钢管混凝土结构中混凝土简体与钢构工程施工技术及经济分析.pdf

浙 江建筑 ， 第 2 8卷 ， 第 3期 ， 2 0 1 1 年 3月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n，Vo l ， 2 8，No 3，Ma r 2 0 1 1 钢管混凝土结构 中混凝土简体 与钢构 工程施工技术及经济分析 Co n s t r u c t ion Te c h n o l o g y a n d Ec o n o mi c An aly s is o f Co n c r e t e Tu b e a n d St e el St r u c t u r e En g i n e e r i n g i n Co n c r e t e - f i l l e d St e e l Tu b e St r u c t u r e 黄 先频 ， 应军 强 ， 郑慧敏 ， 徐 辛 波 HUANG Xi a n- p i n，Y I NG Ju n q i an g，ZHENG Hu i mi n，XU Xi n- b o ( 1 浙江省建工集团有限责任公司 ， 浙江 杭州 3 1 0 0 1 2 ； 2 三门县建筑工程质量监督站 ， 浙江 台州 3 1 7 1 0 0 3 杭州市地铁集团有限责任公司， 浙江 杭州 3 1 0 0 1 2 ) 摘 要 ： 钢混凝 土核心筒一 钢管混凝土柱一 钢框架梁一 压 型钢板 自承式楼板结构体系( 以下简称钢管混凝土结构 ) 是钢一 混凝土 组合结构的一种 主要形式 ， 近年来在我省开始广泛应用。通过浙江节能环保科研开发 ( 孵化 ) 综合大楼 、 三 门总商会 、 杭州广播 电 视中心三个工程， 阐述 了核心筒体结构与钢构工程所采用的施工方法， 分 析了两者施工技术与经 济性 的情况 ， 为今后类 似结构工 程施工提供借鉴。 关键词 ： 钢管混凝土结构； 施 工技术 ； 经济性 中图分类号： T U 3 9 2 3 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 8 3 7 0 7 ( 2 0 1 1 ) 0 3 0 0 4 40 3 1 工 程概 况 浙 江节 能环保科 研开发 ( 孵化 ) 综合大 楼地 下 2 层 ， 地 上 2 7 层 ， 建 筑 面 积 9 4 7 8 l m ， 建 筑 高 度 9 9 9 m， 主体选用 钢管 混凝 土 组合 结 构 。其 中 A楼 采用框架一 核 心筒结 构 ， B、 c楼 采 用框 架一 抗 震 墙 结 构 。柱 采用方 钢管混凝 土柱 ， 梁采用 焊接工 字形梁 。 结 构示 意图见 图 1 。 三 门总商 会大 厦 地下 2层 ， 地上 2 9层 ， 建 筑 面 积6 7 0 0 3 m ， 建筑 高度 9 9 9 6 m， 主 体选 用 钢 管 混凝 土 组合结 构 。其 中主楼 采用钢一 混凝 土框架一 核心筒 结 构 ， 钢 筋混凝 土核 心 简 ， 柱采 用 方 钢管 混 凝 土柱 ， 梁 采用焊接 工字 形梁 ， 楼 板 采用 新 型 连续 小 钢 筋桁 架组合 自承式楼板。结构示意图见图2 。 杭州 广播 电视 中 心地 下 2层 ， 地 上 2 3层 ， 建 筑 面 积8 7 2 2 1 m ， 建筑 高度9 9 3 m。主楼 ： 钢筋 混凝 土 核 心筒一 钢框架 ( 地 下 室部 分 为 型钢 混 凝 土 柱 ， 上部 目 ! 毫 | i I! I1 ! t ： i l I 一 亘 ； I I I_一 ： 虹 - 一 r r 罔l ； n E l m l ， I ， _ 一 l 喜 一 l I p一 _ =I I 厂l 厂 - 。一 卜q I 鳓 ： I l ! i 蠹 l l 菩 1 1啊 l l ! 譬 悻 ； ! - 薯 日 l 。J l 收 稿 日期 ： 2 0 1 01 21 0 作者简介 ： 黄先频 ( 1 9 7 7 一 ) ， 男 ， 浙江杭州人 ， 工程师 ， 从事建筑工程管理工作 。 图 1 浙 江 节 能 综 合 大楼 结构 示 意 图 第 3期 黄先频等 ： 钢管混凝土结构中 昆 凝土简体与钢构工程施工技术及经济分析 4 5 为 钢管混 凝土 柱 ) ， 即钢 筋 混 凝 土核 心 简 ， 柱 采用 方 钢管 混凝 土柱 ， 梁 采 用 焊 接 工 字 形 梁 。结 构 示 意 图 见 图 3 。 ， 、 越 + lL l l 图 2 三 门县 总 商 会 标 准 层 结 构 示 意 图 2 施 工 难 点 ( 1 ) 高层建筑钢管混凝土结 构体系 的施工 与钢筋 混凝土结构施工在施工段划分 上有所不 同。在 竖向分 段时 ， 钢筋混凝土结构一般按层 分段 ， 高层钢结构则在 尽量减少现场接头 、 保证 质量水 平的基础上 ， 需要考 虑 运输长度 、 吊装 能力 等 因素 ， 一 般 3层 ( 1 1 m 左右 ) 一 段。因此 ， 如何正 确合理 地安 排好施 工段 和结构 施工 流程 ， 是统筹钢筋混凝 土 、 钢结构的专业施工 的关键 。 ( 2 ) 结构体系施工工艺及 技术方 案涉及施 工过程 的安 全、 质 量 、 进度 、 成本 ， 是工程施 工成败 的前提。对 于土建专业来 说 ， 简体施 工工 艺 、 外 架方案 、 钢管混 凝 土浇筑工艺是重 点 ； 对于钢结构专业来说 ， 地脚螺栓 的 预埋 、 安装测量 、 吊装方案、 施工 中的结构稳定性是重点。 ( 3 ) 由于高 层 建 筑钢 管 混凝 土 结 构体 系涉及 钢 结构 和钢筋混凝 土两种结构类 型 ， 现场施 工涉 及专业 较多 ， 垂 直运输 的矛 盾 较 为 突 出。因此 ， 有效 的施 工 工艺和技术 方案 的确定 ， 可 以从根 本上解 决垂 直运输 的矛盾 ， 减 轻现场协调 压力 ， 避免对 整体进度 的影 响。 ， -，。 日 。 BH5 ，受 力 ， 向 一一 舀 名 毒 一 一 i 盖 l 矗 自 宙 宣 基 g ； 一 奎 l J 4 - = _， ， B H 8 (一 一 ， ll 、 ， - l- 、 - f ， f 玻 i 1 r -， ， 一 曼 P 重 臼 盖 垩 凸 密 ， 3 L 出 量 一 盟 西 ， 富 止 I 2 墼 一 下 一 L 2 u 岂 l 密 1 3 H 3 a B l t l a 一 E 善 蚌 罐 譬 舱 邕 宙 盘 蓦 f it S B H 1 ， 二 ， J j _ ， r ， ， 、 一 一 一 B t t la 盖 ! g 蓦 1 蛊 受 力 向 翳 目 蓦 舀 g 由 g d 一 一 _ H一 一 力) 杰 目 一 2 5 I ： l _， ： _ 吒 一 -L 、 H H 4 I 、 、 H H 1 ， ： 图 3杭 州 广 播 电视 中心 结 构 示 意 图 ( 4 ) 钢 结 构 安 装 为 高 空 作 业 ， 安 全 风 险 较 大 。 高层钢 结构 施工 中螺 栓 、 栓钉 、 连接 板等 小 型构件 和 各 种手 持工 具非 常多 ， 钢框 架 安装 过程 中柱一 柱 、 梁一 梁 之 间全为 临空 结构 ， 极 易产 生坠 落事 件 ， 构 成安 全 事 故 。 3 主体 结构 施工方案的选择分析与确定 3 1工程 结构特征 工程 结构 特征 见 表 1 。 表 1工程结构特征列表 3 2 方 案 1 浙江节能环保 科研 开发 ( 孵化 ) 综合 大楼 核心 筒 外 为单 排钢结构 ， 因此钢结构工 程在实 际安装 操作 中 4 6 浙 江建筑 2 0 1 1 年第 2 8卷 难 以控制 尺 寸 ， 即难 以 自成 体 系施工 ， 必 须 与钢 筋 混凝 土 核 心筒连接 。故该工程施 工方案 选 择上存 在 单一 性 ， 只 能选 择 核 心筒先 行施 工 的 方式 ： 采 用 常规土建 挑架方 案 ( 简称 ： 内支 外 挑) 。方 案 1 示 意 图见 图 4 。 这 种方案 的 实施 投 入 大 ， 安 全 隐患多 ， 需要 加大管理力度 。 三 门总商会 大厦工 程为核 心筒外双排钢结构 ， 钢结构与土 建核心筒结构施工 各 自存在 独 立性 ， 可 以采用核心筒先行施丁 图 4方 案 1 示 意 图 ( 内支 外 挑 ) 的模式 ， 也可以采用核心筒 与钢结 构同步施工的模式。 由于本工程具有同步施 工的优势 ， 【大 1 此采用方案 1 常 规 挑架方案( 简称 ： 内支外挑 ) 不具优势 ， 凶为操作安全性风 险大 ， 且增加槽钢 、 外架钢管用量及人工成本增大， 因此 方案 1 予 以否定。 3 3 方 案 2 方案 2为 常规 落 地 式 外 架 方 案 ( 简 称 ： 内 支外 搭 ) ， 施工工 艺为简 体 采用 常 规 土建 工艺 川 页 作 ， 筒体 外架 采用 支撑在钢 框架楼 板上 的落地式 外架 。简体 与钢 框架施 工顺序 ： 一段 高度钢框 架施 ： r同时 ， 筒体 向上施 工 ， 外 架搭 设 在 下段 钢 框架 顶 层楼 板 上 。落 地外 架搭设 避开钢 框架梁 。见 图 5 。 图 5方案 2示意图 ( 内支外搭 ) 3 4 方 案 3 方案 3内部 常 规 土 建 及 外 部 爬 模 方 案 ( 简 称 ： 内支外爬 ) ， 施 工工 艺为 简体 内部顺 作 ， 外 侧模 板 及 外架采用 爬模 系统 ， 简 体外 侧 模 板采 用 自制钢 框 木 质大模板 ， 安装 在爬模 架上 。爬模 架设双 向机构 ， 可 自行封模 和脱模 。根据 简 体 大小 ， 可 将 部分 墙 板 和 楼梯 间结 构 后 作 ， 保 证 筒 体 施 工 速度 。也可利 用该 空间设 置 同步 提升 物料平 台 。筒 体与钢 框架 施 工 顺 序 ： 筒 体 先 于 钢 框 架 施 工 。 见图 6。 3 5 三门总商会工程采用方案 2和方案 3的经济 比较 ( 1 ) 采用方 案 2的费用 ： 模 板人工 费 = 单 层实 际接触 面积x层 数 x平 方 人 工 费 = 1 1 o o m X 2 9层x 1 6元 m = 5 1 0 4 0 0元 图 6方 案 3示 意 图 (内支 外爬 ) 模板 材料 费 ( 按 5层 一 换 )=模 板 量 单 价 = 2 95 1 1 0 0 lT t 1 6 5 6 m 张6 0 元 张 = 2 3 1 1 5 9 元 钢 管 ( 已考 虑扣 件 ) 租 费 =1 5 0 t x 7 5元 月 t X 8个 月 =9 0 0 0 0 元 共计产 生 费用 为8 3 l 5 5 9 元 。 ( 2 ) 采 用方 案 3的 费用 ( 考虑 到工 地运 费 等 因 素 ) 为1 0 5 0 0 0 0 元 。 因此 采用 方 案 2比方案 3具 有 明显 的优 势 ， 但 方案 3在工 期上 可 以提 前将 近一 个 月 时 间 ， 考 虑 摊 销成 本及外 地施 工 因素 ， 三 门总商 会 大 厦采 用 了落 地式 外架方 案 。 根据 以上 分 析 ， 杭 州 广播 电视 中心 工程 为 双核 心筒 ， 在既 能节约 工期 ， 又能消 除地 区运输及 管理 等 差价 ( 杭州市 区采 用液 压 自动 爬模 系统 费用 单 个大 致 8 0万 ) 情况 下 ， 采 用 内部 常规 土 建 及外 部 爬 模方 案也 是一种 比较合 理 的选 择 。 4 结 语 通 过 分析 ， 在 矩 形 钢 管 混 凝 土 结 构 中 ， 如 果 核 心筒 外 钢 结 构 柱 子 布 置 为单 排 情 况 下 ， 钢 结 构 安 装必 须 通 过 核 心 筒 来 就 位 ， 只 能 实 施 核 心 筒 先 行 施 工 的工 艺 ， 采 用 内支 模 外 悬 挑 或 者 采 用 内支 模 外爬 架 的方 案 选择 需 要 根 据 核 心 筒 的施 工 量 来 予 以确 认 。 在 单 个 核 心 简 或 者 核 心 筒 层 数 少 于 2 5 层 的 条 件 下 ， 采 用 支 模 外 爬 架 的 方 案 便 不 具 经 济性 。 若 核心 筒 外为 双排 或 多排 钢 柱设 计 下 ， 应分 析 三种方 案在 实施 中的 成本 摊 销后 来 确 定 ， 在确 保 安 全 的前 提下 ， 可 以选 择合适 的施工方 案 ， 缩 短工 程工 期 ， 为施 工管理 带来综 合效益 。