高层住宅楼型钢混凝土转换层施工技术.pdf

高层住宅楼型钢混凝土转换层施工技术 Co n s t r u c t i o n Te c h n o l o g y o f Co n c r e t e Tr a n s f e r F l o o r Re i n f o r c e d wi t h P r o fil e d S t e e l f o r Hi g h Ri s e Re s i d e n t i a l Bu i l d i n g 牛中医 刘新民 孙乾隆 中国建筑第A- I 2 程局有限公司西南分公司 成都6 1 0 0 4 1 摘 要： 成都 国际商城住宅楼转换层位于 5 层 ，属于高空转换。结构形式为型钢混凝土结构 ，包括箱型钢梁 、箱型钢 柱 、十字型钢柱 ，构件体型巨大，节点设计复杂 ，钢筋绑扎 、构件吊装、混凝土浇筑施工难度大。 关键词： 高层建筑 转换层 箱型柱 箱型粱 型钢混凝土结构 自密实混凝土 中图分类号： T U 7 5 5 6 ， 文献标识码 B 【 文章编号 】 1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 2 ) 0 9 - 0 8 8 8 - 0 3 O 引言 现在大部分高层建筑为集商场、 办公、 住宅于一体 的综 合性建筑 ，由于建筑使用要求 ，主体结构都必须设计转换 层。 转换层的施工难点主要是 ： 结构构件的跨度和截面尺寸 大 ， 钢筋含量高并且排布密集 、 互相穿插 ， 混凝土的强度等 级高 ， 构件混凝土浇筑量大 ， 楼层高且 自重大， 模板支撑要 求高。型钢混凝土结构形式的转换层施工难度又远远超过 普通 的结构形式。 所以 ， 在型钢混凝土结构转换层的施工过 程中需要解决的技术难点较 多，施工前应对各技术难点提 出针对性的僻决办法和质量保证措施。 以下 ， 就成都国际商 城住宅楼工程为例进行介绍。 1 工程概 况 成都国际商城项目位于成都市市中心 ，北侧即为成都 市核心天府广场 ， 地理位置极为显要。 该工程建好后又 将成为成都市核心地段的又一新的地标性建筑。 成都国际商城 由 4 2层写字楼 、 8层商业楼、 2 9层住 宅 楼 3栋楼组成 ， 总建筑面积为 3 1 2 1 6 4 9 m 。本项目为大型 公共建筑工程 ， 包括甲级写字楼、 住宅、 大型商 场、 超市、 地 下停车场等多种功能。 本工程住宅楼转换层位于 5层顶板( 6层楼面 ) ， 6层及 以上为住宅 ， 6层以下为商场及车库。住宅楼地下 4层 ， 地 上 2 9 层。 转换层位于 2 7 1 m标高处 ， 屋面最高为 1 0 5 7 m 。 转换层结构 由型钢混凝土梁、 型钢混凝土柱组成 ， 主要位于 2 4 轴 3 6 轴 K 轴 F 轴。 作者简介 ：牛中医( 1 9 7 4 一) ， 男 ， 大专 工程师。 通 讯地址 ：成都市 高新区 天府大道 1 4 8 0号拉德方 斯大厦西 楼 9层 ( 6 1 0 0 4 1 ) 。 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 7 2 6 8 8 8 l 2 0 1 2 - 9 B m l C o n m u m c t io n 转换层梁截面为 1 7 0 0 11 1 11 1 2 0 0 0 m m， 梁跨度分 别为 1 1 6 Ill ( K轴 H轴 ) 、 1 0 4 m ( H轴 一F轴 ) 。钢梁截面形式为 1 6 5 0 m mx 1 3 0 0 m m5 0 m mx 5 0 m m，单根构件 质量约 2 5 1 t ， 共有 2 5支， 总质量约 6 1 0 t 。 K 轴线钢柱在 2 7 1 m以下为箱型柱 ， 2 7 1 m以上变为 十字钢柱 ： H 轴 、 F 轴钢柱在 2 7 1 m以下 为箱型柱 ， 2 7 1 m 以上无柱子。L ) 轴、 G 轴为梁上柱 ， 在 2 7 1 m处开始出现。 该转换层所有型钢梁、 型钢柱外侧均绑扎钢筋骨架， 浇 筑于混凝土内。 箱型钢柱 、 箱型钢梁内部通过外部的浇筑孔 用混凝土灌满。 2 转换层施工技术 2 1 梁底部钢筋、 箍筋施工 转换梁的箍筋 1 6 m m且钢梁截面尺寸较大，按传统 施工方法先安装钢梁再套箍筋 ， 施工难度极大 ， 1 6 m m的 钢筋靠工人手 力无法扳开 ； 如果先安装箍筋则钢梁无法吊 装。 项目部经与设计单位沟通后对箍筋形式进行优化 ， 将箍 筋分成上下 2个 U形部分 ， 分别在钢梁 吊装前后安装， 2个 U 形箍筋搭接焊接连接成一个封闭箍筋 ，上下 2 个箍筋搭 接 l O d ， 单面焊接形成 1 个封闭箍筋。下料时注意相邻箍筋 接头相互错开。具体施工程序为： 先铺设箍筋下半部( 长短头交错错开 ) 一安装大梁底部 钢筋一大梁底部钢筋与钢柱耳板焊接一大梁底部筋先行单 独验收一 吊装大钢梁并施焊一安装大梁上部筋一安装箍筋 的上半部分一箍筋焊接封闭 转换层钢梁下翼缘板宽度为 l 3 0 0 m m ， 翼缘板底与梁 底模 间距为 1 7 5 m m， 如果钢梁先吊装则下翼缘板宽度范围 内的大梁底筋无法施工。 因此为保证钢梁吊装及安装， 必须 将大梁底筋安装就位再 吊装钢梁。大梁底部钢筋锚固方式 为钢筋与钢柱耳板双面焊接 5 d o底部钢筋焊接完毕 ， 报请 建设、 监理单位共同验收。 2 2箱型梁吊装 2 2 1 箱型梁吊装方案的优化 在梁底 U形箍筋绑扎及梁底钢筋与钢柱耳板焊接完毕 且验收合格后进行箱型梁吊装。 该转 换层 的 箱型 梁截 面为 1 6 5 0 m m x 1 3 0 0 m m x 5 0 m m x 5 0 m m ， 跨度为 l 1 m， 最重钢梁整件质量为 2 5 1 t ， 共 2 5 支 。 该区域塔吊为 4 塔 吊( 8 0 3 9) 和 5 塔 吊( 7 4 2 7 ) 。 单 支钢梁质量远远超出 2台塔吊起重能 力。原 吊装方案为采 用租赁 2 0 0 t履带汽车 吊，架立于施工场地北侧的东御街 进行吊装作业。 由于东御街为主要的交通要道 ， 占用道路会 对交通带来极 大的影响 ，且只能在夜间有限的时间内进行 吊装作业 ， 施 工极为不便 ，而且汽车 吊的租赁费用十分昂 贵。 根据现场塔吊起重能力及平面布置情况 ，项 目部通过 多次研究讨论， 综合考虑施工安全、 施工质量、 经济效益、 工 期要求及施工可行性 ， 经与设计单位进行沟通 ， 对原吊装方 案进行优化 ，将每支 2 5 t以上的钢梁分为 3 段进行加工 ， 运至现场利用现场已有塔 吊分段吊装。每支梁的分段点设 置在钢梁 的 1 3 跨位置附近 ，分段点位置满足设计及规范 的要求。分段后每小支钢梁的质量均在塔吊起重范围内。 2 2 2 分段 吊装经济效益分析 钢梁采用分段 吊装后 ，大大节省了吊车租赁费用及工 期 ，同时提高 了施工安全系数。经市场询价 ，原方案的 2 0 0 t大型履带吊车进 出场费用为 1 2万 ，租赁费用为 1 2 万 d 。 由于每天只能在凌晨 0 ： 0 0 以后才能 吊装 ， 3 个施工段 2 5支箱型梁在最理想情况下， 即构件全部加工完毕且运至 现场、 3 个施工段全部具备 吊装条件 、 可连续吊装人员充足 情况下， 每晚最多能 吊 2段钢梁 ， 完成全部钢梁吊装及现场 组装就位、 焊接 固定 ， 至少需要 1 2 d 。租赁费用为 1 2 元 x 1 2 =1 4 4万元 ，加上进 出场费用至少节约租赁费用 2 6 4万 元。由于吊装均在夜间进行 ， 钢梁质量巨大 ， 不可预见的危 险 因素众多 ， 夜间吊装十分危险。 钢梁采 用分段 吊装后 ， 大大提高了施工安全性 ， 吊装作 业 白天、 夜间均可连续进行 ， 保证 了有足够的工作 面进行焊 接作业。 钢梁分段施工虽然增加了焊接工程量 ， 但通过夜间 加班、 增加焊工人数等手段 ， 对施工工期几无影响。由于焊 接量加大增加 的材料费、 人工费 ， 与大型 吊车租赁费用相比 甚微。 2 2 3 箱型梁吊装 分段后的每段钢梁重量满足 2 台塔 吊起吊能力。项 目 部专门成立钢梁 吊装领导小组 ， 在吊装过程中专人监督 ， 全 程进行监控。 吊装前 ， 项 目部对所有钢结构施工工人、 塔 吊司机 、 信 号工 ， 进行全面交底 ， 按照钢梁吊装小组 岗位职责分工 ， 对 所有相关人员进行安全教育与交底， 务必确保 吊装安全 。 2 3 钢梁组装与焊接 钢梁吊装就位 ， 经校核标高、 轴线无误后进行钢梁焊接 作业。 ( a ) 首先 吊装焊接 K 轴、 H 轴 、 F 轴柱端钢梁。 钢梁端部 四周开坡口与柱身进行焊接。 ( b ) 与柱子焊接的两端钢梁焊接组装完毕后 ， 吊装中 间段钢梁， 就位调整后落钩 ， 平稳放下。安放就位后进行中 间段钢梁的焊接。中间段钢梁两端均与两侧的端部钢梁进 行对接焊接。 ( c )施焊前， 先检查焊接部位的组装和表面清理质量。 ( d )梁与柱焊接 ， 先焊接梁 的腹板与柱连接处 ， 再焊接 梁的翼缘板与梁的连接处。焊接梁腹板时， 两人同时焊接， 直至焊接完成。焊接梁的翼缘板时， 两人对称焊接 ， 保证焊 接同步。 在焊接完成 2 4 h后 ，对所有焊缝进行 1 0 0 超声波探 伤。 焊缝探伤 由专业检测机构进行 ， 全程探伤检测均在建设 单位、 监理单位相关人员监督下进行。 为方便检测箱型梁内 部焊缝，在每支梁顶部均预留一块盖板 ，便于人员进入检 测。所有焊缝全部检测完毕且检测合格后 ，方可将盖板封 闭。 所有焊缝经检测全部合格后 ， 方可进行钢梁外部的钢筋 绑扎。 2 4 K轴线钢柱外侧钢筋施工 K 轴线钢柱在转换层由箱型柱变截面变成十字柱 ， 截 面转换处 刚好位于型钢梁高度范围内。6 层楼面以上 K 轴 柱尺寸 由 1 2 0 0 m m X 1 2 0 0 m m变成 8 0 0 m m X 8 0 0 m m ， 6 层以下箱型梁截面尺寸为 8 0 0 m m X 8 0 0 m m， 这就导致 K轴 柱 6层楼面以上柱东西侧钢筋刚好正对下部型钢柱腹板而 无法下插。设计采用套筒将上部柱筋与钢梁延伸翼缘板焊 接连接的方式 ， 详见图 1 、 图 2 。 为保证延伸翼缘板与下部箱型柱连接的可靠性 ，延伸 翼缘板开十字形槽与箱型柱腹 内十字加劲肋板塞焊。为验 证套筒焊接连接的可靠性 ，按照现场实际施工条件提前焊 制了 3 组连接试件 ，试拉结果显示套筒与钢筋及套筒与钢 板 的焊接连接处完好， 钢筋拉至颈缩。 实验证明这种通过套 筒连接钢筋和钢结构 的方式是可靠的。 一 图 1 K轴线 6层柱筋安装示意 图 2 K轴线 6层柱筋现场施 工 2 5 粱上生柱钢筋施工 转换层梁上生柱为型钢混凝土柱， 一共 2 5根。其柱筋 建 筑 施 工第 3 4 卷第 9 期 I 8 8 9 与转换层大梁的连接方式为与钢梁竖向耳板焊接。原设计 为 4个方向柱筋分 2排分别在竖向耳板 内外焊接 ，由于柱 内十字钢柱的存在 ， 耳板与钢柱间操作空间太小 ， 使梁上柱 2排筋无法与在耳板内部进行焊接。建设、 设计、 监理、 施工 单位邀请权威专家专门进行了专家论证会 ，并对柱筋排布 进行了优化 ， 采取了“ 并筋” 的特殊构造 ， 优化方案如下 ： ( a )梁上柱纵筋与框支梁钢梁的连接方式仍采取耳板 连接 ， 因用于柱纵筋焊接连接的竖向耳板 内侧的空间限制， 将梁上柱 2排钢筋改至 1 排。 ( b)为保证钢筋 间距 ， 将部分柱纵筋作并筋处理 ， 即 2 根钢筋并为 1 束 ， 见图 3 。 ( C )并筋应先端部双面焊( 长度 3 0 0 m m) 成 1束， 再焊 至耳板上 ， 并筋与耳板焊接长度不小于 7 d ； ( d )在竖 向耳板与柱翼缘板 间加设填板加强 ， 在梁上 柱根两侧钢梁上翼缘板上加设加劲肋进行补强。 通过以上优化方案 ，不仅解决了 2排筋的放置及连接 问题 ， 节点构造也得到了加强。 图 3现场钢筋“ 并焊” 2 6 转换梁混凝土浇筑 型钢梁下部设计有 2 排 3 2 m m 钢筋 ， 而且分布密集。 梁下部空间仅有 1 7 5 m m高 ，同时考虑受梁下翼缘板上的 栓钉 、 西1 6 m m l O 0 m m箍筋 、 钢筋保护层垫块 、 控制上下 排钢筋间距放置的钢筋等多方面因素 ，梁底部浇筑空间极 其狭小， 若使用普通混凝土， 粗骨料很难通过钢筋与钢筋之 间的间隙， 将梁底部下部空间填满。 因此 ， 经过配合比优化 ， 将梁高度一半的下半部分使用 自密实混凝土浇筑 ，梁上半 部分浇筑普通混凝土。 钢梁的顶部、 底部及两侧均按每隔 1 m开设 西1 5 0 m m 的混凝土浇筑孔 ，以便混凝土通过浇筑孔将钢梁底部以及 钢梁内部填满。 ( a ) 首先从钢梁两侧浇筑 C 3 0自密实混凝土 ， 边浇筑 边振捣。 对钢梁底部的混凝土振捣， 可将振动棒通过梁顶部 的浇注孔下插入钢梁内部 ， 直至钢梁下翼缘板。 通过振动棒 对下翼缘板产生的震动， 对下部混凝土进行振捣。 浇筑时安 排专人使用手电通过梁上部浇筑孔向梁内照射，观察梁底 部混凝土从两侧向梁内的涌入情况。当发现梁底所有浇筑 孔均 由下向梁内涌进混凝土时 ，即证明钢梁底部已经全部 8 9 0 I 2 0 l 2 9 B 词 Id in g 填满( 图 4 ) 。 1) 1 5 0 混凝士浇注孔 避过底酃浇注孔 图 4箱型 粱混凝 土浇筑顺序 ( b )当钢梁两侧及 内部混凝土浇筑过半 ， 浇至梁侧面 浇注孔时 ， 改为浇筑 C 3 0 普通混凝土 ， 直至完成大梁全部混 凝土浇筑。 ( C )混凝土浇筑中， 安排专人在梁下看护模板 ， 柱 自密 实混凝土浇筑时 ， 不间断敲击柱模板 ， 以辅助混凝土密实。 测量人员通过水准仪对梁底模板下挠进行监视 ，发现异常 情况及时停止混凝土浇筑并及时处理。 ( d )混凝土浇筑完毕 ， 在箱型柱侧模、 转换层大梁侧模 拆除后 ， 为确保 内部混凝土浇筑密实 ， 无空洞、 未填满等缺 陷， 项目部委托 中国建筑西南勘察设计研究院对箱型柱 、 箱 型梁混凝土内部浇筑质量采用专业仪器进行超声波检测。 经检测， 箱型柱 、 箱型梁混凝土均浇筑密实， 无质量缺陷。 3 结语 本工程转换层设计结构复杂 ，其中钢筋连接方式的型 钢梁、型钢柱的构造形式在国内尚属罕见 ，施工难度非常 大。我单位通过在施工前深化节点设计， 优化施工方案 ， 对 关键节点、 关键技术方案进行了专家论证。 施工过程中加强 与设计单位的沟通交流 ， 遇有施工难题 ， 多次邀请设计人员 前来现场查看 ， 共同商讨解决方案。 鉴于本转换层在住宅楼中的重要性 ，项 目部内部严格 按三检制进行检查， 检查合格报监理验收。 重点部位技术人 员现场旁站监督 ， 质量验收细到每根钢筋， 对梁柱节点的钢 筋都逐根进行验收， 确保每根钢筋的锚固、 连接质量符合设 计及规范要求。混凝土浇筑 时， 项 目部技术人员更是 2 4 h 轮流现场旁站， 确保混凝土浇筑质量。 通过施工前制定周密的施工部署 、 深化设计方案、 优化 施工方案、精心组织施工，对各工序施工质量进行严格控 制， 最终保证转换层结构施工顺利完成 ， 施工质量得到了切 实保障。 同时我单位也在转换层施工方面积累了经验 ， 对全 新的转换层结构形式有了新 的认识 ，在不断的实践中提高 转换层施工水准。 参考文献 1 中国建筑科学研究院J G J 3 2 0 0 2高层建筑混凝土结构技术规程 s 】 北京 中国建筑工业出版社。2 0 0 2 2 】 闰立鹏 型钢混凝 土梁式转换层受力性能分析 D 】 成都： 西南交通 大学 2 0 0 7