FAN-033 36#地块钢管混凝土模拟柱施工及检测方案2014.4.13

1、东南国际航运中心总部大厦（36#地块）E、F座工程 深基坑施工方案东南国际航运中心总部大厦（36#地块）E、F座工程钢管混凝土模拟柱施工及检测方案编制人： 审核人： 审批人： 日 期： 中建三局集团有限公司中建三局集团有限公司 第2页东南国际航运中心总部大厦（36#地块）E、F座工程 钢管混凝土模拟柱施工及检测方案目 录第1章 编制依据1第2章 钢管混凝土柱概况1第3章 钢管柱混凝土施工及模拟试验技术准备23.1 模拟试验的目的23.2 钢管混凝土柱模拟试验流程3第4章 钢管柱混凝土模拟试验实施34.1 钢管柱的加工与安装34.2 钢管柱混凝土试配及浇筑94.3 模拟试验的检测内容104.4

2、试验总结114.5 结果总结11第5章 模拟柱基础的计算书115.1 参数信息115.2 风荷载力矩计算115.3 模拟柱基础承载力计算125.4 地基基础承载力验算135.5 受冲切承载力验算135.6 承台配筋计算14 15第1章 编制依据（1） 钢管混凝土结构设计与施工规程（CECS28：2012）；（2） 钢管混凝土结构技术规程（福建省地方标准DBJ13-51-2003）；（3） 自密实混凝土应用技术规程（JGJT283-2012）（4） 高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程（CECS230：2008）（5） 东南国际航运中心总部大厦（36#地块）工程施工图纸；第2章 钢管混凝土柱概况本

3、工程E、F楼外框由多种钢管混凝土柱组成，其主要情况如下表：编号柱代号钢管截面尺寸(mm)位置柱混凝土强度等级截面形式材质1EKZ11200x1200x30地下二层七层C60Q345B2EKZ2800x800x28地下二层屋顶层C60、C50、C403EXKZ2800x800x28三层六层C604EXKZ2a800x800x28七层九层C605EXKZ2b800x800x28十二层十五层C506EXKZ2c800x800x28二十二层二十四层C507EXKZ2d800x800x28二十一层二十四层C508EKZ31000x30地下二层六层C609EXKZ31000x30五层六层C6010EXKZ

4、3a1000x30五层六层C6011EXKZ3b1000x30二层三层C6012EKZ41000x1000x30八层十八层C60、C5013EKZ5600x600x25位置详平面图C5014EKZ6800x28地下二层一层C6015FKZ1(FXKZ1)1200x1200x30地下二层七层C601000x1000x30八层十八层C60、C50800x800x28十九层屋顶层C50、C4016FKZ2（FXKZ2）800x800x28地下二层二十九层C60、C50、C4017FKZ3（FXKZ3）1000x30地下二层八层C6018FKZ4800x28地下二层一层C6019FKZ5（FXKZ5）

5、800x800x32地下二层四层C60800x800x28五层二十九层C60、C50、C4020梁上起柱1600x600X25十十二层C5021梁上起柱2700x700X38十三、十四层C5022XC1550x550X28八层C60根据本工程钢管混凝土柱的特点，本次钢管混凝土柱模拟实验选用1000x1000x16mm（标准层高4.0m，分两节吊装，所以选择实验高度8.0m）的方形带肋钢管混凝土柱进行实验。第3章 钢管柱混凝土施工及模拟试验技术准备3.1 模拟试验的目的（1） 检验钢管柱混凝土浇筑施工工艺，优化施工方法。（2） 检验钢管柱混凝土强度，保证工程质量。（3） 检验钢管柱混凝土的养护方

6、式。（4） 对工程钢管柱混凝土检测方法的检验。3.2 钢管混凝土柱模拟试验流程试验方案编制、审批模拟试验钢管柱加工试验柱基础、柱脚预埋施工试验钢管柱安装工钢管柱试验平台搭设工试验柱钢管混凝土浇筑工7天后超声波检测工28天后剖切外观检测工抽芯检测测工模拟试验总结测工模拟试验总结测工钢管混凝土试配：自密实混凝土试配钢管混凝土柱模拟试验流程图第4章 钢管柱混凝土模拟试验实施4.1 钢管柱的加工与安装（1） 钢管柱的制作制作一根正方形钢管柱模型,边长为:1000mm，钢管厚度为:16mm，钢管高度为：8000mm。其他尺寸详见钢管柱混凝土柱加工示意图。对钢管内壁进行除锈（在出厂前进行喷砂除锈，达到Sa

7、2.5级要求，进场现场根据需要，局部采用角磨机磨光）。钢管混凝土柱加工示意图（2） 构件运输至现场后，安装超声波检测管。具体加工尺寸详见下图： （3） 试验场地及柱脚螺栓预埋在模拟试验方案审批完成后，即进行模拟试验场地施工准备。试验场地选择现场较为空旷位置，开挖并浇筑3.2m3.2m1m独立基础。根据模拟柱基础计算书（见第五章），基础面筋、底筋均为双层双向C12150，拉钩设置10001000，配筋如下图。在混凝土中预埋锚栓，具体尺寸见下图。模拟柱基础配筋图锚栓尺寸示意图试验模拟柱平面定位（4）钢管柱安装及试验平台搭设钢管柱模型制作完成后运至试验场地后，即采用50t的汽车吊进行卸车和安装就位，

8、钢管柱安装时利用四根20揽风绳加以固定,揽风绳拉点在钢管柱四周对称设置。具体见下图：固定结束后，及时搭设试验操作平台及通道，平台搭设详见下图：试验平台平面布置图试验平台立面布置图4.2 钢管柱混凝土试配及浇筑（1）混凝土的试配本工程模拟试验钢管柱混凝土浇筑前必须完成混凝土配合比的试配，试配工作在商品混凝土公司试验室内进行，本工程通过试配需确定以下类型混凝土配合比：混凝土强度混凝土类型混凝土性能要求其他要求C60自密实1、强度满足要求；2、坍落度230250mm；3、扩展度550650mm；1、粗骨料为反击破级配为520的石子，含泥量为0.5%；2、细骨料为中砂，含泥量为1.5%；3、胶凝材料用

9、量满足相关规范要求；试配试件强度检测结果必须在钢管试验柱浇筑之前确定，视模拟试验结果必要时进行适当的配合比优化，以满足工程需要。（2）钢管混凝土浇筑用钢管架搭设3m（长）3m（宽）8.0m（高）试验支撑平台（平台四周设1.2m高防护栏杆），将钢管柱竖向固定，用塔吊将混凝土提至钢管上方。本次采用高抛自密实混凝土浇筑方法，当浇筑到距离柱顶4m左右时，高抛效果不明显，辅助以人工振捣，从而保证混凝土浇筑质量。为了保证钢管柱内混凝土密实度，避免出现空洞等缺陷，浇筑速度不宜太快，已便于混凝土充分振捣及排气密实（对于自密实混凝土，辅助振捣则以混凝土表面不再有起伏，没有剧烈的排气现象为止，严禁过振）。待混凝土

10、初凝后清理表面浮浆，并进行喷雾，然后采用土工布覆盖养护，3天后进行土工布湿水养护，养护7天。4.3 模拟试验的检测内容（1） 现场观测混凝土本身的拌合物性能：流动性、和易性，检验其坍落度、扩展度；并做好记录。（2） 待混凝土浇筑完成7天后，可进行采用超声波法（埋设超声波管），检测硬化后混凝土内部是否存在缺陷；超声波检测主要原理为：1)确定钢管柱混凝土的平均波速和波速异常判断值对检测得出的 波速、波幅、频率值进行数理统计，得到波速平均值（mx），标准差（sx），再计算异常判断值x0=mx-1sx。根据波速平均值和异常判断值与各截面测试数据进行比较来确定异常点位。2)根据声时、幅值、频率来确定异常

11、点位a声时短（波速正常），幅值大，频率高表明混凝土密实均匀，没有缺陷；b声时长（波速不正常），幅值小，频率低表明混凝土中存在缺陷，其缺陷应在收发换能器的连线上，缺陷类型有：离析、蜂窝、裂隙、脱空等；c声时短（波速正常），幅值小，频率低，引起这类异常较多：缺陷位置不在收发换能器的连线上、缺陷位置虽在收发换能器的连线上但缺陷轻微、换能器耦合不好人为造成等，出现这类异常应分析原因，必要时加密测点。（3） 待沿着对称位置切割钢管，取下一侧钢管时，是否能感受到混凝土与钢管壁的粘结力；观测混凝土表面是否存在大量气泡、是否产生裂缝；观测混凝土与未取下的钢管边沿的结合情况，是否存在缝隙；混凝土外观检查严格执行

12、混凝土结构工程施工验收规范GB50204-2002进行验收，对出现严重缺陷的视为不合格。混凝土切割主要做法为：混凝土浇筑 28天后利用120吨汽车吊将模型整体吊放倒，肢解时先用碳弧气刨分层将钢管刨开（在钢管柱根部、中部、封头板下进行切割），再以1.4m左右用截桩机将混凝土柱截开。钢管柱及混凝土的剖切如下图所示：钢管刨切示意图在模型整体吊放的过程中，要首先用汽车吊吊着模型，用揽风绳固定着模型，然后开始架体的拆除。在架体拆除后，利用汽车吊将模型整体放倒。（4） 对混凝土钻芯取样，目测混凝土密实情况，并检验混凝土强度。4.4 试验总结通过对各个检测数据的整理分析，对非缺陷区的波形数据进行修正，总结出

13、钢管柱各区段的标准波形，用于指导E、F主塔楼钢管混凝土的施工。4.5 结果总结(1)整个过程应留下影像资料。(2)根据同条件试块、标养试块的强度与钻芯的取样的强度对比和总结。(3)根据检测的结果对施工方案、混凝土配合比进行优化。第5章 模拟柱基础的计算书5.1 参数信息自重(包括压重)F1=56.73kN，模拟柱高度H=8.00m，柱身宽度B=1.00m，混凝土强度等级:C35，基础埋深D=0.00m，基础最小厚度h=1.00m，基础最小宽度Bc=3.20m。5.2 风荷载力矩计算本工程基本风压0.8KN/m2，采用均布荷载计算模拟柱底部弯矩。均布荷载悬臂支座弯矩计算公式：M=1/2ql2B式

14、中q基本风压，q = 0.8 KN/m2； l模拟柱高度，l =8m；B模拟柱立面宽度。计算得：M=25.6 kN.m5.3 模拟柱基础承载力计算依据建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)第5.2条承载力计算。计算简图: 当不考虑附着时的基础设计值计算公式： 当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式： 式中 F模拟柱作用于基础的竖向力，它包括模拟柱自重和压重,F=1.256.73=68.08kN； G基础自重与基础上面的土的自重，G=1.2(25.0BcBcHc+20.0BcBcD) =307.20kN； Bc基础底面的宽度，取Bc=3.20m； W基础底面的抵抗矩，W=BcBcBc/

15、6=5.46m3； M倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=1.425.60=35.84kN.m； a合力作用点至基础底面最大压力边缘距离(m)，按下式计算： a=3.20/2-35.84/(68.08+307.20)=1.50m。 经过计算得到: 最大压力设计值 Pmax=(68.08+307.20)/3.202+35.84/5.46=43.21kPa 最小压力设计值 Pmin=(68.08+307.20)/3.202-35.84/5.46=30.09kPa 偏心距较大时压力设计值 Pkmax=2(68.08+307.20)/(33.201.50)=51.97kPa5.4 地基基

16、础承载力验算 地基基础承载力特征值计算依据建筑地基基础设计规范GB 50007-2002第5.2.3条。 计算公式如下: 其中 fa修正后的地基承载力特征值(kN/m2)； fak地基承载力特征值，取190.00kN/m2； b基础宽度地基承载力修正系数，取0.30； d基础埋深地基承载力修正系数，取1.50； 基础底面以下土的重度，取20.00kN/m3； m基础底面以上土的重度，取20.00kN/m3； b基础底面宽度，取3.20m； d基础埋深度,取0.00m。 解得地基承载力设计值 fa=176.20kPa 实际计算取的地基承载力设计值为:fa=176.20kPa 地基承载力特征值fa

17、大于最大压力设计值Pmax=43.21kPa，满足要求！ 地基承载力特征值1.2fa大于偏心距较大时的压力设计值Pkmax=51.97kPa，满足要求！5.5 受冲切承载力验算 依据建筑地基基础设计规范GB 50007-2011第8.2.7条。 验算公式如下: 式中 hp受冲切承载力截面高度影响系数，取 hp=0.98； ft混凝土轴心抗拉强度设计值，取 ft=1.57kPa； am冲切破坏锥体最不利一侧计算长度: am=1.00+(1.00 +21.00)/2=2.00m； h0承台的有效高度，取 h0=.95m； Pj最大压力设计值，取 Pj=51.97kPa； Fl实际冲切承载力： Fl

18、=51.97(3.20+3.00)0.10/2=16.11kN。 允许冲切力： 0.70.981.572000950=2046338.00N=2046.34kN 实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！5.6 承台配筋计算 依据建筑地基基础设计规范GB 50007-2002第8.2.7条。 1.抗弯计算，计算公式如下: 式中 a1截面I-I至基底边缘的距离，取 a1=1.10m； P截面I-I处的基底反力: P=51.97(31.00-1.10)/(31.00)=32.91kPa； a截面I-I在基底的投影长度,取 a=1.00m。 经过计算得 M=1.102(23.20+1.00)(51.97+32.91-2307.20/3.202)+(51.97-