超高層筏板鋼筋采用型鋼支撐施工技術(shù)

楊 俊 才

(陜西建工第一建設(shè)集團有限公司，陜西 西安 710068)

超高層筏板鋼筋采用型鋼支撐施工技術(shù)

楊 俊 才

(陜西建工第一建設(shè)集團有限公司，陜西 西安 710068)

以西安某超高層項目為例，論述了筏板基礎(chǔ)鋼筋安裝過程中存在的難點，提出了型鋼支撐施工方案，對型鋼支撐體系進行了計算設(shè)計，并闡述了其施工流程及工藝要點，實踐證明：該方案達到了項目進度加快、安全性提高、鋼筋安裝位置準(zhǔn)確的效果。

超高層，筏板鋼筋，型鋼支撐，焊接要求，施工要點

1 工程概況

西安某超高層項目，建筑面積217 618.86 m2，建筑高度217.3 m，地上46層，地下3層，結(jié)構(gòu)形式為鋼管混凝土柱鋼框架—鋼筋混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)；本工程基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，平面尺寸為76.5 m×69.1 m，見圖1。塔樓地下室底板基礎(chǔ)面積為5 342.07 m2，其中主塔樓核心筒部分基礎(chǔ)底板面積約4 263 m2,厚度為3 m。塔樓下非核心筒部位外南北兩側(cè)都為厚1.5 m的筏板基礎(chǔ)。局部電梯井厚度達到6.6 m。

2 工程難點分析與方案優(yōu)化

該工程筏板基礎(chǔ)施工體量大，工期要求緊，筏板鋼筋總用量為2 780 t，其中φ40鋼筋用量685 t，塔樓筏板配筋如圖2所示。建設(shè)方要求在28個工作日必須完成2 780 t鋼筋的直螺紋套絲加工及安裝，施工進度壓力非常大。

筏板基礎(chǔ)頂部及中部溫度分布鋼筋安裝是施工難點。按照傳統(tǒng)施工方法，不利之處有兩點：1)采用鋼筋支撐加工安裝周期過長，要保證穩(wěn)定性必須加大鋼筋規(guī)格，增加用鋼量及焊接量，且基坑深、鋼筋網(wǎng)密布，工人操作非常困難。在混凝土澆筑時承受動力荷載時系統(tǒng)易發(fā)生失穩(wěn)，安全性低。近年來因鋼筋支撐倒塌造成人員傷亡，給企業(yè)和家人造成過慘痛的教訓(xùn)。2)鋼管支撐剛度低，受動荷載影響鋼管易變形，扣件易松動，且鋼管會對筏板防水造成永久隱患，后期封堵處理成本大，隱患難以完全消除。

鑒于以上不利之處，該工程筏板鋼筋安裝采用型鋼支撐方案施工，這種做法的有利之處有三點：1)型鋼支撐現(xiàn)場焊接安裝采用流水施工，施工速度快。2)型鋼支撐剛度大，抵抗動荷載能力強，整體穩(wěn)定性好，能保證施工安全。3)型鋼支撐平整度好，鋼筋安裝平整，能保證施工質(zhì)量。

3 型鋼支撐體系設(shè)計

3.1 設(shè)計概況

本工程筏板底部鋼筋為φ40@150，分為三層雙向網(wǎng)片，墊塊承受荷載大，設(shè)計墊塊采用100 mm×100 mm×100 mm的C45混凝土試塊,間距2 000 mm×2 000 mm,經(jīng)強度驗算能夠滿足要求。

型鋼支撐材料選型根據(jù)筏板厚度不同而相應(yīng)變化，設(shè)計選材如下(見圖3)：1)筏板厚度大于3 m(電梯井處6.6 m)的支撐主梁采用[12.6槽鋼，立柱采用[10號槽鋼；2)筏板厚度為3 m的支撐主梁采用[12.6槽鋼，立柱采用[8號槽鋼。根據(jù)底板配筋設(shè)計，厚度為3 m筏板中部需附加一層φ14@200的雙向溫度分布鋼筋網(wǎng)片，此處中部需增加縱橫向附加支撐以滿足本層鋼筋的支撐要求。設(shè)計采用∠50×5角鋼縱橫向連接，間距2 000 mm×2 000 mm布置；3)筏板厚度為1.5 m的支撐主梁采用[10槽鋼，立柱選用[8號槽鋼;4)支撐頂部次梁采用∠50×5角鋼，立柱間距2 m×2 m，底部用一道∠50×5角鋼水平向縱橫加固，部分加深區(qū)域為兩道或者三道，并保證水平拉結(jié)桿步距不大于1.6 m；5)立柱斜向采用雙向每兩跨布置∠50×5角鋼連續(xù)斜撐做拉結(jié)，保證支撐側(cè)向穩(wěn)定。立柱底部采用120 mm×350 mm×14 mm鋼板做墊腳。

3.2 荷載信息

筏板厚度分別為1.5 m，3 m，6.6 m，型鋼支撐立柱高度為1.393 m，2.79 m，6.39 m，這里選取3 m厚度筏板計算為例，6.6 m及1.5 m厚度筏板結(jié)構(gòu)計算方法類似，這里不再計算。型鋼支撐主要支撐基礎(chǔ)底板的頂部鋼筋，頂部鋼筋設(shè)計為φ32@150。

型鋼支撐受力主要由頂部鋼筋的自重、機械設(shè)備、施工人員及澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載組成。根據(jù)GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，經(jīng)計算，頂部鋼筋自重為5.45 kN/m2，機械設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.15 kN/m2，施工人員荷載標(biāo)準(zhǔn)值為1.5 kN/m2。

3.3 2.79 m型鋼支撐驗算

本基坑工程2.79 m高鋼筋支撐立柱采用[10型鋼，主梁采用[12.6型鋼，斜撐采用∠50×5角鋼，以上型鋼材料均為Q235鋼材。立柱及主次梁水平間距均取為2 m。

支撐主梁的計算：

1)進行強度計算。選取支撐主梁三跨連續(xù)梁進行最大強度計算，這里需要計算的是支撐主梁所承受的支座最大彎矩和跨中最大彎矩，經(jīng)計算靜荷載q1=1.2×5.45×2.00=13.08 kN/m,活荷載q2=1.4×1.50×2.00+1.4×2.15×2.00=10.22 kN/m。依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)規(guī)范，支座最大彎矩值M1max=-0.10q1l2-0.117q2l2，計算得出M1max=-10.015 kN·m?？缰凶畲髲澗刂礛2max=0.08q1l2+0.10q2l2,計算得出M2max=-8.274 kN·m。三跨連續(xù)梁在均布荷載q1和活荷載q2的共同作用下的支座荷載組合及最大彎矩見圖4，跨中荷載組合及最大彎矩見圖5。

為簡化計算，這里選取彎矩最大值支座彎矩M1max=-10.015 kN·m進行強度驗算，依據(jù)公式：σ=M/W，得出結(jié)論σ=162.121 N/mm2，支撐主梁的計算強度小于205.00 N/mm2,滿足要求。

2)立柱穩(wěn)定性驗算。支撐局部受到澆筑混凝土?xí)r的沖擊荷載或受力較大時會突然的發(fā)生坍塌事故，這樣危險最大，為避免立柱整體失穩(wěn)保證結(jié)構(gòu)安全可靠,在這里需要驗算立柱的整體穩(wěn)定性，依據(jù)公式σ=N/(φA)≤[f]，計算得出σ=90.95 N/mm2；計算強度遠(yuǎn)小于[f]=205.00 N/mm2,滿足要求。

3)進行撓度計算。計算撓度的目的是在保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求下，主梁不要產(chǎn)生過大的變形，避免影響到結(jié)構(gòu)整體的安全性，這里主要計算跨中的最大撓度，計算公式為vmax=(0.677q1+0.990q2)l4/(100EI)，計算得出vmax=3.915 mm，遠(yuǎn)小于min(2 000/150,10)mm,能滿足要求。

4 型鋼支撐施工

4.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→定位放線→確定筏板底部鋼筋位置→安裝柱腳鋼板→放混凝土墊塊→安裝筏板底部鋼筋→搭設(shè)碗扣式滿堂架→安裝型鋼支撐立柱→安裝型鋼支撐主次梁→安裝底部拉結(jié)桿→安裝中部鋼筋附加撐→安裝雙向斜撐→監(jiān)理驗收→安裝筏板頂部鋼筋→拆除滿堂架→安裝筏板中部溫度筋→筏板鋼筋驗收。

4.2 型鋼支撐制作、焊接要求

型鋼支撐制作焊接的質(zhì)量會直接影響到結(jié)構(gòu)整體的質(zhì)量和安全，因此在施工中應(yīng)重點注意以下幾點：

1)型鋼進場前須檢查廠家提供的檢測報告、出廠合格證及尺寸規(guī)格，檢查合格后方可在工程上使用。2)支撐安裝采用焊接連接方式，焊接前型鋼須進行防銹處理。3)現(xiàn)場焊工應(yīng)持證上崗，穿專用工作服，持防護面罩，防止弧光輻射對人體的傷害。4)施工前由專業(yè)工長向焊工進行書面技術(shù)及安全交底并簽字。5)焊條質(zhì)量應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)有關(guān)規(guī)范和公司的相關(guān)焊接工藝評定，確定本工程焊條為J507,J506。6)焊縫焊完后，由專職質(zhì)量員進行焊縫外觀檢查。焊縫外觀質(zhì)量不得低于Ⅱ級,施工中易發(fā)生的焊接缺陷及其成因、處理方法如表1所示。

表1 焊縫缺陷成因與處理方法

4.3 型鋼支撐施工要點

1)筏板底部鋼筋綁扎完成后，按1 200 mm間距搭設(shè)碗扣滿堂架。2)槽鋼支撐主梁按2 000 mm間距通長放置，對接焊接牢靠。3)要嚴(yán)格控制主梁順直和平整度，應(yīng)由專職測量員進行控制，用鋼絲拉通線確保主梁安裝順直，用水準(zhǔn)儀測量相應(yīng)標(biāo)高確保平整度及標(biāo)高符合設(shè)計要求。4)型鋼框架安裝完成后，須隨后焊接底板拉結(jié)桿及縱橫斜撐以加強整體穩(wěn)定性。5)型鋼支撐安裝完成后須報監(jiān)理單位驗收，經(jīng)過監(jiān)理單位驗收確認(rèn)合格后方可拆除鋼管滿堂支撐，頂部鋼筋重量轉(zhuǎn)由型鋼支撐承擔(dān)。型鋼支撐安裝現(xiàn)場見圖6。

5 結(jié)語

隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展，超高層項目在國內(nèi)建設(shè)越來越普遍。在超厚超大筏板基礎(chǔ)施工中，鋼筋支撐采用型鋼支撐既能消除筏板防水隱患，又能加快施工進度，可提高整體的安全性。該工程按此方案的順利實施，說明可行性高、實用性強，能對類似項目施工提供經(jīng)驗。

[1] 柴 昶，宋曼華.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算[M].北京：機械工業(yè)出版社,2006.

[2] GB 50017—2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB 50009—2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[4] 建筑工程施工手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2012.

[5] 鄧鈁印.建筑材料實用手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[6] 史耀武.新編焊接數(shù)據(jù)資料手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.

On steel support construction technique of super-high-rise raft board reinforcement

Yang Juncai

(ShannxiConstructionEngineeringGroupCo.,theFirstBuilding,Xi’an710068,China)

Taking some super-high-rise program as the example, the paper indicates the difficulties in the installation process of the raft board foundation reinforcement, points out the steel support construction scheme, undertakes the calculation design of the steel support system, illustrates its construction procedure and craft points, and proves by the practice that the scheme accelerates the construction progress, improves the safety and has the accurate installation position of the reinforcement.

super-high-rise, raft board reinforcement, steel support, welding requirement, construction point

2015-02-26

楊俊才(1980- )，男，工程師，一級注冊建造師

1009-6825(2015)13-0066-03

TU974

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