巨型现浇混凝土桁架施工技术总结钢结构支模高空大跨度

高空巨型现浇混凝土桁架施工技术【关键词】巨型现浇桁架钢结构支模施工技术【摘要】采用实腹式钢结构作为模板支撑，钢梁作为底模，将桁架结构形成的较重的线荷载传给钢柱，使之转化为集中荷载传给框架柱，为支撑体系找到合理的着力点，从而解决高空大跨度、重荷载的桁架结构支模施工难题。1工程概况某市商务文化中心业务用房、配套用房工程建筑面积138114平米，主楼建筑高度46.8米，地上十层，地下一层。业务用房C区11～12×J～N轴、26～27×J～N轴十层结构（37.45～41.4米标高）设计为两榀26米净跨的现浇混凝土桁架支撑中间的普通混凝土结构梁板，桁架分别在十层楼面和十层顶梁板部位设置了上弦杆和下弦杆，中间由混凝土柱腹杆相连，上下弦为600×2400的26米跨现浇混凝土梁，具体结构形式见附图一。本工程设计的现浇桁架结构具有以下特点：（1）巨型混凝土桁架结构位于主体结构的十层，距离地面高度达41米，属高空支模；桁架所在位置六至十层为空跨，支模高度达13.2米；（2）巨型桁架结构的跨度大，净跨为26米；（3）桁架上下弦梁均为600×2400，截面尺寸大；（4）桁架梁的上弦或下弦不能单独受力，模板支撑必须综合考虑上下弦、中间腹杆的重量和施工荷载，支撑荷载达117KN/m；（5）巨型桁架的下方为普通混凝土结构，设计使用荷载为2.5KN/m2，无法承受桁架荷载，必须将钢筋混凝土桁架及施工荷载形成的线荷载转化成集中荷载传至框架柱；2方案设计2.1桁架梁的截面尺寸大，荷载重，两榀桁架采用钢结构模板支撑，桁架梁之间的普通梁板采用满堂脚手架支撑；因两种支撑体系的沉降量不一致，桁架梁、桁架梁间的普通梁板分开浇筑，先分层浇筑桁架梁，在桁架梁最上层混凝土初凝前再浇筑与之相连的桁架间普通梁板；现浇砼桁架随主体结构一起施工，分三次浇筑完成，第一次浇筑至下弦梁面（十层楼面）以上500高，第二次浇筑至上弦梁梁底，第三次浇筑上弦梁；上下弦梁浇筑时，同时浇筑桁架梁中间的普通梁板。桁架上弦梁混凝土强度达到设计强度后，拆除桁架的钢结构模板支撑体系。2.2支撑体系经过结构计算，主要支撑构件的规格尺寸见下表：编号数量截面材质备注KL-12BH800x6000x4000x16x220Q235B作为底模用支撑钢钢梁KL-22HN400x2000x8x113Q235B两榀支撑间连系钢钢梁KZ-14BH450x4550x12xx18Q235B支撑钢柱ZC-182-L140xx10Q235B柱间斜撑2.3支撑体系的具体结构形式见附图二、附图三。2.4钢柱和钢梁的连接节点处，腹板采用高强螺栓连接，摩擦板围焊加强，上下翼缘采用焊接连接。3施工要点3.1施工阶段划分本工程分为2个施工阶段，第一阶段为支撑用实腹式钢结构加工、安装阶段；第二阶段为钢结构拆除阶段。3.2安装施工区域划分根据工程的特点和安装要求，将现场分成2个施工区域，11～12轴为第一施工作业区；26～27轴为第二施工作业区。每个区投入一个钢结构安装施工班组，负责安装作业。3.3吊装施工机械选择根据本工程实际情况，采用了现场已有的2台国产塔吊（型号为H25\14），承担构件卸货、吊装、拆除的任务，具体的吊装、焊接、拆除过程中采用倒链等工具予以配合。3.4施工顺序根据施工进度安排，吊装从第一施工区率先展开施工，第二施工区随后进行施工。钢筋混凝土桁架的上弦梁混凝土达到设计要求的强度后，再破坏性拆除构件。3.5构件的加工基于本工程的实际情况，主要钢结构件的加工制作由制作工厂进行加工制造，进场后按照设计图纸进行了严格检查验收。3.6钢结构吊装根据设计图纸的要求，对应钢构件的编号及安装位置，在确认无误后，顺序进行安装。本工程的构件吊装采用了施工现场既有的塔吊进行吊装。构件的吊装顺序如下：预埋牛腿和地脚螺栓的检查、清理→钢柱的吊装→柱间支撑的安装→支撑钢梁的吊装→钢结构支撑体系的检查验收；钢柱吊装为了保证构件的安装，吊装钢柱时，设置了工具式吊耳，吊耳设置于支撑钢柱重心的铅垂线上。钢柱吊装就位后，立即进行轴线位移和垂直度的效正。钢柱的效正采用螺旋千斤顶加锁链、套环和托座，按水平方向校正钢柱，校正后的精度在1mm之内。钢梁的吊装1）安装时，先对柱子的纵横方向进行复测和复校。2）钢梁吊装时提前计算、考虑好吊点，保证钢梁在吊装过程中的平衡。3）钢梁就位后，立即进行垂直度及轴线的校正，校正完毕后，即可拧紧螺栓。4）高强螺栓紧固时，用电动或手动扳手初拧、终拧。以一榀钢梁为起点，向另一端顺序安装。5）各种支撑的拧紧程度以不将构件拉弯为原则。6）不得利用已安装就位的构件起吊其他重物，不得在主要受力部位焊接其他物件。7）在施工过程中，根据结构空间稳定情况，为防止梁的倾覆，及时安装两榀桁架间的连接次梁。3.7整体校正当一区的钢结构吊完后，对这一片区的钢构件再进行整体测量校正。3.8高强螺栓安装摩擦面1）摩擦面的加工：由于螺栓杆与孔壁之间为不接触，在外力作用下高强螺栓连接就全靠构件连接处的接触面的摩擦来防止发生滑动并传递内力。摩擦面经过加工处理后其接触外表的抗滑移系数达到设计规定的要求。摩擦面处理方法为喷砂后生赤锈；2）摩擦面的保护安装前必须清理被污染的连接面的表面，及时清除构件螺栓孔上的粘胶纸，使摩擦面产生一定锈蚀，以增加抗滑移系数。临时螺栓数量1）每个节点所需的临时螺栓数量按安装时可能产生的载荷计算；2）为防止构件偏移，在某节点上的临时螺栓总合不得少于该节点螺栓总数的35%，且临时螺栓不少于2个；3）连接用的高强螺栓不得兼做临时螺栓，以防止螺纹损坏和连接副表面状态改变，而引起扭矩系数改变。安装替换高强螺栓1）安装替换高强螺栓时，构件及连接板的摩擦面保持干燥及清洁，不得在雨雪天中及空气湿度大于95%时作业；2）高强螺栓连接时，螺母凸出一侧与垫圈有倒角的一面接触螺栓应自由穿入螺栓孔，不能自由穿入螺栓孔位时，不得硬性敲入，采用绞刀、磨刀、锉刀等在孔径四周无空隙后进行整修，穿入方向按图纸规定。严禁气割扩孔。3）高强螺栓拧紧分初拧和终拧。装配和紧固接头时，从安装好的一端或刚性端向自由端进行，高强螺栓施工完成后，按有关规范进行检验，并做好记录。3.9装焊工艺接头的准备被焊接头区域附近的母材清除油脂、铁锈、氧化皮及其他外来物。焊缝1）焊缝所采用焊接材料及焊接工艺要求与正式焊缝的要求相同2）焊缝的焊接避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊，弧坑填满，严禁在焊区以外的母材上引弧和息弧；3）焊角尺寸不大于焊缝设计尺寸的2/3，且不得小于4mm。4）焊接完成后清除熔渣，检查焊缝有无裂纹、气孔、夹渣等缺陷，必要时清除熔渣后重新焊接。引弧和熄弧板重要的对接接头和T接接头的两端装引弧板和熄弧板，其材料及接头原则上与母材相同，其尺寸为：手工焊－50X30X6mm；焊缝清理及处理1）多层和多道焊时，在焊接过程中严格清除焊道或焊层间的焊渣、夹渣、氧化物等，可采用砂轮、凿子及钢丝刷等工具进行清理；2）从接头的两侧进行焊接完全焊透的对接焊缝时，在反面开始焊接以前，应采用适当的方法（如碳刨）清理根部至正面完整焊缝金属为止，清理部分的深度不得大于该部分的宽度；3）每一焊道熔敷金属深度或熔敷最大宽度不超过焊道表面宽度；4）同一焊缝连续施焊，一次完成，不能一次完成的焊缝注意焊后的缓冷和重新焊接前的预热；5）加筋板、连接板的端部焊接采用不间断围角焊，引弧和息弧点位置应距端部大于10mm，弧坑须填满；6）焊接过程中，尽可能采用平焊位置进行焊接，尽可能采用自动焊、半自动焊方法进行焊接和盖板，严禁在焊接区域以外随便引弧、息弧；焊后清理焊缝焊接完成后，清理焊缝表面的熔渣和金属飞溅物，焊工自行检查焊缝的外观质量；如不符合要求进行补焊或打磨，修补后的焊缝要求光滑圆顺，无气泡、夹渣等质量缺陷。3.10混凝土浇筑过程中支撑钢梁变形的监测考虑到监测人员的安全，变形监测采用在钢梁的跨中梁底提前粘贴标靶，采用免棱镜的全站仪在施工区域以外进行X、Y、Z三个方向的变形监测，监测在每完成每层混凝土浇筑后进行，桁架梁浇筑完成后每半小时观测一次，直至变形稳定。监测结果为Z方向变形最大，变形为下沉6mm。3.11钢支撑的拆除在支设桁架下弦梁侧模板时，在每道钢梁和钢柱的上部混凝土结构上预埋两个φ20吊环。现浇混凝土桁架上弦梁达到设计强度后，通过预埋吊环和钢结构上的吊装吊环用卷扬机配合塔吊和倒链拆除，拆除时先分段拆除支撑钢