝土对模板侧压力。根据现行国家行业标准《建筑工程大模板技术规程》JGJ74-、J270-要求:参与大模板侧压力荷载组合项为:倾倒混凝土时产生荷载、振捣混凝土时产生荷载和新浇混凝土对模板侧压力组成。笔者认为:在采取预拌、泵送混凝土,机械振捣施工工艺时,在泵送混凝土出料口,一边倾倒、一边振混凝土是常见,也是不可避免施工过程。所以模板侧压力荷载组合项由:倾倒混凝土时产生荷载、振捣混凝土时产生荷载和新浇混凝土对模板侧压力三项组成,方比较切合实际。
根据施工现场实际混凝土浇筑速度计算公式,F=58.29×可得下表:
新浇混凝土对模板面侧压力(KN/m2)
实际浇筑速度V(m/h)
1
2
3
4
5
6
7
侧压力标准值(KN/m2)
58.29
82.43
100.96
116.58
130.34
142.78
154.22
荷载分项系数
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
振捣荷载(KN/m2)
4
4
4
4
4
4
4
倾倒荷载(KN/m2)
4
4
4
4
4
4
4
活荷载分项系数
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
侧压力设计值(KN/m2)
81.15
110.12
132.35
151.10
167.61
182.54
196.26
根据侧压力计算位置至新浇混凝土顶面实际浇筑高度计算公式,F==24 H可得下表:
新浇混凝土对模板面侧压力(KN/m2)
顶面实际高度H(m)
1
2
3
4
5
6
7
侧压力标准值(KN/m2)
24
48
72
96
120
142
168
荷载分项系数
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
振捣荷载(KN/m2)
4
4
4
4
4
4
4
倾倒荷载(KN/m2)
4
4
4
4
4
4
4
荷载分项系数
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
侧压力设计值(KN/m2)
40
68.8
97.6
126.4
155.2
181.6
212.8
3)模板及方木、钢管计算参数:
模板参数:
厚度:δ=12mm,模板弹性模量:E=3500N//mm2,抗弯强度设计值fv=13N/mm2,抗剪强度设计值fc=1.4N/mm2,截面抵御惯性矩:W=600×12×12/6=14400mm3,截面惯性矩:I=600×12×12×12/12=86400mm4。
方木参数:
规格:60×90mm,模板弹性模量:E=8000N/mm2,抗弯强度设计值fv=13N/mm2,抗剪强度设计值fc=1.4N/mm2。截面抵御惯性矩:W=60×90×90/6=81000mm3,截面惯性矩:I=60×90×90×90/12=3645000mm4。
钢管参数:
规格:Ф48×2.7mm,模板弹性模量:E=210000N//mm2,抗弯强度设计值fv=215N/mm2。截面抵御惯性矩:W=0.0982×(484-42.64)/48=4122mm3,截面惯性矩:I=0.0491×(484-42.64)=98939mm4。
4)在SRC结构施工中,砼浇筑速度为2m/h,柱顶高度平均按7m计算,取柱模板侧压力为F=110.12 KN/m2对柱模板进行计算。
图12模板计算简图
依据《施工手册》和计算软件计算,因为5跨以下连续梁计算,其内力计算能够按5跨连续梁进行内分力分配,计算公式可查5跨连系梁内力分配系数进行计算。
跨中最大弯矩:M=0.0781·ql2
支座处最大弯矩:M=0.105·ql2
支座处最大剪力:V=0.601·ql
最大挠度:ω=0.644×(ql4/100EI)
因为柱模板对拉螺栓间距为600mm,则线荷载q=110.12×0.6=66.07KN/m,l=0.1m。
跨中最大弯矩:M=0.0781×66.07×0.12=0.052KN·m
支座处模板最大弯矩:M=0.105×66.07×0.12=0.071KN·m
支座处模板最大剪力:V=0.601×66.07×0.1=3.971KN
模板跨中最大挠度: ω=0.644×66.072×1004/100×3500×86400=0.141mm
5)柱模板承载力计算
抗弯强度:f=0.071×106/14400=5.071N/mm2<fv=13N/mm2 安全
抗剪强度:f=3.971×103/600×12=0.552N/mm2<fv=1.4N/mm2 安全
模板变形:ω=0.141mm<2mm(规范要求模板许可变形偏差) 符合规范
因为,模板在施工过程中会出现局部振捣而引发局部破坏,方木间距按验算长度80%考虑,柱模板加固方木间距采取a=80mm。
6)梁侧压力计算
在SRC结构施工中,砼浇筑速度为2m/h,浇筑高度平均按2m计算,取柱模板侧压力为F=68.8 KN/m2对柱模板进行计算。
依据《施工手册》和计算软件计算,因为梁高按2m 计算,方木间距按200mm考虑,梁侧模可按5跨连续梁计算,其内力计算能够按5跨连续梁进行内分力分配,计算公式可查5跨连系梁内力分配系数进行计算。
跨中最大弯矩:M=0.0781·ql2
支座处最大弯矩:M=0.105·ql2
支座处最大剪力:V=0.601·ql
最大挠度:ω=0.644×(ql4/100EI)
因为梁模板对拉螺栓间距为600mm,则线荷载q=68.8×0.6=41.28KN/m,l=0.2m。
跨中最大弯矩:M=0.0781×41.28×0.22=0.129KN·m
支座处模板最大弯矩:M=0.107×41.28×0.22=0.176KN·m
支座处模板最大剪力:V=0.607×41.28×0.2=5.01KN
模板跨中最大挠度: ω=0.644×41.28×/100×3500×86400=1.4mm
7)梁模板承载力计算
抗弯强度:f=0.176×106/14400=12.22N/mm2<fv=13N/mm2 安全
抗剪强度:f=5.01×103/600×12=0.695N/mm2<fv=1.4N/mm2 安全
模板变形:ω=1.4mm<2mm(规范要求模板许可变形偏差) 符合规范
8)方木计算
因为柱、梁对拉螺栓间距为600mm,方木长度为4000mm,方木计算也按5跨连续梁计算,其内力计算能够按5跨连续梁进行内分力分配,计算公式可查5跨连续梁内力分配系数进行计算。
跨中最大弯矩:M=0.0781·ql2
支座处最大弯矩:M=0.105·ql2
支座处最大剪力:V=0.601·ql
最大挠度:ω=0.644×(ql4/100EI)
因为方木承受模板传输荷载,方木承受线荷载q=qb,柱模板线荷载q=110.12×0.08=8.81KN/m,梁模板线荷载q=68.8×0.20=13.76KN/m。按最大荷载计算:
跨中最大弯矩:M=0.0781×13.76×0.62=0.387KN·m
支座处方木最大弯矩:M=0.107×13.76×0.62=0.530KN·m
支座处方木最大剪力:V=0.607×13.76×0.6=2.89KN
方木跨中最大挠度: ω=0.644×13.76×6004/100×8000×3645000=0.394mm
方木承载力计算
抗弯强度:f=0.530×106/81000=6.54N/mm2<fv=13N/mm2 安全
抗剪强度:f=5.01×103/60×90=0.928N/mm2<fv=1.4N/mm2 安全
方木变形:ω=0.394mm<2mm(规范要求模板许可变形偏差) 符合规范
9)对拉螺栓及加固钢管计算
图13 对拉螺栓计算简图
柱、梁对拉螺栓间距为600mm,加固钢管采取Ф48×3双钢管加固木,钢管计算按3跨连续梁计算,其内力计算能够按3跨连续梁分配系数进行分配,计算公式可查3跨连续梁内力分配系数进行计算。
跨中最大弯矩:M=0.0715·ql12
支座处最大弯矩:M=0.1218·ql12
支座处支反力:R=(0.6218+0.600)·ql1
最大挠度:ω=0.677×(ql4/100EI)
因为加固钢管承受方木和模板共同作用传输荷载,加固钢管承受线荷载q=qb,柱模板线荷载q=110.12×0.6=66.07KN/m,柱模板L1=0.375m;梁模板线荷载q=68.8×0.06=41.28KN/m,梁模板L1=0.6m。按最大荷载计算:
柱模板跨中最大弯矩:M=0.0781×66.07×0.3752=0.725KN·m
柱模板支座处钢管最大弯矩:M=0.107×66.07×0.3752=0.995KN·m
柱模板支座处支反力:R=(0.6218+0.600) ×66.07×0.375=30.049KN
柱模板钢管跨中最大挠度: ω=0.644×66.07×3754/100×210000×98939=0.405mm
梁模板跨中最大弯矩:M=0.0781×41.28×0.3752=0.453KN·m
梁模板支座处钢管最大弯矩:M=0.107×41.28×0.3752=0.621KN·m
梁模板支座处支反力:R=(0.6218+0.600) ×41.28×0.375=19. 91KN
梁模板钢管跨中最大挠度: ω=0.644×41.28×3754/100×210000×98939=0.253mm
柱模板钢管承载力计算
抗弯强度:f=0.995×106/4122=241.38N/mm2,
因为加固钢管为双钢管,则241.38/2=120.69 N/mm2<fv=215N/mm2 安全
钢管变形:ω=0.405mm<2mm(规范要求模板许可变形偏差) 符合规范
梁模板钢管承载力计算
抗弯强度:f=0.621×106/4122=150.65N/mm2,
因为加固钢管为双钢管,则150.65/2=75.33 N/mm2<fv=215N/mm2 安全
钢管变形:ω=0.253mm<2mm(规范要求模板许可变形偏差) 符合规范
选择拉螺栓直径
柱模板拉螺栓直径:A=30049/215=139.76mm2,故选直径Ф16对拉螺栓,净截面面积An=144.1mm2
梁模板拉螺栓直径:A=19910/215=92.60mm2,故选直径Ф14对拉螺栓,净截面面积An=109.9mm2
(4)砼浇筑技术
1) SRC结构因为柱梁接头钢筋密集,为确保施工质量,砼粗骨料粒径由5~25㎜碎石配制,砼坍落度控制在180±30㎜范围内,缓凝时间6~8小时,细骨料采取中粗砂,粗细骨料含泥量控制在1%以内。砼要求含有良好自密实性,扩展度≥600㎜。
2)泵管敷设
依据现场平面位置部署,砼输送集中部署,泵管从结构一侧集中向上到另一侧部署。以下图示:
(图9) 砼输送泵及泵管部署示意图
砼泵部署时必需确保了泵出口水平管到垂直管距离大于15m,同时确保了砼出口水平管距离大小垂直管高度四分之一。砼按图示方向浇筑时,边浇筑边拆除泵管
砼输送管固定,不得直接支承在模板、钢筋及预埋件上。水平管在平台上部署时架设在300~500高铁马凳上,铁马凳支腿下焊有-50×50铁板,预防泵振动支腿压穿模板。或在泵管接口下铺设50厚3米长木跳板,跳板放置在梁上。垂直泵管在柱上固定时,每节管不得少于一个固定点,用脚手架钢管固定在每节管接口下方。垂直管下弯点不得作为垂直管支点,垂直管下弯点焊接钢支架固定牢靠。通常情况下垂直管不要固定在脚手架上,不然必需对脚手架经计算后加固。
备煤框架层高小于7m时,柱砼同平台砼同时浇筑,层高大于7m时,柱砼单独浇筑。
3)砼浇筑振捣
SRC结构,柱内因为型钢存在,利用“十”字型钢或“H”型钢天然围成“串筒”下料,在型钢腹部没有钢筋,砼从浇筑标高直接下到柱底不会发生离淅现象。下料时泵管不能直接对准型钢腹部,用砼下料溜槽对准“十”型钢或“H”型钢腹部。对于“十”字型钢柱,砼应从四角对称分层下料,砼下料分层厚度500㎜。
柱砼振捣采取多条棒同时振捣,先将振动棒插到柱底,边下料边振捣,逐步提起振动棒。在振动棒上每间隔500做一道标识,振动一层,振动棒提起400~500㎜,砼工在振动过程中要记住每次提起高度。振动棒从梁柱连接处,柱内劲板上预留孔中插入,因为柱角钢筋密集不轻易下棒。当劲板上预留孔无法插入时,在柱角提前用钢管试插,并做好下棒位置标识。为确保砼振捣密实,配置一台振动器柱模外辅助振捣。
操作人员在振捣过程中,无法观察到柱内振捣情况,在柱四面每隔500高用4㎜电钻钻眼,外部出浆表示砼到位,同时用锤击模板方法检验砼是否振实.。电钻钻眼还有利于砼中气泡跑出。
平台浇筑砼时,对于型钢砼梁,钢梁两侧必需同时下料,浇筑时先浇筑框架梁,再浇次梁和板,预防浇筑次梁时,砼流淌到框架梁一侧,造成钢梁因两侧砼高差过大而产生侧向弯曲。型钢砼梁在振捣时,因为梁中间有钢梁翼缘板,应采取φ30直径振动棒,小直径振动棒无法插入时,应在翼缘和钢筋之间用钢管撬开,再插入振动棒,注意用钢管撬时,应从梁两端开始,当梁中间砼达成二分之一高度以上时,再撬梁中间,预防因为梁中没有砼时钢梁产生侧弯,而当梁中间充满砼后,钢梁不能回复到原来位置,砼振捣后,钢梁正对轴线位置,钢筋对称分布在钢梁两侧。
7.2平台砼振捣完成,间隔1~2h,在砼初步沉实后,应对梁柱接头位置,型钢砼梁和大截面次梁派专员进行二次复振,因为在梁柱接头位置柱水平劲板下,钢梁翼缘板下,砼沉实后,这些部位砼不轻易填实,图9所表示。
砼不轻易填实处 (b)
图10 砼不易充足填满部位示意图
平台砼浇筑应连续一次性浇筑成型,不得留施工缝,在泵管移动困难时,预防施工缝出现,利用塔吊和料斗浇筑接槎。砼从搅拌到浇筑成型,接槎间歇时间不得超出表(2)要求时间。
砼送输、浇筑和间隙时间(min) 表3
砼强度等级
气温(℃)
≤25°
≥25°
≤C30
210
180
>C30
180
150
4)砼养护
柱砼养护利用柱模不拆除,来确保砼中水份不散失。当砼没有达成养护期拆模后,采取用塑料薄膜包裹柱表面后,用胶带缠紧,确保密封,塑料薄膜中有水珠。
平台砼养护:备煤框架砼标号高,砼坍落度大,加受骗地气候干燥,风砂大,砼表面轻易产生干缩裂缝,平台砼在振捣后,用刮杆刮平,用木抹子压平压实,立即用塑料薄膜覆盖严实,待砼终凝后充足浇水养护。
5.2.3、水平垂直运输组织
SRC结构,因为两种结构交替进行施工,现场水平垂直运输机械关键为K26/40型塔式起重机。在施工过程中,因为进行了两种结构分段流水作业,Ⅰ段钢结构施工时安排2#塔吊专为钢结构安装服务,Ⅱ段砼结构施工时安排1#塔吊专为钢筋、模板、脚手架施工服务。Ⅱ段钢结构施工时安排1#塔吊专为钢结构安装服务,Ⅰ段砼结构施工时安排2#塔吊专为钢筋、模板、脚手架施工服务。
K26/40型塔吊,因为其起重量大,起重速度慢,依据现场统计结果,塔吊起钩、落钩时间25min一个起落,所以,依据天天作业时间,按9小时计算,天天塔吊总共起落约为22钩。
因为钢结构安装时间为15天一个结构层,所以,只确保钢结构天天20钩基础工作量,才能确保钢结构15天完成一个作业层。砼结构为20天完成一个结构层,每层砼结构材料约800t,又因为砼结构需用和手段材料数量多,作业面广,天天必需确保22钩工作量,才能在20天内完成一层砼结构。
5.2.4、施工协调组织
SRC结构施工中,怎样合理组织钢结构和砼结构施工很关键。依据钢结构和砼结构施工速度和工艺要求,钢结构安装进度最适宜高度为:钢结构高于砼结构一层或二层。假如钢结构和砼结构施工同时时,交叉作业量,极易产生安全隐患,且二者同一个作业面施工,工作不能展开,且钢结构柱会因为柱钢筋接头原因,而不易安装。所以,钢结构作业面必需高于砼作业面。假如,钢结构高于砼作业面太多时,砼结构材料垂直运输就受到钢结构柱、梁影响而降低工作效率。
SRC结构施工时,因为钢结构能自成体系,独立受荷,所以,在施工应用统筹原理,加强工序间连接强度,确保结构施工进度。
钢结构柱子安装完成后,快速进行柱子钢结构绑扎。因为钢柱位置确定,砼柱钢筋绑扎时不会出现一般砼结构柱钢筋绑扎时出现钢筋骨架偏移及无脚手架就无法施工现象。SRC结构中,钢柱在砼柱内部,起到稳定钢筋骨架作用,而且制作专门工具,卡在钢柱上,能够不用脚手架,而直接利用钢柱作为支撑点进行柱钢筋绑扎。
钢梁安装完成后,采取吊栏固定在钢梁上,提前进行梁钢筋穿筋工作,提升工效。以下图示:
图11 施工协调示意图
6、关键工机具、材料
序号
名 称
规 格
单位
数量
1
吊车
25t
台
1
50t
台
1
2
自升式塔吊
K26/40
台
2
3
电焊机
Z
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