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钢结构-混凝土复合楼承板施工技术

发布时间:2019/08/06 点击量:
最近一些年来,随着我国建筑业的蓬勃发展,城市高层建筑和大型公建建设迅速增长,传统的施工工艺和方法不断改进,对于大跨度、大开间等结构形式的建筑设计理念和施工方法不断创新,钢-混凝土复合楼承板施工技术的应用使工程主体结构自重降低、建筑室内层高增加、施工效率提高、施工速度加快、成本有效降低,社会、经济效益显著,广泛应用于高层写字楼、会议室、场馆展厅和物流仓库等建筑,具有一定的推广应用前景。
 
一、工程先容
 
某物流中心工程规划用地59389m²,总建筑面积87319m²。包括综合办公大楼、展示中心、1号保税仓库、2号保税仓库、1号监管仓库,2号监管仓库。其中综合办公大楼面积为24738m²,主体为钢结构形式,共14层,总高53.4m;展示中心面积为6865m²,1号保税仓库面积24204m²,2号保税仓库面积29566m²,均为4层钢结构形式,其主体结构楼层板采用钢-混凝土复合楼承板施工技术。
 
二、难点分析
 
本工程是重点工程,按照合同约定要求有效施工工期360日历天,保证工程按期竣工一次性通过海关验收是工程的关键节点。由于前期拆迁和地基处理工期滞后,要求综合办公大楼、展示中心、保税和监管仓库基本同时开工,势必增加了模板支撑体系周转材料的一次性投入;本工程涉及建筑、钢结构、安装、装饰装修、水电及室外管线等专业,施工交叉干扰大,协调组织好各专业在施工各阶段配合工作尤为重要;当地雨季时间漫长,必将对施工工期及现场施工作业和质量控制提出更高的要求。
 
在楼盖板施工过程中模板整体成型速度和周转率是重要环节,特别是对于大型公共建筑,由于建筑面积大、模板支撑体系高大、施工环境复杂等影响因素,是施工的难点。高层钢结构建筑楼板一般采用带一定肋高的压型钢板组合楼板,这种楼板有使建筑物净高减小、楼板下表面不平整、钢筋绑扎工序繁琐、钢筋间距及混凝土保护层厚度不好控制等缺点。钢筋桁架楼承板可以充分发挥工厂化加工的优势,保证施工质量,减少现场钢筋工作量,从而缩短工期。
 
项目部结合工程特点在工程结构主体施工中应用钢-混凝土复合楼承板施工技术,利用钢结构主次梁结构受力体系和辅助支撑,科学合理地解决了楼板模板支撑跨度问题,应用复合楼承板施工技术依次完成各层楼盖板钢筋混凝土工序施工,保证了施工安全和质量控制,取消了传统工艺大量的模板支撑周转材料使用,有效降低工程成本。
 
采用钢-混凝土复合楼承板施工技术具有以下特点。
 
1)经济性桁架受力模式合理,选材经济,综合造价优势明显。桁架楼承板一般为单向板,根据需要亦可设计成双向板。可调整桁架高度与钢筋直径适用于跨度较大的楼板,可提供更大的楼承板刚度,可大大减少或取消临时支撑。
 
2)高效性钢筋和模板加工工厂化,预制钢筋桁架标准规范,排列均匀,上下层钢筋间距及混凝土保护层厚度有可靠的保证。省去大面积支护系统的搭设及拆除,现场钢筋绑扎量减少60%~70%,可进一步缩短工期,大大提高了施工效率。
 
3)安全性结构受力科学合理,不需要考虑防火、防腐问题,操作工人在具有一定强度的底模上从事钢筋和混凝土施工,更加方便、安全可靠。
 
三、工艺原理及关键技术
 
1、工艺原理
 
在工程结构主体施工中,利用钢结构主次梁结构受力体系,按照次梁跨度方向单向板进行设计,解决楼板模板支撑跨度问题;应用复合楼承板施工技术依次完成各层楼盖板钢筋混凝土工序施工,将楼板中的钢筋在工厂集中加工成钢筋桁架,并将钢筋桁架与镀锌钢板在工厂焊接成一体的组合模板。
 
该模板系统是将混凝土楼板中的钢筋与施工模板组合为一体,组成一个在施工阶段能够承受湿混凝土自重及施工荷载的承重构件,并且该构件在施工阶段可作为钢梁的侧向支撑使用。在使用阶段,钢筋桁架与混凝土共同工作,承受使用荷载。在施工现场,可以将钢筋桁架楼承板直接铺设在钢梁上,然后进行简单的钢筋绑扎施工,便可浇筑混凝土。该技术应用可以取消传统工艺大量的模板支撑周转材料使用,能够保证施工安全和质量控制。
 
2、关键技术
 
钢-混凝土复合楼承板施工技术应包括钢结构框架结构主次梁安装和新型桁架式楼承板安装施工技术,钢筋桁架楼承板安装必须是在前道工序钢结构主次梁安装完成并隐蔽验收合格的条件下才能进行。通过钢筋桁架楼承板作为混凝土浇筑模板,在结构主次梁上设临时支撑,节省了脚手架支撑体系搭设工序,因镀锌模板上有钢筋桁架从而减少了现场钢筋绑扎量,减少了钢筋工序时间,提高了工效。
 
采用钢-混凝土复合楼承板施工技术,应考虑主次梁间距及钢筋楼承板最大承重跨距,超出钢筋楼承板最大承重跨距,应在主次梁上加临时支撑,土建施工时应在梁部接缝位置加设钢筋,加强整体楼板的强度及稳定性,为后续凝凝土浇筑工序施工提供安全可靠的条件。深化设计改变结构配筋应由原结构设计单位进行验算并满足相关规范要求。
 
四、工艺流程及操作要点
 
1、钢-混凝土复合楼承板施工工艺流程
 
施工工艺流程:钢结构主次梁安装→钢筋桁架楼承板吊装及铺设→穿透式栓钉植焊固定及边模施工→楼板内管线预埋→分布钢筋网片安装→混凝土浇筑及养护→临时支撑钢梁拆除。
 
1)综合办公大楼1~4层由2台塔式起重机和1台160t汽车式起重机配合从下往上逐层进行安装,每层钢结构先安装钢柱,再安装钢梁,待钢结构框架安装焊接完成后进行次梁临时支撑安装,之后进行钢筋桁架楼承板铺设和栓钉焊接,绑扎钢筋网片及浇筑混凝土;5~14层结构安装与土建施工分A,B区交替施工,分别各由1台塔式起重机负责构件的垂直和水平运输,每个区钢结构安装顺序与1~4层相同,如图1所示。
 
综合办公楼结构吊装分区
图1综合办公楼结构吊装分区
 
2)1,2号保税仓库根据现场情况吊装机械只能在仓库两侧位置进行作业,根据钢柱、钢梁平面分布,综合考虑工期、成本及吊装机械性能,按照深化设计将各楼层平面划分为3个施工段,每个施工段竖向自下而上进行安装,每层钢结构先安装钢柱,再安装钢梁,先安装完成4层整体钢结构框架后再从1~4层逐层进行楼承板安装施工。加工厂按照吊装方案,进行钢柱分段加工。水平方向因考虑吊机臂长和起重量等因素,先将1施工段安装完毕,再安装2,3施工段,2,3施工段同时施工,如图2所示。
 
保税仓库结构吊装分区
图2保税仓库结构吊装分区
 
钢结构柱梁构件和楼承板底模及钢筋桁架均安排在加工厂预制加工,按照吊装方案施工顺序,逐批加工及进场。
 
2、操作要点
 
1)钢结构主次梁安装
 
根据施工图梁间最大跨距8400mm分段,根据现场情况选用钢筋桁架楼承板,设计标准跨距为3000mm,因此钢筋桁架楼承板施工必须加设临时支撑钢梁以保证钢筋楼承板在混凝土浇筑时的承载能力,支撑钢梁采用材质Q235热轧H300×150×6.5×9,按深化图尺寸手工气割加工。
 
支撑钢梁与综合办公大楼主次梁连接拟采用m²7×70等级为4.6级的普通螺栓栓接,支撑钢梁梁端开长圆孔Φ15×60如图3所示。
 
支撑钢梁梁端开长圆孔
图3支撑钢梁梁端开长圆孔
 
支撑钢梁与综合办公大楼主次梁连接采用材质Q2358mm厚钢板,具体规格尺寸如图4所示。
 
支撑钢梁与主次梁连接
图4支撑钢梁与主次梁连接
 
支撑钢梁与连接板在地面通过螺栓连接成整体(1根钢梁2个连接板、8个螺栓),通过75t汽车式起重机整体吊装到对接位置,采用手工焊接,与主次梁形成整体。
 
2)钢筋桁架楼承板的吊装及铺设
 
a)吊放与铺设
 
钢筋桁架楼承板起吊前,需按设计施工图核对其板型、尺寸、块数和所在部位,确认配料无误后,分别随主体结构安装顺序和进度吊运到各施工节间的外挑接料平台上,利用楼层间的临时运输通道,利用卡扣拖拉工装人工分散到待安装位置,堆放应成条分散。钢筋桁架楼承板在吊放于外挑接料平台上时应以缓慢速度下放,避免楼承板磕碰变形。
 
钢筋桁架楼承板装卸时应采用吊具,严禁直接使用钢丝绳捆绑起吊。起吊要平稳,不能有倾斜现象,以防滑落伤人。
 
为保护钢筋桁架楼承板在吊运时不变形,应使用软吊索或在钢丝绳与板接触的转角处加胶皮或钢板下使用垫木,但必须捆绑牢固。谨防垫木滑移,造成钢筋桁架楼承板倾斜滑落伤人,如图5所示。
 
钢筋桁架楼承板起吊
图5钢筋桁架楼承板起吊
 
钢筋桁架楼承板成捆堆置,应横跨多根钢梁,单跨置于2根梁之间时,应注意两端支承宽度,避免倾倒而造成坠落事故。
 
5级以上大风天气禁止施工,己拆开的钢筋桁架楼承板应重新捆扎,否则,钢筋桁架楼承板很可能被大风刮起,造成安全事故或损坏钢筋桁架楼承板。安装钢筋桁架楼承板前,应在梁上标出钢筋桁架楼承板铺放的位置线。铺放钢筋桁架楼承板时,相邻两排钢筋桁架楼承板端头的波形槽口应对准。楼承板吊装就位后,先从钢梁己弹出的起铺线开始,沿铺设方向单块就位,到控制线后应适当调整板缝。
 
b)钢筋桁架楼承板固定
 
楼承板与楼承板侧板间连接采用咬口钳压合,使单片楼承板间连成整板。先点焊楼承板侧边,再固定两端头,最后采用栓钉固定。
 
钢筋桁架楼承板在定位后应马上以焊接方式固定于结构梁上,横向或纵向与钢梁搭接处,楼承板与主体结构的搭接长度≥50mm。
 
c)现场切割
 
工地现场所需钢筋桁架楼承板的切割工作,如斜边、切角、超长、留孔等,均应使用等离子切割机,避免破坏钢板表面镀层处理。如使用氧气乙炔切割,则应于切割口边缘涂上富锌粉防锈漆,以免锈蚀。
 
3)穿透式栓钉植焊固定及边模施工
 
采用穿透式栓钉直接透过钢筋桁架楼承板植焊于钢梁上。
 
综合办公大楼主梁次梁上栓钉的间距为300mm,梁宽≥150mm的栓钉数量为2排;梁宽≤150mm的栓钉数量为1排。
 
边模施工在楼板临边位置及中间镂空位置,钢筋桁架楼承板外沿利用Q235材质厚度为3mm钢板折成L形,焊接与钢筋桁架楼承板上下弦钢筋连接成整体,形成混凝土浇筑模板功能。
 
4)混凝土施工
 
本工程楼板设计板厚120~140mm,C25混凝土。钢筋桁架楼承板安装完成后应马上组织水电管线预埋施工,然后在上部安装钢筋网片,与桁架钢筋绑扎固定,按照设计要求楼板上层分布钢筋主要为构造要求及防止表面裂缝作用,应重点控制钢筋保护层厚度。钢筋工程验收后即组织混凝土浇筑施工,采用商品混凝土泵送至楼面,从一段开始顺序浇筑,浇筑时不得堆积过高,不得对楼承板造成大的局部冲击力,混凝土应倾倒在支撑梁两侧各1/6板跨度范围的楼承板上。混凝土养护时间不得<7d,楼板混凝土强度未达到75%前不得在楼面上附加荷载。
 
5)支撑钢梁拆除
 
当楼板混凝土浇筑完成,楼板钢筋与桁架钢筋连接成整体,临时支撑不参与楼板受力,因此可以拆除回收材料。
 
3、主要材料与设备(见表1)
 
主要材料与设备
表1主要材料与设备
 
五、质量控制
 
1)焊接质量标准实行GB50205—2017《钢结构工程施工质量验收规范》、GB50661—2011《建筑钢结构焊接技术规程》;钢筋桁架楼承板施工依据JG/T368—2012《钢筋桁架楼承板》。
 
2)原材料进场是否有标识,是否表明厂家生产日期、规格型号等,同时应有质量证明书等材料合格证明文件。检查底模与钢筋的焊接质量是否有漏焊、脱焊现象。钢筋桁架焊点处熔化金属应均匀,结构主筋不得损伤;钢筋桁架与底模的焊接焊点不得烧穿底板。检查钢筋桁架楼承板的拉钩是否有变形,变形处可用自制的矫正机械进行矫正。底模的平直部分和搭接边的平整度每米不应>1.5mm。施工前对照设计图纸检查楼承板尺寸、钢筋桁架构造尺寸等是否满足设计要求,如表2,3所示要求进行检查验收。
 
楼承板长度、宽度允许偏差
表2楼承板长度、宽度允许偏差

钢筋桁架构造尺寸允许偏差
表3钢筋桁架构造尺寸允许偏差
 
3)钢筋桁架楼楼承板吊装前检查是否变形、检查标识牌标记避免安错位置。安装前确定基准线,安装时沿基准线从建筑楼层一侧向另一层铺设,安装允许偏差控制在5mm范围内,检查板与板拉接是否紧密,确保混凝土浇筑时不漏浆。
 
4)底模与钢梁焊接间距≤300mm,铺设一定面积后进行钢筋板扎使各板面连接成整体,防止桁架侧向失稳。要求钢筋桁架楼楼承板与钢梁搭接距离≥50mm。
 
六、安全及环保措施
 
1)高空作业人员需戴好安全带,穿绝缘鞋。特种作业人员必须持证上岗,需配带好安全防护用品。构件及吊车臂下严禁人员站立和行走,起吊前由司索工检查吊具,确保钢丝绳无脱丝现象,卡环安装牢固,确认各部件连接稳固后方可起吊。
 
2)钢筋桁架楼承板铺设时必须做到随打开包装随铺,必须边铺设边电焊固定,禁止探头板不固定及用钢筋桁架楼承板做临时铺设。不得在未固定牢靠或未设置支撑钢梁的板材上行走,行走时不得踩踏在板材接缝处,防止桁架焊点脱焊。筋桁架楼承板铺设后,应及时进行临边防护,并做明显标识。筋桁架楼承板上面应避免过大的集中载荷。
 
3)5级以上大风应停止吊装作业,已经吊放在工作面而没有固定的材料应临时固定。
 
4)遵守国家或行业相关环境保护要求。筋桁架楼承板的边角料应随时清理并运输出工作面,施工时应随时对包装材料进行回收。加强对施工粉尘、噪声、废气的监控工作,采取措施消除污染。
 
七、结语
 
钢筋桁架与压型镀锌钢板底模通过连接成为整体支撑在框架梁及次梁上,以承受混凝土重量及施工荷载,楼承板与钢筋混凝土结构共同发挥作用组成复合结构体系。钢-混凝土复合楼承板施工技术在昆明物流中心项目上的成功应用,保证了施工质量和节点工期要求,社会、经济效益显著,对类似工程具有一定的参考价值。
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