建筑连体结构施工技术

建筑连体结构施工技术（精选七篇）

建筑连体结构施工技术 篇1

某栋高层公寓总用地面积为4406.12m2，总建筑面积为30713.84m2，建筑占地面积为2401.60m2，容积率为7.00，覆盖率为35.9%，设计停车数80辆(地下45辆)，总建筑高度为90.45m，总层数为29层。结构形式为钢筋混凝土框支剪力墙结构，主体地上层数29层，地下层数2层，主体高度86.000m，裙房层数为3层。基础形式为预应力管桩，基础持力层为花岗岩强风化层，地基承载力标准值为2800k N/m2。

2 高层连体建筑结构主要施工技术

2.1 施工工艺流程

地下基础工程施工工艺流程为：基坑放线→基坑支护(机钻水泥土搅拌桩)→基坑土方开→挖边坡支护 (挖土及支护分层循环进行至设计标高) →测量放线→PHC桩施打→测量放线→承台地梁砖地模施工→垫层施工→承台、地梁、地下室底板防水层施工→防水层之保护层施工→承台、地梁、底板、地下外墙500mm止水带，钢筋混凝土不间断整体施工→墙、坑、板施工→外墙防水施工→外墙防水层的保护层施工→回填土施工。主体工程施工工艺流程为：扎墙、柱筋→支墙、柱模→浇墙、柱混凝土→搭内架→支梁板模→扎梁板筋→浇梁板混凝土→混凝土养护→至上层墙、柱筋→(循环)。

2.2 地下室工程施工

2.2.1 基坑降水、排水

本工程地势较平坦，自然地面标高4.20m～4.34m，相对高差114m。根据钻探揭露，场地地层自上而下依次为人工填土层、海相沉积层、冲淤积层及花岗岩。该地段场地地下水主要存于海相沉积砾石层中，属潜水类型，补给主要靠海水渗透，大气降水及潜流侧向补给。

基坑工程桩是预应力预制管桩，在已经完成的桩基施工过程中，基坑土壤中的水还极为丰富，故开挖土方时需多点设置降水井进行降水，另还需要设置明沟排水。土方开挖后，为彻底排除土壤中过多的饱和水分及雨水，需在基坑底设置盲沟及集水井进行降排水。同时，在各单元中，充分利用电梯井基坑作为集水坑进行降水，以确保基底土壤干燥、密实，以利于地下室底板防水层的施工。靠周边盲沟最浅处深300mm，按0.5%坡度排向积水井，宽400mm，填以碎石。集水井深1500mm，直径1000mm，以钢筋笼作支撑龙骨，周边填以碎石。

2.2.2 主要施工技术

1)基本要求。对基面层作一次检查、清扫，砂浆浮浆等必须铲除，个别被污染处要用水清洗干净，若含水率超过施工要求，需用排风扇吹风，加速干燥。基层处理剂施工：拟采用“881”防水剂。该产品属于水性放水材料，直接用毛刷涂在垫层上，用量为每平方米0.8至1kg，干燥约一天左右。

2)施工方法。基层处理，对整个需做放水层墙面用“881”放水剂打底，以每平方米0.8～1kg用毛刷直接刷在墙面上，干燥约一天左右。加强处理，按照甲：乙组分=1:2(重量比)少量配料。充分反应均匀，对柱基与基础梁底板、地下室底板与外墙、以及承台与地下室底板所形成阴角及阴阳角进行加强，先用砂纸和钢丝刷将其打毛、再均匀涂刷一遍配好的聚氨脂涂料，离其阴阳角及阴角中心距离不小于200mm，厚度不大于1.5mm，涂膜固化24小时以后进行大面积施工。

3)大面积施工。严格按照A:B组份=1:2(重量比)的比例配比，前两次配比时应采取承量。使用电动搅拌机充分搅拌，达到A、B组份充分反应。按施工规程从下至上横向涂第一遍，涂刮均匀平整，厚度不超过0.7mm。

待第一遍干燥固化后，先做检查工作对个别起泡处应先挖掉补回再做第二遍涂料，第二遍涂刷方向应该与第一遍垂直，可从左至右涂刷，第二遍厚度约为0.8mm。

待第二遍固化后，再做检查工作，经检验合格后进行第三遍涂刷，厚度为0.5mm，总厚度为2.0mm。

施工完毕，对整个防水层进行认真检查。此时的防水层应平整、均匀，无脱皮、起泡、鼓泡等现象，如有上述缺陷，必须局部挖去补回。

立面施工：一般采用塑料畚箕，其口上可安装一块橡皮刮板，施工时将畚箕口与施工墙面成60°，向下向上刮涂，至少涂布两遍，以确保施工质量与厚度。也可用毛刷直接涂刷。对无规则的特殊施工部位，无法直接使用刮板等工具，故可采用漆刷等工具涂刷为主。

2.3 转换层混凝土工程施工

瑞华大厦工程转换层层高5.200m，框支梁最大截面为1000mm×2000mm，板厚为200mm，设备层板面标高14.000m，混凝土强度等级为C35，此次浇注梁板层混凝土总量为820m3，梁大层高，三层柱底标高为8.8m，顶标高为14.000m，最大柱断面为1100mm×1200mm，混凝土强度为C45，层浇灌混凝土量为405m3。对模板的支撑系统提出了较高的要求，为此专门编制高支模方案，另外，框支梁纵筋要求采用机械连接，施工拟采用直螺纹套筒连接方式。

根据工程实际情况，采用钢管架搭设作为梁、板的模板支撑系统。对于板模支撑，采用纵横向钢管架支撑@800双向，下面采用底座，上面采用可调顶托;对于梁模则根据梁高的不同，采用适当的钢管和梁托。以框支梁为例，横向采用五排钢管架，两侧二排为4900mm高、中间三排为3100mm高;纵向采用@400钢管架;下面采用底座，上面采用可调梁托，上下调节250mm左右。水平拉杆设置四道。第一道设在离地300mm处，第二道设在离地1900mm处，第三道设在离地3500mm处，第四道设在离地4900mm处;模板支撑架的高度调整宜采用可调节顶托为主，对于梁模板支撑的钢管，采用平形或垂直于梁轴线的布置方式。

柱的上部梁筋较密，在浇灌前，先将与下层混凝土结合处凿去浮浆、清洗，在地面浇灌50mm厚与混凝土配合比相同的水泥浆然后进行浇灌，浇灌时分层浇灌振捣，每层浇灌厚度控制在500mm左右，混凝土下料点分散布置，用振动棒驱赶混凝土，循环推进、连续进行施工，混凝土振捣采用插入式高频振动棒，振动棒插点要均匀，采用交错式的次序，移动距离不得超过作用半径的1.5倍，振动棒时间控制在20～30s，防止柱的下部混凝土振动不密实，所以在下部专配二支振动棒在柱模板外围振动，保证混凝土柱的密实度。

摘要：近年来随着社会经济的发展, 对新颖结构形式的需求与日俱增, 在高层建筑迅速发展的历程中, 出现了大量复杂体型的超高层建筑, 高空连体结构就为其中典型的一类。该类结构体系的特点是连体部位处于高空, 跨度大, 施工工艺较为复杂, 同时塔楼之间由于连体而形成较强的空间藕联作用, 其施工过程的分析模型、受力性能要比一般高层建筑结构复杂得多。

关键词：高层连体建筑,建筑结构,施工技术

参考文献

[1]武雷.高层连体结构变形调控施工技术研究.南京:东南大学.2005.

高层建筑连体结构施工技术要点分析 篇2

1 连体结构形式及特点

1.1 连体结构形式

建设工程中连体结构形式主要可以分为普通钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、型钢混凝土结构以及钢结构等等结构形式。这些连体结构形式由于材料和技术的不同, 在工程应用中, 都有着自己的特点, 也有一定的适用范围。但目前应用最为广泛的连体结构形式为型钢混凝土结构形式, 本文将对这一结构形式进行具体分析。

1.2 连体结构特点

1) 安全性高:由于连体结构的两侧均采用型钢混凝土柱, 型钢梁与柱的连接施工较为方便, 连体结构的刚度较大, 且其竖向挠曲变形的几率也会随之减少, 因此, 具有一定的安全性和可靠性。

2) 技术先进:与其他施工技术相比, 连体结构的自动化程度较高, 施工效率也较高。但是施工现场需要进行大量的焊接工作, 对施工质量影响极大。

3) 整体性强:采用型钢混凝土连体结构时, 结构的整体刚度可以得到有效保证。在利用有限元模拟分析后, 可以证明, 连体结构以上至建筑顶部结构的侧向位移会明显变小。。而而且且这这种种结结构构形式也有利于对结构竖向沉降变形差与水平方位位移的协调。

4) 抗震性能好:连体结构可以有效减轻建筑结构的自重, 减少地震水平应力给建筑带来的损害, 而且结构的延性也较强, 可以有效提升其抗震性能。

5) 使用面积大:连体结构可以有效降低梁的高度和连体的总高度, 从而增加了建筑的使用面积。

2 连体结构施工技术要点

2.1 施工测量

在建筑工程施工过程中, 测量工作必不可少, 由于高层建筑连体结构的特殊性, 测量工作需要考虑两个或多个相连建筑的问题, 所以必须做到测量的精确性和可靠性。在对高层连体建筑进行施工测量时, 需要先根据建筑结构的外形对内控点进行科学设定。为了保证视线能够从底层直接看到顶层, 内控点应该避免设置在梁底下。在施工过程中, 需要预留出相应的内控点孔洞, 以便用来进行放线和测量。测量时, 内控点预留出的孔洞, 还有底层、顶层的内控点位置, 都要避免堆放建筑材料或其他物品, 这样方可保证测量的准确性。在施工测量过程中, 需要对垂准仪进行精确架设, 以保证内控点全部在其观测范围内。测量时将一块画有十字的有机玻璃平放于需要投点的楼层投点上, 然后利用激光将内控点位置引测到有机玻璃上, 使有机玻璃上的十字中心与激光点对准。利用有机玻璃上的十字, 将内控点位置引到周围楼板的混凝土上, 做好标记。然后将有机玻璃撤除, 将小块模板安装在放线孔洞口上, 将内控点位置重新引回到放线孔的模板上, 并弹好标志线;在将内控点位置引至放线楼层后, 需要利用全站仪校核好后再进行放线。根据放线口模板上所标志的内控点位置作为基准点, 采用全站仪对该楼层的轴线控制网及墙、柱边线进行放测, 并在混凝土上做好标记。以此来作为该层柱、墙模板和上层梁的安装依据;在对每层楼板放线完成后, 需要将放线孔封钉好的模板及时拆除, 为上层放线测量做好准备。如果不需要进行竖向测量投点时, 应该将放线孔保护好, 利用防护板进行覆盖;在布设轴线控制网时, 应该采用先设置主控轴, 再加密轴网的原则。同时必须控制好建筑整体轮廓的轴线及楼梯间的电梯井两侧轴线等关键部位。最后, 在施工完成后, 对建筑外轮廓的偏差情况进行精确控制和记录。

2.2 转换层施工

高层建筑连体结构施工时, 需要在高空将两座或多座塔楼连接在一起, 而且悬空的高度和跨度大多较大。如果按照常规的施工技术进行连接, 对模板的支撑体系会带来较大挑战, 一般模板都无法承受这样大的荷载。而且由于是高空作业, 模板自身的稳定性也难以得到有效保证, 因此, 不应该选择这种常规的连接法。笔者认为, 连体结构的转换层施工是连体结构施工的重中之重, 应该采用先进的施工技术来加以保障。目前使用较为广泛的就是利用钢梁来进行承重连接。在钢梁安装之前, 需要在连体结构两端楼层内安装两台起重设备, 以便能够将钢梁吊运至连体结构层。同时楼面内还应该设置好临时的滑移平台, 采用卷扬机与滑车来组合成钢梁平移的动力系统。将动滑车组安装在钢主梁两端的吊环上, 将钢丝绳从卷扬机中引出, 使两套滑车组合连接在一起。钢主梁在起吊之前, 需要先进行试吊。第一次试吊的高度应该在0.5 m左右, 第二次再提升0.5 m, 在保证所有设备都能够满足起吊要求后, 方可进行正式起吊。起吊时两端设备同时启动, 运行速度也必须相同, 以保证钢主梁起吊过程中的平衡。如果在起吊过程中发现偏差, 应及时进行调整。在吊至规定位置后, 进行定位、校正, 并焊接, 以完成钢主梁的安装施工。

2.3 连体结构混凝土施工

连体结构混凝土施工时, 需要在浇筑混凝土的地方进行标高设置, 然后根据混凝土由高到低的浇筑顺序进行施工。应先浇筑墙柱等位置, 然后再浇筑梁板。浇筑之前需要对所有浇筑点进行明确划分, 并保证每个区域浇筑工作的一次性完成。混凝土浇筑完成后, 还需要进行保湿覆盖养护工作。每个楼层的混凝土浇筑都应该遵循以上的操作步骤, 进而完成整个连体建筑的混凝土浇筑项目。在进行混凝土浇筑时, 混凝土在某个点浇筑一定时间后, 使其能够形成一个扇形的坡面, 然后再一点点推进。这种循环浇筑的方法, 能够保证混凝土的整体性。此外, 为了避免施工缝的出现, 还应该保证后浇筑的混凝土能够在先前浇筑的混凝土初凝之前完成。通常在高层建筑连体结构中, 混凝土浇筑方式大多采用泵送。在泵送混凝土的过程中, 应该保证输送混凝土管道的平直, 而且其强度也应符合要求。应该尽量少用或不用软管或弯管来作为泵送混凝土管道, 这样有利于混凝土浇筑的连续性和混凝土性能的稳定, 而且在混凝土浇筑完成后, 也方便对管道进行清洗和维护。在浇筑梁板混凝土时, 应避免在同一处连续布料, 应在一定范围内, 垂直于模板进行水平移动布料。

3 结语

由于高层建筑连体结构施工, 属于高空施工作业项目, 需要在高空安装较大截面的构件和设施, 不仅加大了空间作业的难度, 对施工机械的要求也较为严格。而且, 在利用型钢混凝土连体结构时, 钢桁架与钢梁的对接点较多, 需要进行同步提升与对接控制, 对安装精度要求极高。这些都给连体结构的施工技术和施工质量带来了一定挑战, 因此, 在连体结构施工时, 必须严格控制好各道工序, 保证每项施工技术的高质量发挥, 以确保高层建筑的整体质量。

参考文献

[1]张建军, 赵占奎.简析高层建筑连体结构施工的技术要点[J].科技向导, 2014 (20) :316-317.

[2]段利民.建筑连体结构施工技术[J].科技创新导报, 2009 (3) :138-139.

[3]吴建红.浅谈高层建筑连体结构施工技术控制[J].建材与装饰, 2008 (6) :126-127.

建筑连体结构施工技术 篇3

一、高层建筑物连体结构的常见结构形式及其组成

(1) 塔楼。

高层建筑物连体结构的主要部分是塔楼, 它所采用的结构形式同单体建筑结构的结构形式没有显著区别, 基本上是框架结构、框架剪力墙结构、框筒结构、剪力墙结构、筒体结构等。塔楼之间的对称与否、非对称程度、单体相对刚度对连体结构的使用与安全性能影响较大, 在施工中要尤为注意。

(2) 连体。

一般情况下, 连体跨越于两塔楼之间, 形式上看有点类似于桥梁。从静力的角度分析, 桥梁和连体都以承受竖向荷载或水平向风载为主, 但从动力的角度分析, 桥梁主要承受车辆运行所引起的振动或冲击作用, 而连体则主要承受由塔楼传递过来的两端部的振动作用。

(3) 连体与塔楼的连接形式。

在现代高层建筑物的施工中, 连体与塔楼的连接形式主要有三种:①连接体一端与塔楼为滑移连接, 另一端为刚性连接;②连接体两端与塔楼为刚性连接;③连接体两端与塔楼铰接。连体刚度、连体两端的连接处理方式、连体的设置位置对结构性能影响较大。

二、高层建筑物连体结构施工技术要求

(1) 抗震性能要求。

高层建筑物连体结构一般是由两栋或多栋建筑之间设置的架空连接体而形成。高层建筑物连体结构的跨度因建筑的实际需要及用途的差异而略有不同。在国内现阶段应用的高层建筑物连体结构施工技术中, 连接体与主体结构的连接一般采用刚性或柔性连接两种形式。由于高层建筑物连体结构得竖向刚度容易发生突变, 结构扭转效应也相对较大, 且竖向与水平地震组合作用对连接体及其附近主体结构有不利影响, 受力复杂。因此, 在连体机构施工技术的应用中一定要强化建筑物的整体抗震性能, 全面保障建筑物的使用安全与整体性能。另外, 节点刚度对高层建筑物整体刚度的影响也很大, 屈曲是在施工中必须引起重视的重要技术问题之一。

(2) 结构整体刚度要求。

在高层建筑物连体结构施工过程中, 通常在设置连体后, 塔楼在连接楼层处的刚度容易发生巨大变化, 当连体刚度较大时, 此处刚度的突变明显, 受力较为复杂。美国新泽西州的著名建筑技术研究机构通过长期研究与实验表明:在施工过程中, 当高层建筑物连体结构的相对刚度较小时, 可以把双塔连体结构简化为双塔结构计算, 计算内力误差不是很大;当连体相对刚度较大时, 把塔楼连接楼层连同连体一起当作一刚性楼层, 计算误差也很小。在非对称结构的施工技术应用中, 工程技术管理人员应尽量通过技术手段与方法减小连接体刚度, 并使高塔的位移响应减小, 低塔的位移响应增大, 最终满足连体结构的整体刚度要求。

(3) 钢框架结构的强度要求。

在高层建筑物连体结构施工中, 钢框架结构的强度要求是施工技术应用的重点与难点问题之一。当连体结构梁板均为现浇时, 钢框架结构的强度计算是按T形断面计算的。在求解框架梁跨中配筋量时, 跨中截面要按T形考虑, 这无疑是正确的, 而在计算框架梁支座处的配筋量时, 也常将梁截面按T形考虑, 这种强度计算方法是不合理的。因为在实际施工中, 钢框架结构梁支座处的最不利组合弯矩一股都是负弯矩, 此时梁翼缘位于受拉区, 梁底属于受压区, 恰恰与梁跨中截面相反, 即为倒T形截面。因此钢框架结构只能按矩形截面考虑。在高层建筑物连体结构施工技术的应用中出现误算、梁支座主筋配筋量不足等问题, 必将对钢框架结构的强度造成一定程度的影响和破坏,

三、总结

随着现代建筑行业科学技术应用水平的日益提升, 高层建筑物连体结构作为一种新型建筑结构型式, 受到了建筑行业及社会的广泛关注, 是现代建筑行业施工技术应用与创新的重点突破口之一。高层建筑物连体结构通过设置连廊将不同建筑物连在一起, 进而方便两者之间的联系。同时, 由于高层建筑物连体结构独特的外形带给人们强烈的视觉冲击与感官刺激, 可以使建筑物更具特色, 甚至成为某一地区的标志。在当今建筑行业应用的各类建筑形式中, 连体结构施工技术大多是以建筑地标的形式出现在人们的视野, 带有连体结构的高层建筑物由于自身结构体系的复杂性, 施工技术方案的制定与应用一般都相对比较困难, 同时受到其他客观因素的影响和限制, 更增加了连体结构施工技术应用的难度。因此, 加大对高层建筑物连体结构施工技术应用问题的分析与研究, 在提升建筑行业整体技术应用水平的提升, 也将有益于建筑行业施工中技术含量的提升。

参考文献

[1]李景伯, 刘宏岩.高层连体结构变形调控施工技术研究[J].四川建筑, 2007, (10)

[2]李建东.浅析连体等截面筒仓群仓滑模管理技术[J].湖北建筑大学期刊, 2005, (6)

[3]薛景田, 刘玉林.连体结构建筑的设计与施工技术要点分析[J].中外建筑, 2009, (3)

[4]吴迪, 王叶萌.高层建筑物连体结构计算分析与施工技术探讨[J].吉林建筑工程学院学报, 2007, (5)

连体高层建筑结构设计 篇4

目前连体高层建筑结构主要有两种形式。

1.1 架空连廊式

既两个结构单元之间设置一个或多个连廊, 连廊的跨度从几米到几十米不等, 连廊的宽度一般约在10m之内。架空连廊式连体结构的连接体部分结构较脆, 对两侧塔楼基本不起约束作用, 因此这类连体结构一般做成弱连接。

1.2 凯旋门式

也称门式高层结构, 整个结构类似一个巨大的“门框”。凯旋门式连体结构的连接体部分一般包含多个楼层, 具有足够的刚度, 可使两边受力协调、变形协调, 让左右两塔楼共同工作, 因此这类结构一般做成强连接。

2 连体结构的分类

根据连接方式可将连体结构分为两类。

2.1 强连接方式

若连体结构具有足够刚度, 能够让主体结构受力及变形协调, 可使其连体方式做成强连接。做成强连接的高层连体结构, 尤其是连接处的受力较大, 要同时承受重力荷载和两侧高层塔楼变形、振动产生的作用效应。因此对连接处的构造处理及连体本身刚度的确定尤为重要。

2.2 弱连接方式

连接体本身刚度较弱、质量较轻, 无法使两侧结构共同工作, 就可将其做成弱连接体, 即连接体一端铰接一端滑动, 或两端做成滑动支座。其中滑动支座的做法尤为重要。

3 连体结构的受力特点

3.1 连接体受力复杂

连接体连接两侧结构, 受力复杂。要同时承受水平荷载时协调两侧结构变形的作用力和竖向地震力, 尤其是在连体结构有较大跨度时, 竖向地震力的作用效应更为明显。

3.2 扭转效应明显

连体结构自振振型较为复杂, 扭转振型丰富, 扭转性能差。两侧结构的不对称性会使连体结构的扭转效应加剧。即使两侧结构是对称分布, 但两侧结构的运动方式会随内部结构、质量分布的改变而发生改变, 除了同向运动之外仍可能发生相对运动, 该振动形态是与整体结构的扭转振型耦合在一起的。

3.3 连接体两端结构连接方式

连体结构两端的连接方式是影响整体结构的受力性能的重要因素。连接方式一般有刚性连接、铰接、滑动连接等, 处理方式根据建筑方案及结构布置确定。

3.4 连接体的刚度问题

连体结构中部刚度小, 而此部位混凝土强度等级又低于下部结构, 从而使结构薄弱部位由结构底部转移到连体结构中塔楼 (两侧结构) 的中下部, 设计中应予以充分注意。

4 连体结构的设计要点

1) 连体高层建筑的自振振型较为复杂, 有顺向振型和反向振型。高层建筑的连体原因让各楼塔之间的振动相互耦合, 结构沿竖向的刚度和质量也因连接体的设置分布也不均匀, 以致连体结构自振振型复杂。连体结构的扭转性能差, 且扭转振型也丰富多样, 尤其是在地震作用下扭转反应很大, 结构延性较差, 容易发生脆性破坏。连体高层建筑应采用三位空间分析方法进行整体计算, 主体结构与连接体均应参与整体分析;

2) 架空的连接体对属相地震的反应比较敏感, 尤其是跨度较大、自重较大的连接体的竖向地震反应很明显。通过大量的震害经验, 竖向地震力造成的破坏在各次地震中是普遍、客观存在的, 建筑设计规范制定的重要原则是取建筑设计基准期内的最不利荷载作为设计依据。在地震震中区, 地震震动主要是以竖向震动为主, 也起了明显的主要破坏作用, 因此一般建筑在9度抗震设计, 连接体结构在8度抗震设计时应同时考虑竖向地震荷载和水平地震荷载的共同作用。其竖向地震作用计算方式应按振型分解法或时程分析法。如为近似考虑, 则其竖向地震作用标准值可取连接体重力荷载代表值的10%, 并按构件所分担的重力荷载值得比例进行分配;

3) 连体结构及相邻结构构件的抗震等级:抗震等级是多层和高层钢筋混凝土结构、构件进行抗震设计计算和确定构造措施的设计等级标准, 不同结构体系应有不同的抗震等级要求。此外, 同一结构的不同部位其抗震要求应区别对待。在做连接体的抗震等级设计时应在原设计等级基础上提高一级。若原抗震等级为特一级则不再提高;

4) 连接体结构应加强构造措施。结构设计应满足“小震不坏, 大震不倒”的抗震设防标准。抗震设计更重要的是注重概念设计, 即“三分计算, 七分构造”, 根据工程经验对结构中薄弱部位进行加强。

5) 应考虑不同材料连接体结构的抗震、减震的一系列问题。人们对建筑功能的要求日益俱增, 建筑结构形式也随之变得复杂。主要体现在: (1) 钢连廊连接方式常被使用; (2) 不同材料、不同结构类型组成的组合结构; (3) 在结构的薄弱部位加设耗能器, 形成受控结构体系。高层连体结构建筑的两侧塔楼或各独立部分宜有相同或相近的体型和刚度, 7度、8度抗震设计时, 在质量和刚度相差较大的两侧结构, 不宜简单采用强连接方式, 应采用弹塑性静力或动力分析方法。

6) 计算分析评估。《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定:复杂型体的高层建筑分析应符合以下要求: (1) 至少采用两种计算模型的三维空间软件对其整体内力位移进行分析;连体结构连接部位因构造特殊、受力复杂, 宜采用有限元模型进行建模整体分析, 对连接体部位应采用弹性楼盖进行计算; (2) 当考虑抗震计算时, 平扭耦联计算结构的扭转效应予以考虑, 考虑振型数应大于等于15, 多塔楼结构振型数应大于塔楼数的9倍, 且计算振型数应使振型参与质量大于等于总质量的90%; (3) 应用弹性时程方法分析计算; (4) 薄弱层弹塑性变形宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算。

5 结论

总而言之, 高层连体结构是一种从构造和受力来说较为复杂的结构体系, 对此工程中应用至少两种的计算模型对其进行弹性、弹塑性分析, 结果整理、对比。加强连体结构的概念性设计, 凭借工程经验从构造上对整体结构予以调整并对其薄弱部位进行加强, 来满足其使用要求及抗震设防要求。

参考文献

[1]楼宇.大底盘上双塔的连体高层建筑的震动分析.建筑结构, 1999 (4) .

[2]徐福培.复杂高层建筑结构设计.北京:中国建筑工业出版社, 2005.

[3]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010.

建筑连体结构施工技术 篇5

一、应用实例

1. 工程概况

某工程位于低纬度沿海位置, 建筑结构安全等级为二级。由A、B、C三部分组成, 其中B、C两部分主要为公寓, A部分是核心筒 (楼梯电梯所在位置) 。建筑高度74.4米, 为24层, 标准层建筑面积1100m2;如图1-1、图1-2为该结构竖向构件平面布置图和模型三维立体图 (为研究方便, 此处只展示结构部分平面图和立体图) 。

2. 结构设计要求

该建筑为临海高层公寓, 所在位置基本风压0.85Kn/m2, 地面粗糙度为B类。抗震设防类别为丙类, 抗震设防烈度为6度 (0.05g, 第一组, 特征周期0.35s, Ⅱ类场地) 。本工程采用剪力墙结构体系, 假定地下室顶板为嵌固端, 并假定结构在弹性范围内变形, 地上部分单独建模设计。剪力墙抗震等级为四级。梁板混凝土等级为C35, 墙柱混凝土等级为C40。工程处在海南三亚沿海低烈度区, 计算结构整体位移时风荷载起主要控制作用。

3. 结构处理方式

对于该类型建筑, 工程师在做结构设计时首先要考虑的是A、B、C三部分在结构处理时是各自单独存在 (设抗震缝) 还是连接形成整体结构模型。即出现四种可能的结构处理方式:

A、B、C之间均用抗震缝分开, 即A、B、C成为三个独立结构;

A与B相连, C单独存在;

A与C相连, B单独存在;

ABC相互连接成整体。

利用中国建筑科学研究院的高层建筑结构空间有限元分析与设计程序SATWE分别对上述四种情况作分析验证。根据文献, 对单体结构模型沿各自主轴方向施加风荷载和水平地震荷载。

对于情况 (1) , 表1-1为此种情况下A、B、C三部分的主要计算结果。

由表可得, A部分位移严重超限, 故A部分结构并不能单独存在。

情况 (2) 和情况 (3) 是对称的, 故只研究一种情况, 表1-2为此种情况下A与B部分相连 (以下简称“A+B”) 或A与C相连 (以下简称“A+C”) 的主要计算结果。

由上表可知, 这两种方案都满足整体刚度要求。

对于情况 (4) 的处理方式, 主要计算结果如表1-3

上表显示, 多项指标超出规范限值, 整个结构呈现扭转严重不规则。

4. 分析计算结果

对于情况 (1) , 通常A部分核心筒区域平面面积较小, 此部分高宽比与B、C两部分高宽比相比较而言明显相差很大, 故这部分侧向刚度相对较小, 如果通过增加墙厚来弥补刚度缺陷, 不仅收效不大, 还大幅增加造价, 故设计院处理时一般不会将A、B、C三部分均用抗震缝分开。对于情况 (4) , 从表格1-3可知, 此种处理方式增加了结构的扭转不规则性, 且根据文献, 此种情况下结构属于“细腰型”平面, 且平面凹凸不规则, 很容易被定为超限高层建筑, 故不宜采用此方案。计算结果表明情况 (2) (3) 属于正常范围内。比较4种情况表明, 核心筒部分作为连体结构时, 通常将连体部分与其他主体部分之一连接, 这样设计较易接受。

二、扩展规律

1. 提出假设

由前部分知道, 四种情况中唯独 (2) (3) 两种情况计算结果满足规范要求, 但是一栋建筑只有一种结构处理方式被最终接受, 所以结构工程师更偏重于选择一种更好的处理方式, 即A部分跟B或C哪个连接更好。由于此类建筑B、C两部分的夹角通常是锐角 (通常小于45°) , 且出于建筑使用方便的考虑, 三部分夹角构成三角形一般为锐角三角形 (如图2-1) 。针对本文模型及类似结构模型, 现提出以下假设:

结构整体化假设:结构方案阶段将结构各部分 (如图A、B、C) 视为单独整体, 各整体之间不相互影响, 各自独立变形。由于“连体”建筑结构设计时通常用防震缝将其分成几段结构, 故在计算与结构整体性相关的周期比、位移比等参数时需要将防震缝分开的单体结构单独建模分析, 故此假设成立。

弹性阶段假设:假设结构构件均在弹性阶段内变形, 结构初步设计阶段, 弹性阶段变形假定足以能够满足结构方案设计的要求。

连体部分与主体部分角度越接近90°, 则说明连接越规则。依据文献, 高层建筑设计时应尽量减少扭转影响。而结构扭转主要是质心和刚心位置偏差造成, 若A部分与B部分 (或C部分) 夹角 (或) 数值与相差很大 (一般指小很多) , 如图2-2所示平面形状, 则连接后的组合体质心与刚心距离太远, 这样最容易产生扭转不规则。

2. 举例验证

为建立对比模型, 在上述实例基础上稍作变化, 调整A部分使之与B、C两部分的夹角、之间的相对大小发生改变, 以对上述推论。

图2-3、图2-4为结构竖向构件平面布置图和模型三维立体图。

结构设计要求不变。, , 分别连接A、B两部分和A、C两部分, 构成两种不同的结构处理方式, 分别比较两种处理方式下结构特征参数, 如表2-1所示。

比较表2中第 (1) 列和第 (3) 列数据、第 (2) 列和第 (4) 列数据可以看出, A和B连体较A和C连体而言, 前者抗扭刚度较后者强, 说明相对规则的平面结构布置更有利于抗扭刚度的发挥。

三、结语

建筑连体结构施工技术 篇6

高层建筑的施工时, 建筑的质量很大程度上取决于建筑结构的设计, 特别是大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计时, 涉及到的内容有地下室设计、基础设计等等, 一旦有一个环节出现问题, 则会影响到建筑的质量, 所以, 做好建筑结构设计有着十分重要的意义。

2 高层建筑结构大底盘多塔结构设计体系概述

2.1 大底盘多塔结构特点

2.1.1 大底盘与上部多塔变形的协调性

一般位于大底盘多塔结构底部的大底盘会被用作商用, 而上部则作为住宅或者其他用处, 所以上部的多塔部分一般会在大底盘的顶部出现内收的情况, 平面刚度则会发生突变。此外, 由于多塔部分一般为剪力墙, 因此, 大底盘部分要对墙体进行加厚, 或者增加墙的数量, 防止出现竖向的刚度突变。为了确保大底盘跟各塔之间的变形相互协调, 则需要将结构转换层设置在大底盘的顶层, 并将大底盘的顶板当作是多塔结构的嵌固端。在布置大底盘顶层楼板钢筋时, 要进行通长布置, 并同时考虑到温度、收缩以及刚度的实际需求。

2.1.2 综合体结构类型多样性

大底盘的多塔高层建筑的结构类型多种多样, 常见的多塔结构有带缝多塔结构、无裙房多塔结构、复杂多塔结构。双塔连体结构跟大底盘多塔半结构之间存在着一定的区别, 前者需要轴线对称, 或者基本对称即可, 而大底盘多塔高层建筑结构对于对称的要求则更高, 比较的独特, 一般会体现在建筑结构的功能以及设计者的理念上, 因此, 进行底盘多塔高层建筑结构以及动力性能设计时要严格要求。

2.1.3 大底盘、多塔间竖向构件不规则性

大底盘建筑结构的多塔部分出现内收时, 结构竖向刚度会发生变化, 导致结构有薄弱的部位出现, 因而设计建筑结构时, 要注意加强此部的结构。多塔结构振型较为复杂, 且质量和刚度的分布都不够均匀, 因而各塔楼结构的平面布置以及结构的类型尽可能的保持一致, 减小综合体质心和刚心之间的距离, 以减小结构扭转的效应。进行抗震设计时, 由于塔楼层高较低, 易于发生结构竖向刚度的突变, 形成薄弱的部位, 因而不宜在底盘屋面的塔楼内设置带转换层。同时, 还要注意多塔裙房链之间连接的屋面梁的加强, 各塔楼跟裙房连接的部位的外围柱以及剪力墙从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内要特别的加强, 即适当的提高柱纵向钢筋的最小配筋率, 柱箍筋在裙楼屋面上、下层的范围内全高加密, 剪力墙宜按规范设置约束边缘构件。

2.2 大底盘多塔高层建筑结构设计分类

设计大底盘多塔高层建筑时, 一般将建筑结构分为两种类型: (1) 上部多塔楼的嵌固端以大底盘结构顶层楼板为主, 此结构一般以带有地下停车位的住宅小区为主。 (2) 不将大底盘作为上部多塔结构的嵌固端。此结构一般会当作是商用楼, 这也是较多的地下车库或者商业建筑在设计好大底盘顶层后, 会在上部开设抗震缝, 并将其设计成多塔楼。

3 高层建筑大底盘多塔结构设计的要点

3.1 做好基础设计

3.1.1 确定好桩型和桩端持力层

设计基础时, 要先确定好桩型以及桩端的持力层, 一般使用的钻孔灌注桩的直径要大, 并将中风化岩当作桩端的持力层, 当桩端的持力层超过钻孔灌注桩的直径时, 则可以在桩端进行压密注浆, 可以减少桩端持力层不同而出现的差异沉降。桩径根据其荷载的大小, 桩的受力类型以及沉降进行计算分析, 一般使用∮800、∮1000和∮1200大直径的钻孔灌注桩, 桩身使用的混凝土强度等级为C30, 抗拔桩通长配筋。

3.1.2 设计基础底板

进行基础底板设计时, 塔楼主要使用筏形平板式为2.3m, 其余的部分均使用柱下独立承台作为基础塔楼筏形平板式基础与柱下独立承台基础, 以及独立承台相互之间设地梁纵横连接, 同时配以基础底板。为了能够减少混凝土收缩的应力以及温度应力, 地下室底板以及顶板则使用C35补偿收缩性混凝土, 可以适当的提高配筋率, 并将7条通长后浇带设置荷载差异较大的部位, 完成主体设计后要进行封闭, 减少不均匀沉降带来的附加应力。塔楼的筏形平板则采用“弹性支座板法”进行计算和分析。

3.1.3 设计超长地下室结构

设计地下室较长且深度较深的高层建筑结构时, 此类结构竖向的荷载相对较小, 因而要与工程的实际情况进行结合, 施工时可以使用“一桩三用”的施工方式进行, 而“一桩三用”一般是指利用基坑围护桩, 不同的极端使用不同的施工方法, 即人防地下室外墙、受力工程桩、基坑围护, 经济效益极其显著。设计地下室塔楼的核心筒时, 要注意核心筒墙体会有大量的风、水和电气管道穿越, 为了确保结构的安全以及设计的合理性, 则需要综合布置各种管道, 并专门的布置核心筒的削弱部位, 做好增强设计。

3.2 结构设计的要点

3.2.1 大底盘与上部多塔结构沉降差异

一旦大底盘高层建筑的地基出现不均匀的沉降, 则相关技术人员要立即进行处理, 具体可以采取以下几点措施:

(1) 对主楼基础进行强化, 对裙房基础进行弱化

在不设置永久沉降缝的前提下, 由于主楼和裙房之间的荷载差异较大, 所以要对刚度进行调平, 使用不同的基础形式, 对主楼跟裙房之间的沉降差进行调节, 减小基础出现不均匀沉降的程度, 以便实现安全经济的设计目标。

(2) 设置沉降缝

可以在主楼以及裙房的交接部位设置一道永久的沉降缝, 并分开主楼和裙楼, 使其独立, 更好地消除主楼以及裙房发生不均匀沉降时产生的沉降差, 但此做法必定会对建筑的里面效果产生影响, 并影响到建筑的防水以及基础施工, 使得工程的成本有所增加。

(3) 设置沉降后浇带

按照《高层建筑混凝土结构技术规程》的相关要求标准, 可以每隔30~40m进行沉降后浇带的设置, 一般后浇带的宽度为0.8~1.0m, 后浇带会贯通顶板、底部以及墙板, 通常在柱距三等分的中间部位设置后浇带, 同时增设附加的防水层。与此同时, 要尽可能避开楼层楼梯、洞口, 而在实际施工中由于设置沉降缝会影响到地下空间的使用功能, 则不予使用设置沉降缝。后浇带施工耗费的时间较长, 耗费多, 施工难度高, 却不会影响到地下空间的使用功能, 所以此方法的应用范围还比较广泛。

3.2.2 大底盘多塔结构计算方法分析

设计大底盘多塔结构计算时, 分析的难点在于大底盘多塔结构较为复杂, 受力特点跟一般的高层结构相比要复杂的多, 所以要对多塔之间的变形影响进行充分考虑, 一般应先对单塔的刚度指标进行单独的分析, 而对于刚度较为相近的单塔可以组合建模分析, 刚度差异较大的单塔则需要分开进行计算, 防止计算软件失真而导致结构出现安全隐患。

(1) 大底盘结构的分类

建筑的使用功能不同, 布置大底盘结构也不同, 常见的集中大底盘结构如下所述:

(1) 带裙房的大底盘多塔结构, 其主要包含有大底盘、上部多塔以及附属裙房部分。

(2) 不带裙房的大底盘多塔结构其主要包含有大底盘、上部多塔。

(3) 带缝大底盘多塔结构其主要包含大底盘、上部多塔, 同时附属多塔间设缝, 各结构单元要保持相互独立。

(4) 复杂大底盘多塔结构其主要包含有大底盘、上部多塔, 带转换层或与其他结构类型相互结合。

(2) 大底盘多塔结构体型分类

(1) 紧凑型

所谓的紧凑型主要是指多塔跟多塔结构之间间隔的距离较小, 向下分隔时按照45°进行划分, 并且各自塔的45°线之间会相互交叉, 具体见图1。

(2) 分散型

分散型主要指多塔跟多塔之间间隔的距离较大, 向下分隔时按照45°进行划分, 并且各自塔的45°线之间不会出现交叉, 具体见图2。

(3) 大底盘多塔结构建模分类

(1) 离散模型

可以将带缝的大底盘多塔结构进行多塔分列, 并对各塔进行分割, 分割时要从大底盘的顶面沿45°线方向进行斜切, 并与结构底板处进行相交, 45°线范围内为独立模型, 并切除其余部分。

(2) 整体模型

对于紧凑型的大底盘多塔结构而言, 其顶面的结构会内收, 并且45°线相互交叉, 特别是受到地震作用后, 在地震作用下, 各塔与各塔之间会产生相互作用, 因此利用分散型大底盘多塔结构进行建模时则不跟实际的受力情况相符, 此时要按照相关的规范要求, 补充其他的计算方法, 比如静力弹塑性分析、动力时程分析。

4 结语

总而言之, 大底盘多塔高层建筑结构的功能多且复杂, 对于建筑设计的要求较高, 因此, 设计此类建筑结构前要全面的进行考量, 不但要严把质量管, 还要加强管理设计过程中的每一个细节性的问题, 确保大底盘多塔高层建筑设计更具有合理性、规范性和经济性。

参考文献

[1]唐芳.大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计[J].城市建设理论研究, 2014 (15) :36.

[2]韩晓飞, 骆伟.大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计[J].城市建筑, 2015 (6) :62.

建筑连体结构施工技术 篇7

关键词：无脚手架施工,连体筒仓混凝土结构,应用

0前言

在工业与民用建筑领域, 筒仓结构库顶现浇梁板施工时, 一般都是按搭设承重脚手架→支梁板结构模板→绑扎钢筋→浇注混凝土。按传统工艺, 计算施工荷载进行模板设计, 然后搭设满堂承重脚手架, 支模板、绑扎钢筋、浇注混凝土;当混凝土强度达到拆模规定后, 再拆除脚手架、模板。这种施工方法工艺简单, 但施工周期长、工人的劳动强度大、投入的周转工具多, 发生的费用高。某水泥厂是灾后重建的重点工程。其石灰石储存库2010年7月到图, 甲方要求10月点火试生产。在这种工期紧、任务量大的情况下, 施工单位技术人员进行了施工前的方案策划, 提出了在筒仓墙壁滑模施工完后库顶施工时, 不再搭设30多米高的承重脚手架, 而采用库顶混凝土结构无脚手架施工的设想。施工技术人员对施工过程进行了技术分析、论证, 认为利用在水泥厂钢结构施工中常用的热轧工字型钢制作一操作平台, 在平台上支设梁板模板的无脚手架施工新技术, 可节约占工期较长的承重脚手架搭拆时间, 并且降低施工成本, 保质保量地完成灾后重建工程竣工任务。

1工程概况

该水泥厂生产线的石灰石储存库为三联筒仓构筑物, 高35 m, 每个圆仓的直径为12.500 m, 壁厚250 mm, 南北向呈一字型排列。库顶为钢筋混凝土有梁板结构, 每个库顶设①②③号主梁, 主梁截面尺寸为400×1 000 (mm) , 次梁截面尺寸为250×400 (mm) , 顶板厚100 mm。库顶板面标高35.000 m, 凝土强度等级为C30。

2施工方案

2.1 工作原理

为按工期完成石灰石储存库的施工, 经研究采用无脚手架施工的方法, 即:在距库顶板1.5 m高空安装一操作平台, 模板体系支撑在操作平台上。为了降低施工成本, 平台梁尽量选用水泥项目钢结构施工中同规格的型钢, 在平台拆除后, 型钢能重复利用;混凝土梁板结构采用叠合梁施工方法, 分两次浇筑混凝土, 减小施工荷载, 以满足顶板结构施工中操作平台承载力和挠度变形的要求;通过模板支撑系统与钢管网片平台的可靠扣结, 满足钢梁的平面外稳定性的要求。

本方案充分利用先期浇筑的钢筋混凝土梁已形成的强度来承担其自身的重力荷载, 以减小工字钢梁的负荷, 提高刚性平台的承载可靠性。

2.2 操作平台梁的受力分析及承载力计算 (以跨度最大的一根钢梁进行计算)

2.2.1 库顶全部荷载计算

①②③号主梁自重产生的集中荷载 (取钢筋混凝土自重值25 kN/m3) :

1.2×0.4×1.0×2.4×2.5×10=28.8 kN

库顶①②③号主梁模板及支撑系统荷载 (木模板及支架自重标准值0.75 kN/m3) :

1.2×0.4×1.0×2.4×0.75=0.864 kN

热轧Ⅰ45b钢梁负荷范围混凝土顶板荷载:

1.2×2.4×0.1×2.5×10=7.2 kN

库顶板模板及支撑系统荷载 (自重标准值0.75kN/m3)

1.2×2.4×0.1×0.75=0.216kN

施工人员及施工设备荷载标准值1.5kN/m2

1.4×1.5×2.4=5.04kN

热轧Ⅰ45b承受的集中荷载:

F=28.8+0.864=29.664kN

承受线荷载:q=7.2+0.216+5.04=12. 456kN/m

2.2.2 热轧Ⅰ45b钢梁承受的荷载 (集中荷载按等间距考虑)

2.2.3 梁跨中最大弯矩值

Mmax=1/8ql2+1/2Fl=1/8×12.456×12.52+1/2×29.664×12.5=428.681kN·m

需要的工字钢梁截面抵抗矩为:

Wn= Mmax/γf=428.681×106N·mm/ (1.05×215N/mm2) =1898.9×103mm3=1898.9cm3

又Ⅰ45b的截面抵抗矩为:

Wx=1500.4 cm3

结论:由I45b钢梁不能直接承受库顶结构全部的自重荷载及施工荷载。

2.3 采用叠合梁浇筑方法, 减小操作平台Ⅰ45b钢梁的受力荷载

调整施工方案, 减小操作平台Ⅰ45b钢梁的荷载。库顶①②③号主梁采用叠合梁浇筑方法, 主梁浇筑800 mm高, 余200 mm高与库顶板结构后浇筑。

2.3.1 主梁第一次浇筑800 mm高时, Ⅰ45b钢梁的受力

(1) 荷载统计: (Ⅰ45b钢梁主要承受集中荷载)

混凝土主梁自重产生的荷载:

1.2×0.4×0.8×2.4×2.5×10=23.04kN

主梁模板及支撑荷载 (自重标准值0.75kN/m3) :

1.2×0.4×0.8×2.4×0.75=0.691kN

振捣时产生的荷载 (振捣荷载标准值2.0kN/m2) :

1.4×2.0×0.4×2.4=2.688kN

F=23.04+0.691+2.688=26.419kN

(2) 计算简图 (见图2)

(3) 以上荷载产生的最大弯矩。

Mmax=1/2Fl=1/2×26.419×12.5=165.119 kN·m

(4) 所需钢梁的截面抵抗矩。

Wn= Mmax/γf=165.119×106/ (1.05×215) =731.424×103mm3=731.424cm3

又Ⅰ45b的截面抵抗矩Wx=1500.4 cm3>Wn=731.424cm3

钢梁的承载能力满足要求。

(5) 挠度验算 (F—取荷载标准值) 。

Ⅰ45b钢梁的截面惯性矩为33759 cm4

ω/ι= (19FL3/384EI) /L=19×19.776×103×125002/ (384×206×103×33759×104) =1/455<[ω/ι]=1/400

钢梁的刚度满足要求。

结论:①②③号主梁浇筑800 mm高, Ⅰ45b钢梁满足承力及挠度变形要求。

2.3.2 计算3天后①②③号主梁承载力情况

计算已完成浇筑800高的①②③号主梁的承载力情况。本工程库顶混凝土结构浇筑时日平均气温为25 ℃左右。根据作业计划, 顶板混凝土在主梁混凝土浇筑后3天后进行施工。通过试验测得同条件试块强度值为16.5 N/mm2, 取混凝土弯曲抗压强度设计值为 fcm=16.5×50%=8.25N/mm2

(1) 计算配筋率。主梁下部钢筋为6Φ25筋, 箍筋为ϕ10@200四肢箍。

ρ=As/bh0=2945/ (400×765) ×100%=0.96%

ρmin=0.15%<ρ=0.96%<ρmax=1.492%

配筋率满足最大、最小配筋率的要求。

(2) 正截面承载能力验算。

x=fyAs/fcmb=310×2945/ (8.25×400) =277mm

M=fyAs× (h0-x/2) =310×2945× (770-277/2) =576.5kN·m

第一次浇筑800高主梁自重产生的最大弯矩值为234. 375kN·m, 正截面承载力为576.5kN·m, 第一次浇筑的主梁足以承担其自身重力荷载。

(3) 斜截面承载力验算。

第一次浇筑混凝土梁自重为:

1.2×0.4×0.8×2.5×10=9.6kN/m

后浇筑200高混凝土梁自重为:

1.2×0.4×0.2×2.5×10=2.4kN/m

施工活荷载为:

1.4×1.5×0.4=0.84kN/m

q=12.84kN/m

剪力图见图3

为了防止发生斜压破坏, 一般梁的最小截面尺寸应满足:

V≤0.25fcbh0 (V—最大剪力值) hw/b≤4 (一般梁)

hw=800-35=765mm hw/b=765/400=1.9<4

先期浇筑的混凝土主梁属一般梁

0.25fcbh0=0.25×16.5×50%×400×765=631.125×103N=631.125kN>127.5kN

截面尺寸满足要求。

(5) 斜截面承载能力分析。

V=0.07 fcbh0+1.5 fyvAsv/sh0=0.07×16.5×50%×400×765+1.5×210×4×78.5/200×765=555.05kN>153.75kN

斜截面承载力满足要求。

通过以上①②③号主梁受力情况及其正截面、斜截面承载力分析, 在混凝土浇筑3天后, ①②③号主梁完全可以满足自身承载力的要求, 操作平台只承受第二次浇筑顶板混凝土时发生的全部荷载。

2.3.3 第二次浇筑顶板混凝土时, Ⅰ45b受力情况

(1) 荷载统计。

板自重:1.2×2.4×0.1×2.5×10=7.2kN/m

板模板及支撑:1.2×2.4×0.1×0.75=0.216kN/m

施工活荷:1.4×1.5×2.4=5.04kN/m

q=12.456kN/m

(2) 上述荷载在Ⅰ45b钢梁跨中产生的最大弯矩。

Mmax=1/8ql2=1/8×12.456×12.52=243.28 kN·m

Ⅰ45b钢梁跨中所能承受的最大弯矩为

M/max=γfWn=1.05×215×1500×103=338.625KN·m>Mmax=243.28 kN·m

Ⅰ45b钢梁承载能力满足要求。

(3) 挠度验算。

ω/ι= (5qL4/384EI) /L=5×6.18×125003/ (384×206×103×33759×104) =1/442<[1/400]

Ⅰ45b钢梁刚度满足要求。

2.3.4 结 论

在三连体仓库顶混凝土结构施工中, 每个库采用4根热轧Ⅰ45b工字钢梁作为操作平台的平台梁, 并利用叠合梁施工方法进行混凝土顶板浇筑, 平台钢梁可满足承载力和挠度变形的要求;通过模板支撑系统和钢管网片平台的可靠扣结, 可满足平台钢梁的平面外稳定性的要求。故采用无脚手架施工工艺进行库顶混凝土结构施工是可行的。

3施工工艺

施工工艺流程:库壁滑模时预留钢梁梁口、埋设预埋铁件→滑模机具拆除、钢梁吊装并焊接牢固、补浇梁口混凝土→组装操作平台→主梁支模、绑筋、浇筑主梁800 mm高混凝土→次梁、库顶板支模、绑筋→库顶板混凝土浇筑→模板体系及刚性承重平台拆除。

3.1 钢梁及构配件的加工制作

根据计算, 每个库中间最长的两根钢梁长12 238～12 296 mm (梁端封板与垂直断面有夹角) , 热轧Ⅰ45b定尺长度为9 m, 型钢接长采用45°对接焊缝, 在梁两端距端部500处焊吊环。梁底预埋件 (250×400 (mm) , 锚筋为4Φ14) 采用10 mm钢板制作, 中间留排气孔。按设计尺寸焊接操作吊篮。

3.2 操作平台的安装

根据库顶主梁尺寸, 本工程平台顶标高为33.500 m, 净空1.4 m。当滑模滑至32.950 m时, 按Ⅰ45b钢梁间距2.4 m在库壁放置水平预埋件 (钢梁支座) 并留设600×600 (mm) 的预留洞, 注意钢梁轴线方向与三连体库中轴方向垂直。滑模到顶后, 拆除圆仓中间的拉杆及中心环, 进行钢梁的吊装, 操作人员利用滑模装置的吊架完成钢梁的就位和焊接工作。待钢梁全部就位后, 拆除全部滑模装置, 在每个库内吊装两个半圆形的平台。平台悬空处, 用ϕ8的钢筋作为吊点, 焊接在滑摸支承杆上, 吊点间距1.2 m。两个半圆形预制平台安放好后用钢管扣结形成整体。图4为安装完成的操作平台。

3.3 库顶板梁板结构施工

为尽量减小施工荷载, 梁模板及底板模板全部采用木胶合板, 背楞采用5×10 (mm) 木方;为了加快混凝土的强度增长速度, 加快模板体系的周转, 混凝土配合比通过试验室试配, 掺加早强型外加剂。库顶板梁板结构施工按高空刚平台组装完成后按图纸尺寸进行测量放线, 用短钢管、扣件支梁底支承, 安梁底模板→绑扎①②③号主梁钢筋合主梁侧模并进行加固→浇筑800 mm高主梁混凝土。

在主梁先期混凝土养护的同时, 在操作平台上支顶板、次梁模板, 并按方案的要求留置施工洞→绑扎顶板钢筋→在试验室压主梁同条件养护试块, 测得主梁混凝土强度标准值, 通过上述计算及基本假设推定主梁先期混凝土构件的承载力→承载力满足要求后浇筑顶板混凝土并养护。

顶板混凝土浇筑过程前, 预先在钢梁上方拉紧水平钢丝, 在顶板混凝土浇筑过程中, 通过观察, 先期混凝土浇筑时, 钢梁跨中下挠3 mm, 顶板混凝土浇筑时钢梁跨中没有新的挠度增加, 表明操作平台具有较高的可靠性。

3.4 模板及操作平台的拆除

(1) 模板拆除前, 在试验室压主梁及板混凝土的同条件养护试块, 并结合现场回弹检测, 全部混凝土浇筑完7 d后, 强度满足规范规定的拆模要求。

(2) 施工人员从预留施工洞中进入操作平台上拆除模板及其它周转工具, 从施工洞运到库顶板上并用塔吊运至地面。拆除时应边拆除边倒运, 严禁在操作平台上堆积。

(3) 模板拆除完后, 从中间向施工预留洞方向依次拆除脚手板、钢管扣件等周转工具直到施工洞口处, 并从施工洞口及时向外运出, 拆除过程中, 操作人员必须系好安全带。

(4) 待两个半圆形平台板全部拆除后, 在Ⅰ45b钢梁两端分别放好焊制的吊篮。操作工人从库面下到吊篮中, 用手板葫芦通过吊环与预留孔上方搭设的钢管支撑架吊装紧固, 然后人工在吊篮内沿库壁割断钢梁。

(5) 钢梁切断后用手板葫芦将钢梁一端下放, 另一端静止, 待其达到呈垂直状态时, 用塔吊从预留洞口的一端将钢梁缓慢吊出。

(6) 钢梁全部拆除后, 用吊模的方法把预留洞封堵、浇筑混凝土。

4安全施工措施

(1) 各级管理人员认真学习《建筑施工高处作业安全技术规程》 (JGJ80-1991) 、《施工现场临时用电安全技术规程》 (JGJ46-1988) 、《建筑机械使用安全技术规程》 (JGJ33-2001) , 严格执行规范。

(2) 库顶施工处于高空作业, 项目部必须落实各级安全生产责任制, 施工管理人员必须按照方案的要求进行详细的施工技术交底和安全交底。

(3) 特殊工种的施工人员必须持证上岗, 如起重工、架子工、金属焊接等工种。施工前针对施工工艺进行班前培训, 确保操作人员熟悉全部工艺流程。

(4) 钢梁的吊装就位和拆除时, 现场操作人员必须听从塔吊指挥员地统一指挥, 确保各工序有条不紊地进行。

5经济效益分析

5.1 直接经济效益

筒仓库壁滑模施工完成后, 在预留梁口安装工字钢梁, 组装操作平台, 从而节省了平台下满堂红脚手架的搭拆工作, 大大节省了周转工具的用量, 相对于传统满堂脚手架工艺明显缩短了工期, 降低了施工成本。下面与传统工艺做一对比。

采用传统工艺施工, 搭拆满堂脚手架需用人工费用为6.0万元, 钢架管需要量为200 t, 使用期为35 d, 租赁费为3.65万元。

采用承重钢梁和叠合梁技术施工库顶板结构, 共需人工费0.5万元, 施工工期为15 d。搭设操作平台采用的工字钢梁在拆除后仍可用于正式工程。

采用新工艺可节约周转工具租赁费用约3.5万元, 人工费节约约4.5万元, 同时工程施工工期缩短20 d, 塔吊租赁费用节约0.7万元, 管理费用节约0.4万元, 共节约9.1万元, 具有明显的经济效益。

5.2 间接经济效益

采用三连体库顶混凝土结构无脚手架施工工艺, 能保证工程质量, 工期与传统工艺相比可提前20 d, 保证了整条生产线按期点火目标的实现。同时将搭拆满堂脚手架的高空作业转化为普通高度作业, 工作环境、劳动强度、工作效率得以较大提高, 工作安全能够得到更好保证。

6结论

由于采用了高空承重平台支模和叠合梁技术, 该水泥厂生产线的石灰石储存库库顶结构的施工周期得以缩短, 钢架管支撑一次投入量大大减少, 库顶结构浇筑顺利进行, 取得了较好的经济效益。

参考文献

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[2]Homes M., Hindson D, Structural behaviour of load bearing false-work.Proceedings of the Institution of Civil Engineers[J].Part1-Design&Cons-truction, 1979, 67 (2) :300-309.

[3]袁雪霞.建筑施工模板支撑体系可靠性研究[D].杭州:浙江大学, 2006.