江蘇鋼筋混凝土梁桁架結(jié)構(gòu)施工工法

鋼筋混凝土梁桁架結(jié)構(gòu)施工工法XX項目部XXXX一前言隨著建筑科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近20年來又推出了第五種結(jié)構(gòu)類型，即鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)。該種新型建筑結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了鋼材和混凝土的材料特性及優(yōu)點，按其組合方式又可分為：鋼管—混凝土結(jié)構(gòu)、鋼—混凝土組合粱、外包鋼組合結(jié)構(gòu)和勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等四種。它們的共同特點是：施工簡便、工期短、結(jié)構(gòu)性能好且大大節(jié)約建筑材料。勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兼有鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點，如承載力強、抗震性能好和施工速度快等，特別是鋼結(jié)構(gòu)骨架本身可以承擔施工荷載，可以取消施工中的支撐體系，簡化模板結(jié)構(gòu)，從而能縮短工期，獲得較大的經(jīng)濟效益。XX南擴工程造型新穎別致，外形為三個疊起的“方盒子”。住院部東出入口、西出入口和北側(cè)水文景觀上方6~7層主體結(jié)構(gòu)內(nèi)采用鋼筋混凝土桁架梁結(jié)構(gòu)，托起上部的“盒子”。桁架梁三處總計11根，高度7.5m，最大跨度39m、最高安裝高度為28.55m，單榀最大重量207噸。桁架上下弦由鋼筋混凝土梁內(nèi)包裹工字鋼組成，中間斜腹桿外露。無論在跨度覆蓋空間和使用功能上都具有極大的優(yōu)越性和競爭性。二工法特點由于本工程出入口設(shè)計采用一般公共建筑大跨度、大空間的特點，與以往工程不同的是出入口高5至6層，高達17m~23m，兩頭采用獨立勁性柱為支撐點。整個轉(zhuǎn)換層桁架梁系統(tǒng)及其上的8層荷載全部靠獨立勁性柱承擔及平衡，對結(jié)構(gòu)整體撓度及安裝要求非常高。根據(jù)工程現(xiàn)場實際情況，構(gòu)件的吊裝、焊接變形控制以及工期緊是本工程最大的難點。材料吊裝方面，由于塔吊覆蓋范圍和場地的限制，桁架的大部分節(jié)點，塔吊無法直接吊裝，因此該部分型鋼節(jié)點采用塔吊和汽車吊配合垂直吊運，在樓層或安裝平臺上水平移動，安裝考慮采用塔吊、汽車吊和三腳架三種形式組合吊裝；鋼結(jié)構(gòu)安裝施工和焊接質(zhì)量直接影響到本工程的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，因此施工中控制鋼結(jié)構(gòu)的安裝和焊接質(zhì)量顯得尤為重要。桁架梁外包鋼筋混凝土，由于梁的截面比較大，最大達到900×1500，螺桿無法對穿，故需要采取模板加固措施，確保桁架梁在混凝土澆筑后不爆模、不變形；由于桁架梁的上下都有勁性柱連接，故采用電腦放樣，確保鋼筋制安，既滿足規(guī)范和設(shè)計要求，又便于施工，更要方便混凝土的澆筑。以上問題一旦處理不好，既可能影響施工的進度、導(dǎo)致工程事故的發(fā)生，還會增加工程的施工成本。采用合理的施工措施，不僅可以滿足設(shè)計要求，同時增加了安全系數(shù)，可大幅度加快施工進度，縮短施工工期，也給企業(yè)創(chuàng)造了效益。三適用范圍鋼筋混凝土梁桁架結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于超高建筑轉(zhuǎn)換層以及大跨度、大空間的醫(yī)療公共建筑、工業(yè)廠房等大型建筑。四工藝原理本工法的工藝原理是利用勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點：承載力強、抗震性能好和施工速度快等，特別是鋼結(jié)構(gòu)骨架本身可以承擔施工荷載，以達到取消施工中的支撐體系，簡化模板結(jié)構(gòu)等目的，從而能縮短工期，獲得較大的經(jīng)濟效益。五施工工藝及操作要點(一)工藝流程方案策劃圖紙深化（分段編號、節(jié)點深化）鋼桁架構(gòu)件廠間分節(jié)制作構(gòu)件運輸進場驗收搭設(shè)操作平臺測量放線定位安裝（散件拼裝）高強螺栓連接測量校正螺栓終擰焊接綁扎鋼筋支模板澆砼。(二)施工方法1方案策劃由于建筑面積大，地處城市正中心，四周緊靠交通要道，施工場地非常狹窄等原因，綜合考慮塔吊的吊裝能力，對東入口、西入口及北側(cè)三處桁架制定專項吊裝方案：東入口：緊鄰中山路，汽車吊無法進入，但2#塔吊較近，因此根據(jù)2#塔吊的起吊能力分段吊裝HJ3和HJ4。西入口：桁架數(shù)量最多，共7榀，安裝范圍較廣，HJ5北側(cè)及HJ10、HJ11離塔吊較遠，因此用塔吊吊裝HJ5~HJ9及HJ10、HJ11較輕構(gòu)件，由汽車吊配合吊裝較重較大構(gòu)件。北側(cè)景觀處：北側(cè)為XX老建筑，東側(cè)為地鐵，汽車吊無法進入安裝，且6#塔吊離桁架安裝位置較遠，加上此處2榀桁架跨度最大（凈跨長39米，總長54.6米），安裝難度最大，經(jīng)多次商討研究決定采用三角架吊裝方案，塔吊配合吊裝較輕和較小構(gòu)件。三角架吊裝示意圖：2圖紙節(jié)點深化根據(jù)現(xiàn)場條件及吊裝設(shè)備情況，將重大的鋼桁架結(jié)構(gòu)進行分段，并對每件構(gòu)件進行詳細的編號標注，由鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)公司進行節(jié)點細化設(shè)計，以滿足現(xiàn)場安裝要求。3分段桁架構(gòu)件制作加工由專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)制作公司按深化圖紙，采用流水作業(yè)、專用工裝設(shè)備集中進行節(jié)點和桿件、構(gòu)件的加工制作，以單件的形式按編號專車運到工地進行拼裝。4鋼構(gòu)件吊裝安裝操作平臺（高支模）：構(gòu)件安裝前要有固定牢靠的操作平臺，采用高支模腳手架，控制標高，架頂滿鋪鋼板，局部同步設(shè)置鋼格構(gòu)柱作為三角架支撐點，配合塔吊便捷的安裝構(gòu)件，同時也為后續(xù)桁架梁及樓板支模提供腳手架體系：鋼桁架構(gòu)件安裝平臺高支模（2）桁架吊裝部署：桁架安裝順序及吊裝平面示意圖現(xiàn)場采用塔吊及汽車吊配合使用吊裝桁架構(gòu)件，汽車吊主要負責吊裝桁架上下弦與柱子連接的重且大的節(jié)點構(gòu)件，塔吊則吊裝剩下的所有節(jié)點構(gòu)件，采用此分節(jié)散拼的方法，可以節(jié)省大量汽車吊臺班費用或桁架整體提升安裝的提升機械設(shè)備相關(guān)的成本費用，同時也使鋼結(jié)構(gòu)安裝變的簡單、容易、安全且可行。（3）鋼桁架安裝順序及方法：桁架安裝分節(jié)編號及安裝順序示意圖一榀桁架，先安裝與柱子連接的下弦節(jié)點，再安裝下弦桿件，待下弦桿件全部安裝完成后，澆筑樓層混凝土，再安裝與柱子連接的上弦節(jié)點，后安裝斜腹桿和豎腹桿，最后再安裝上弦節(jié)點，使桁架合攏，澆筑混凝土，如果桁架上下弦全部安裝完成后分層澆筑混凝土，鋼結(jié)構(gòu)桁架整體變形和位移較大，難以控制安裝質(zhì)量，本工程采用的安裝順序及方法可有效減小和避免鋼結(jié)構(gòu)整體變形和安裝偏差，滿足施工質(zhì)量及規(guī)范要求，達到較好的效果。（4）定位連接：桁架分段吊裝到位后，用高強螺栓連接，初凝后，測量校正，待安裝質(zhì)量達到規(guī)范要求后，終擰高強螺栓。（5）焊接。5鋼筋綁扎桁架梁的原有箍筋形式是穿過鋼結(jié)構(gòu)柱體的閉合箍筋，既影響鋼結(jié)構(gòu)性能，又不便于施工，更會延長施工工期，是一種不合理的形式。經(jīng)過與設(shè)計的協(xié)商及討論，對箍筋形式進行改進，改進后的箍筋形式為“V”形箍筋和“口”形箍筋，不影響鋼結(jié)構(gòu)，且方便鋼筋的施工，縮短施工工期。6模板支模桁架梁截面大（900*1500），且梁配筋較大，因此模板支模加固難度大大增加，采用普通的支模加固方法很容易造成漲模、跑模等問題，經(jīng)研究討論，制定如下有效的支模方法：桁架梁模板支模示意圖將穿梁拉桿端部做成90°彎鉤與桁架梁腹板搭接雙面焊，此做法可有效改善直接點焊不牢的的現(xiàn)象，拉桿分三排間距500mm均勻焊在梁上，保證模板支模的牢靠穩(wěn)固，同時在拉桿上按尺寸焊接梁側(cè)模定位筋，保證梁位置準確，不跑模、漲模，達到高標準的質(zhì)量要求。7混凝土澆筑因考慮到鋼梁翼板與側(cè)模之間縫隙較小，勁性結(jié)構(gòu)截面較大（1300×500、1500*500），加之鋼筋多且密（梁上部多達10根32的鋼筋），尤其在梁柱節(jié)點處想澆注密實更加困難。為避免砼澆注出現(xiàn)蜂窩、孔洞等質(zhì)量事故，我們特采取以下措施：（1）采用細石砼澆注，備用30mm、50mm兩種直徑振搗棒振搗。（2）澆注時先澆注鋼梁一側(cè)，振搗將砼從梁底流至另一側(cè)并向上返至下翼板以上10cm以上后，開始從另一側(cè)澆注，從而保證下翼板下部砼密實。（3）砼坍落度適當放大，保證砼易流動。（4）梁下派人使用手錘敲擊檢查，發(fā)現(xiàn)有不實的地方及時與上部振搗人員溝通，保證振搗密實。通過采用以上辦法，很好的解決了梁底砼澆筑不實、蜂窩、孔洞等質(zhì)量問題，拆模后的外觀質(zhì)量非常好，能夠達到清水混凝土的表觀要求。六勞動組織鋼結(jié)構(gòu)安裝工程由上海寶冶建筑技術(shù)經(jīng)營公司負責安裝，該公司先后參與了“國家體育場”、“德基廣場”等大型鋼結(jié)構(gòu)工程的施工，具有合格的、經(jīng)驗豐富的焊工、測量和安裝人員，并參與相關(guān)的工藝評定，達到完成本工程焊接所需要的水平，公司將加強組織管理，確保本工程質(zhì)量符合規(guī)范和設(shè)計要求?，F(xiàn)場施工勞動力安排計劃表表3-1工種人數(shù)工種人數(shù)工種人數(shù)管理人員8吊車司機4電焊工16測量工6起重工20架子工8普工9探傷工2電工2合計75人七機械設(shè)備安裝設(shè)備配置：綜合考慮本工程的結(jié)構(gòu)特點、塔吊的位置、與土建交叉施工等各種因素進行配置。機械設(shè)備配置一覽表表3-2序號設(shè)備名稱規(guī)格/型號能力單位數(shù)量主要用途安裝設(shè)備1塔吊651710t臺2構(gòu)件進場卸車、構(gòu)構(gòu)件安裝2塔吊QTZ808t臺2構(gòu)件進場卸車、構(gòu)構(gòu)件安裝3塔吊QTZ402t臺1構(gòu)件進場卸車、構(gòu)構(gòu)件安裝4汽車吊QY130130t臺1配合吊裝。5直流電焊機AX7-630630A臺4焊縫返修6直流電焊機AX7-400400A臺16構(gòu)件安裝焊接7CO2焊機YM400400A臺16構(gòu)件安裝焊接8烘箱ZRJ1502KW臺4焊接材料烘烤9超聲探傷儀CTS-26臺2構(gòu)件探傷10全站儀TOPCON臺4測量專用11水準儀AL-M4臺2測量專用12力矩扳手1000N·M臺6高強螺栓初擰、終終擰檢測八質(zhì)量要求(一)焊縫及安裝質(zhì)量要求鋼結(jié)構(gòu)桁架施工及焊縫質(zhì)量均應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50205-2001)的要求。(二)焊縫無損檢測要求1超聲波探傷范圍比例(UT)I級焊縫100%II級焊縫20%III級焊縫外觀檢查2探傷標準超聲波探傷按GB11345-89要求檢驗，焊縫評定等級為BII級；3放線、測量定位的規(guī)范、標準《工程測量規(guī)范》(GB50026-2007)《建筑變形測量規(guī)程》(JGJ/T8-2007)《工程測量基本術(shù)語標準》(GB50228-96)九安全措施（一）在職工中牢牢樹立起安全第一的思想，認識到安全生產(chǎn)，文明施工的重要性，做到每天班前教育，班前總結(jié)，班前檢查，嚴格執(zhí)行安全生產(chǎn)三級教育。（二）進入施工現(xiàn)場必須戴安全帽，2米以上高空作業(yè)必須佩帶安全帶。（三）吊裝前起重指揮要仔細檢查吊具是否符合規(guī)格要求，是否有損傷，所有起重指揮及操作人員必須持證上崗。（四）高空作業(yè)人員嚴禁帶病作業(yè)，施工現(xiàn)場禁止酒后作業(yè)，低溫天氣做好防冬保溫工作。（五）風力超過6級或雷雨時應(yīng)禁止吊裝，夜間吊裝必須保證足夠的照明，構(gòu)件不得懸空過夜。（六）氧氣、乙炔、油漆等易爆、易燃物品，應(yīng)妥善保管，嚴禁在附近明火作業(yè)，嚴禁吸煙。（七）焊接平臺上應(yīng)作好防火措施，防止火花飛濺。十效益分析以下以北側(cè)水文景觀勁性結(jié)構(gòu)桁架梁（HJ1、HJ2）為例，兩榀桁架，共包括8根立柱、44根弦桿、24根斜腹桿，標高為21.250m至28.550m；HJ1跨度最大，為39m，重量為134.8T，屬于安裝難度最大的一榀，現(xiàn)以HJ1為主對比方案如下：方案A：桁架梁在地面拼裝，然后用汽車吊或塔吊或提升機整體吊裝。方案B：桁架梁分段編號，運至安裝位置后采用電動葫蘆、三角架、塔吊等吊裝設(shè)備散件高空拼裝焊接。（一）技術(shù)效益1工期方案A：采用整體吊裝，待桁架梁拼裝完成后，再用汽車吊或大型提升設(shè)備安裝，然后進行后續(xù)結(jié)構(gòu)施工，既影響進度又加大施工難度，導(dǎo)致工期至少增加60天左右。方案B：采用三角架及塔吊相配合，鋼結(jié)構(gòu)散件高空拼裝的施工方法，桁架與結(jié)構(gòu)間設(shè)置后澆帶，既不影響結(jié)構(gòu)部分正常施工，又有充分時間分配給鋼結(jié)構(gòu)桁架部分的同時施工，可節(jié)約至少2~3個月的施工工期。2技術(shù)可行性方案A：整體吊裝對于現(xiàn)場實際，幾乎不可能實現(xiàn)，HJ1、HJ2所在的北側(cè)臨近XX老建筑，汽車吊等無法進入，HJ3、HJ4緊靠中山路汽車吊也不能進入吊裝，而HJ5~HJ11靠近天津路，上空有高壓線，也行不通。方案B：采用三角架吊裝工藝，配合塔吊，按設(shè)備能力現(xiàn)場分節(jié)安裝，方便靈活，且便于施工，十分切合現(xiàn)場實際。（二）經(jīng)濟效益方案A：采用整體吊裝需租用汽車吊臺班時間約50工作日，12000元/每日計價，共需臺班費用約60萬元；汽車吊通道加固材料費用：鋼管或鋼格構(gòu)柱及碗扣架折合需至少50萬元；耗費人工約需10人，20日/每人，人工單價按100元/日計算，共需10*20*100=2萬元。方案B：高空散拼可縮短施工工期，按1萬元/天的費用支出計算，共計可節(jié)約90*1=90萬元的成本費用開支。綜上所述，做出評價如下：方案A：采用此方案合計費用支出為112萬元，耽誤工期60天，工期損失至少約60萬元，且施工難度大。方案B：對比方案A，此方案可節(jié)省112+60=172萬元，工期提前90天，帶來至少90萬元的利潤（按1萬元/天的費用總支出計算），總計可優(yōu)化成本172+90=262萬元，相當可觀