鋼板剪力墻及巨型柱模板設(shè)計(jì)

□文/柯子平 裴鴻斌 陳學(xué)光 干海申 劉鵬 崔愛珍

鋼板剪力墻及巨型柱模板設(shè)計(jì)

□文/柯子平 裴鴻斌 陳學(xué)光 干海申 劉鵬 崔愛珍

天津周大福金融中心工程塔樓地下室核心簡鋼板剪力墻及巨柱截面尺寸大且受鋼管柱、鋼骨柱、鋼板等鋼構(gòu)件影響，模板加固難度大，節(jié)點(diǎn)處理復(fù)雜。文章從模板的選型、對拉螺栓設(shè)計(jì)及布置等方面介紹了塔樓地下鋼板剪力墻、巨柱等豎向大截面構(gòu)件模板施工工藝。

鋼板；剪力墻；巨型柱；模板

隨著超高層建筑興起，大截面型鋼混凝土結(jié)構(gòu)已屢見不鮮，受混凝土結(jié)構(gòu)中鋼骨、鋼板等鋼結(jié)構(gòu)的影響，此類混凝土結(jié)構(gòu)的模板加固往往不能按照常規(guī)模板加固工藝進(jìn)行施工。

目前國內(nèi)巨型型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工采用定型鋼模板施工工藝較多，但鋼模板購置一次性投入大，成本較高，必須加速周轉(zhuǎn)，增加使用次數(shù)，才能降低成本。

天津周大福金融中心塔樓地下室結(jié)構(gòu)施工存在工期緊、豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)有型鋼且截面大、模板需求量大、周轉(zhuǎn)次數(shù)少、冬季施工等特點(diǎn)，豎向結(jié)構(gòu)若采用鋼模板，一次性費(fèi)用投入相對較大，鑒于上述原因塔樓地下室模板施工將采用改進(jìn)的“散支散拆”模板體系，充分發(fā)揮“散支散拆”模板體系的方便及靈活性并對關(guān)鏈工藝和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，以降低施工操作難度，提高工作效率，確保施工質(zhì)量。

1　工程概況

天津周大福金融中心為超高層大型城市商業(yè)綜合體，建筑高度530 m，總建筑面積39萬m2，地下面積98 370 m2，由4層地下室，5層裙樓和100層塔樓組成。

1）塔樓地下室層高較大，最高達(dá)到5.7 m且剪力墻及框架柱結(jié)構(gòu)截面巨大，如何保證地下室巨型組合柱的施工質(zhì)量將成為塔樓模板工程施工的難點(diǎn)。

2）塔樓四角巨型墻、核心筒剪力墻及外框柱均為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，受剪力墻內(nèi)鋼管以及鋼板的影響對拉螺栓不能穿過對墻體形成對拉，而且墻柱內(nèi)鋼筋密集，模板對拉螺栓設(shè)置成為又一難點(diǎn)。

2　模板方案設(shè)計(jì)

2.1結(jié)合剪力墻鋼板過灰孔進(jìn)行對拉螺栓設(shè)計(jì)與布置

塔樓地下室剪力墻為鋼板剪力墻，模板加固時(shí)對拉螺栓無法穿過形成對拉，給模板加固造成困難。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，核心筒剪力墻鋼板設(shè)計(jì)有直徑150 mm，間距1 000 mm×1 000 mm的混凝土過灰孔，因此首先通過利用過灰孔進(jìn)行對拉螺栓的布置，與鋼構(gòu)深化設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)并結(jié)合鋼板深化圖紙對過灰孔進(jìn)行局部微調(diào)使過灰孔得到充分利用，見圖1。豎向結(jié)構(gòu)陰角處過灰孔不能滿足加固要求的情況下，在鋼板上增加一排（列）直徑60 mm螺栓孔，確保模板體系滿足受力要求。

圖1　結(jié)合對拉螺栓布置原則進(jìn)行過灰孔深化

2.2對拉螺栓設(shè)計(jì)與螺桿類型的選擇

結(jié)合鋼板過灰孔深化圖紙進(jìn)行螺栓孔深化，初步確定螺栓孔的水平間距為1 000 mm，豎向間距為1 000 mm，按照此間距普通對拉螺栓強(qiáng)度將無法滿足抗拉強(qiáng)度，因此為減少對剪力墻鋼板開洞，塔樓地下室模板將采用高強(qiáng)對拉螺栓。

經(jīng)過計(jì)算受力最大的螺栓達(dá)到100 kN左右，采用M20高強(qiáng)對拉螺栓（Ntb=150 kN）在此過灰孔間距下完全可以滿足模板加固的要求。

通過利用過灰孔進(jìn)行對拉螺栓布置解決塔樓地下室核心筒鋼板剪力墻螺栓設(shè)置難題。

2.3模板螺桿接駁器設(shè)計(jì)

塔樓地下室角部巨型剪力墻，受內(nèi)部鋼管、鋼骨阻擋影響，對拉螺栓不能按常規(guī)情況設(shè)置，首先考慮避開鋼骨設(shè)置對拉螺栓，如無法避開或避開困難時(shí)，在鋼骨上焊接對拉螺桿接駁器，與高強(qiáng)螺桿進(jìn)行機(jī)械連接，通過此方法對模板進(jìn)行拉結(jié)加固。

1）接駁器機(jī)械連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)。接駁器與螺桿需配套，確保高強(qiáng)螺桿與套筒絲扣完全吻合，避免螺桿與套筒不配套影響機(jī)械連接強(qiáng)度，接駁器長度需滿足機(jī)械連接的抗拉強(qiáng)度。

2）接駁器焊接強(qiáng)度設(shè)計(jì)。接駁器與鋼管柱（鋼骨柱）焊接，接縫抗拉強(qiáng)度要求高，經(jīng)過計(jì)算接駁器需采用坡口設(shè)計(jì)，增加焊接的有效截面積，接駁器鋼材需為Q345B及以上材質(zhì)且接駁器必須具有較好的可焊性，避免焊接后變形，造成螺桿不能擰入接駁器。

接駁器機(jī)械連接抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度、接駁器與鋼柱（鋼骨）焊接設(shè)計(jì)強(qiáng)度不能低于高強(qiáng)螺栓抗拉強(qiáng)度。可焊套筒長度、倒角尺寸、倒角底徑、絲牙深度等具體參數(shù)以及與鋼板焊接的坡口、焊縫尺寸由材料廠家試驗(yàn)自行確定，提供正式的書面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.4確定模板加固體系

采用如下材料對塔樓地下室鋼板剪力墻及巨柱進(jìn)行加固采用的材料見表1。

表1　模板加固體系材料

2.5模板加固體系節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

1）豎向結(jié)構(gòu)陽角加固設(shè)計(jì)。針對塔樓地下室截面尺寸過大，墻體、結(jié)構(gòu)柱等豎向結(jié)構(gòu)，常規(guī)方法對拉螺桿長度過長，難以保障拉結(jié)緊固強(qiáng)度。對此進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過豎向結(jié)構(gòu)陽角斜拉的原理對豎向結(jié)構(gòu)角部進(jìn)行加固，見圖2。此方法同時(shí)也解決了核心筒剪力墻角部加固難題。

圖2　優(yōu)化前后巨型柱角部對拉螺栓加固方法

根據(jù)現(xiàn)場材料情況，槽鋼加工切割之后會產(chǎn)生一定量的短廢槽鋼，為提高現(xiàn)場槽鋼的利用率，現(xiàn)場將利用短廢槽鋼進(jìn)行角部節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，角部節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)加工制做流程見圖3。

圖3　短廢槽鋼加工流程

2）豎向結(jié)構(gòu)陰角設(shè)計(jì)。核心筒豎向結(jié)構(gòu)陰角部位采用槽鋼進(jìn)行定型加工，以確保陰角部位混凝土成型質(zhì)量。

3）主龍骨槽鋼分段連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。為確保雙槽鋼主龍骨加固時(shí)可操作性，避免雙槽鋼過長、重量過大造成工人施工的不便，對雙槽鋼主龍骨進(jìn)行分段定型加工，每段長度為2 m。各段槽鋼端頭焊接開洞鋼板，通過高強(qiáng)螺栓進(jìn)行緊固，對于豎向結(jié)構(gòu)下端三道槽鋼連接部位增加一段槽鋼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。各連接端頭部位豎向應(yīng)錯(cuò)開，避免接頭在同一截面上，見圖4。

圖4　分段槽鋼連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

4）剪力墻穿墻洞口處模板設(shè)計(jì)。在剪力墻混凝土澆筑過程中，穿墻洞口底部混凝土澆筑難以保證其密實(shí)且無法振搗，若在洞口底部支模時(shí)設(shè)置排氣孔，則會有混凝土溢出，浪費(fèi)材料且后期處理較為困難。

為確保核心筒剪力墻處混凝土施工質(zhì)量在剪力墻洞口支設(shè)模板時(shí)，在模板頂部和底部之間設(shè)置DN150 mmPVC管，根據(jù)洞口長度、寬度決定澆筑導(dǎo)管數(shù)量，每根導(dǎo)管負(fù)責(zé)半徑為500 mm范圍內(nèi)混凝土澆筑且振搗棒可通過導(dǎo)管對洞口底部混凝土進(jìn)行振搗，進(jìn)一步保證混凝土質(zhì)量，見圖5。

圖5　穿墻洞口模板+串筒設(shè)計(jì)

5）接駁器位置對拉螺栓保護(hù)套設(shè)計(jì)。由于結(jié)構(gòu)中鋼骨及鋼板的影響，在這些位置設(shè)置對拉螺桿接駁器，通過螺桿與接駁器（可焊接套筒）機(jī)械連接的方式對模板進(jìn)行加固。為避免螺桿機(jī)械連接端頭處污染造成后期螺桿取出困難或取出后不能擰入接駁器等問題，采用不同直徑的PVC管及相應(yīng)特殊加工制作的塑料堵頭組成如下圖所示螺桿特殊保護(hù)裝置，確保對拉螺栓的循環(huán)利用，也有效防止了螺栓孔漏漿的問題。

3　實(shí)施效果檢查

混凝土澆筑完畢，拆模后現(xiàn)場檢查，剪力墻和巨柱混凝土觀感質(zhì)量好，墻體表面無裂縫，無蜂窩麻面，陰陽角方正順直，垂直度、表面平整度、接縫高低差均在規(guī)范允許偏差范圍內(nèi)，施工質(zhì)量整體提高。

4　模板施工體系創(chuàng)新點(diǎn)

1）鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)技術(shù)。鋼板墻過灰孔深化設(shè)計(jì)過程中充分結(jié)合螺栓孔布置圖，進(jìn)行局部微調(diào)確保了模板加固的要求，避免增加剪力墻鋼板開孔數(shù)量，減少了后期鋼板加工補(bǔ)強(qiáng)措施的工作量，同時(shí)φ150 mm的過灰孔為現(xiàn)場模板施工提供了便利，有效減少了螺栓與密集鋼筋的碰撞，提高了施工效率，有利于塔樓地下室節(jié)點(diǎn)工期的實(shí)現(xiàn)。

2）高強(qiáng)鋼材應(yīng)用技術(shù)。塔樓地下室工程中使用的高強(qiáng)對拉螺栓及相應(yīng)配套的接駁器、螺母的材質(zhì)為Q345B，與常規(guī)螺栓加固所采用間距相比，螺桿間距增大接近2倍且滿足加固要求，減少相當(dāng)一部分加固工作量且較少剪力墻螺栓孔數(shù)量更有利于提高混凝土表觀質(zhì)量。

3）高強(qiáng)對拉螺栓機(jī)械連接及可焊接套筒應(yīng)用技術(shù)。通過合理利用接駁器焊接及機(jī)械連接的原理解決塔樓地下室模板對拉螺栓不能按常規(guī)情況設(shè)置，模板加固難的問題，而且確保了高強(qiáng)對拉螺桿的回收利用。

4）綠色施工技術(shù)。塔樓地下室在進(jìn)行長槽鋼加工時(shí)候會產(chǎn)生一定短廢槽鋼，在進(jìn)行角部斜拉節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮短廢槽鋼，利用短廢槽鋼進(jìn)行兩次切割后形成三角槽鋼與槽鋼進(jìn)行焊接定型化加工，提供了材料的利用率，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。

5　結(jié)語

天津周大福金融中心項(xiàng)目塔樓地下豎向結(jié)構(gòu)模板施工過程采用木模板+槽鋼主龍骨、高強(qiáng)螺桿、可焊接螺桿套筒、陽角斜拉裝置等多項(xiàng)技術(shù)措施，降低了鋼板剪力墻、巨柱等大截面豎向構(gòu)件模板的施工難度并提高了施工質(zhì)量和施工效率。

［1］ 江正榮.建筑施工計(jì)算手冊［M］.3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［2］ JGJ 74—2003，建筑工程大模板技術(shù)規(guī)程［S］.

□裴鴻斌、陳學(xué)光、于海申、劉鵬、崖愛珍/中國建筑第八工程局有限公司天津分公司。

TU398+.2

C

1OO8-3197（2O16）O1-16-O3

2O15-11-O5

柯子平/男，1989年出生，助理工程師，中國建筑第八工程局有限公司天津分公司，從事工程技術(shù)營理工作。

□DOI編碼：1O.3969/j.issn.1OO8-3197.2O16.O1.OO6