鋼筋混凝土內(nèi)支撐替代地下室結(jié)構(gòu)柱的可行性分析及其施工技術(shù)

徐小勇 唐 凱 王志龍

江西建工第二建筑有限責(zé)任公司 江西 南昌 330001

1 工程概況

江西建工第二建筑有限責(zé)任公司研發(fā)中心工程位于江西省南昌市，地下2層，地上20層，地下室長(zhǎng)76.8 m，寬69.5 m，地下室結(jié)構(gòu)體系為框架結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)體系為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)防烈度為6度，耐火等級(jí)1級(jí)；地下室混凝土抗?jié)B等級(jí)為P8，地下室防水等級(jí)1級(jí)。地下2層層高為4.2 m，地下1層層高為3.9 m，頂板標(biāo)高為－2.10 m。

基坑為矩形，鋼筋混凝土內(nèi)支撐分布于四角，桿件中心標(biāo)高為－4.00 m。

2 技術(shù)方案

2.1 方案概述

首先選定地下室結(jié)構(gòu)柱及鋼筋混凝土內(nèi)支撐段，于鋼筋混凝土內(nèi)支撐澆筑時(shí)埋設(shè)連接件，地下室施工階段于選定地下室結(jié)構(gòu)柱位置處預(yù)埋連接件，之后對(duì)鋼筋混凝土內(nèi)支撐進(jìn)行切割并鑿除端部混凝土，露出錨固鋼筋，作為替代柱替代選定的地下室結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行安裝，柱底部采用焊接連接，上部與頂板結(jié)構(gòu)整體澆筑。

2.2 對(duì)象選型

施工前，根據(jù)鋼筋混凝土內(nèi)支撐設(shè)計(jì)及地下室結(jié)構(gòu)，選定地下室結(jié)構(gòu)柱及鋼筋混凝土內(nèi)支撐段（圖1）。

2.2.1 ?選擇要求

1）鋼筋混凝土內(nèi)支撐段截面尺寸應(yīng)與地下室結(jié)構(gòu)柱相同。

圖1 鋼筋混凝土內(nèi)支撐平面示意

2）鋼筋混凝土內(nèi)支撐段縱向受力配筋面積應(yīng)大于地下室結(jié)構(gòu)柱縱向受力配筋面積。

3）鋼筋混凝土內(nèi)支撐段混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與地下室結(jié)構(gòu)柱相同。

4）選擇地下室結(jié)構(gòu)柱時(shí)，應(yīng)選用純地下室的結(jié)構(gòu)柱，且應(yīng)選擇中柱。

5）選擇鋼筋混凝土內(nèi)支撐段時(shí)，應(yīng)根據(jù)地下室層高、梁高及錨固鋼筋長(zhǎng)度確定允許最小長(zhǎng)度（h1＋h2）。

2.2.2 ?工程選型

1）工程中所選擇的地下室結(jié)構(gòu)柱為地下1層柱KZ1（圖2），設(shè)計(jì)為C35混凝土，HRB400級(jí)鋼筋。

2）工程中所選擇鋼筋混凝土內(nèi)支撐段LXL（圖3），設(shè)計(jì)為C35混凝土，HRB400級(jí)鋼筋。

2.3 安裝大樣

1）預(yù)埋件連接采用角焊縫焊接，焊條采用E43型焊條，焊腳尺寸10 mm，長(zhǎng)度由計(jì)算確定。

2）鋼筋混凝土內(nèi)支撐段長(zhǎng)度h1為選定位置層高減去梁高，錨固鋼筋長(zhǎng)度h2應(yīng)滿足柱頂部錨固長(zhǎng)度要求，以便與地下室頂板進(jìn)行整體澆筑。本工程中為頂板梁高加12d（d為鋼筋直徑）并減去板面保護(hù)層厚度（圖4）。

圖2 地下室結(jié)構(gòu)柱截面

圖3 鋼筋混凝土內(nèi)支撐段截面

圖4 柱安裝剖面示意

3）鋼筋混凝土內(nèi)支撐段兩端均設(shè)置箍筋加密，加密區(qū)長(zhǎng)度及配筋應(yīng)與選定地下室結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì)相同。

2.4 預(yù)埋件大樣

預(yù)埋鐵件采用Q235級(jí)鋼，焊接采用角焊縫焊接，焊條采用E43型焊條，焊腳尺寸8 mm（圖5、圖6）。①號(hào)預(yù)埋件中，中心孔洞直徑d宜取250～300 mm。

圖5 ①號(hào)預(yù)埋件大樣

圖6 ②號(hào)預(yù)埋件大樣

3 可行性分析

鋼筋混凝土內(nèi)支撐為壓彎構(gòu)件，而地下室結(jié)構(gòu)柱同樣為壓彎構(gòu)件，故切割鋼筋混凝土內(nèi)支撐段作為柱構(gòu)件替代地下室結(jié)構(gòu)柱，理論上可行。

由于所選擇的鋼筋混凝土內(nèi)支撐截面尺寸與所替代的地下室結(jié)構(gòu)柱截面尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)均相同，且縱向受力筋配筋面積大于地下室結(jié)構(gòu)柱配筋面積，故可不對(duì)其抗壓承載力進(jìn)行計(jì)算。

為了降低鋼筋混凝土內(nèi)支撐替代地下室結(jié)構(gòu)柱對(duì)上部結(jié)構(gòu)及外墻造成的影響，故選擇地下1層純地下室結(jié)構(gòu)柱，且應(yīng)選擇中柱。

按選定的結(jié)構(gòu)柱箍筋加密設(shè)計(jì)于內(nèi)支撐兩端作箍筋加密處理，既為滿足原地下室結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì)需要，同時(shí)可對(duì)混凝土施加約束，避免鋼筋混凝土內(nèi)支撐切割及鑿除柱頂混凝土?xí)r導(dǎo)致的構(gòu)件開(kāi)裂、破壞。加密區(qū)長(zhǎng)度及配筋應(yīng)與選定地下室結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì)相同。

替代柱上部鑿除混凝土、露出錨固鋼筋，與上部結(jié)構(gòu)整體澆筑，以保證結(jié)構(gòu)的整體性與穩(wěn)定性。

替代柱柱底采用焊接連接，通過(guò)原設(shè)計(jì)中地下室結(jié)構(gòu)柱的混凝土強(qiáng)度、配筋設(shè)計(jì)等可計(jì)算其柱腳節(jié)點(diǎn)彎剪承載力設(shè)計(jì)值，并以此為依據(jù)計(jì)算柱腳節(jié)點(diǎn)預(yù)埋件焊縫。

4 主要施工技術(shù)

2）在鋼筋混凝土內(nèi)支撐澆筑前，于底端位置埋設(shè)預(yù)埋件和用以起吊的吊環(huán)預(yù)埋件；在澆筑完成后做好標(biāo)記以便保護(hù)。鋼筋混凝土內(nèi)支撐段兩端應(yīng)按選定的結(jié)構(gòu)柱柱箍設(shè)計(jì)設(shè)置箍筋加密，避免切割時(shí)損傷端部混凝土。

3）地下室結(jié)構(gòu)施工至地下1層板時(shí)，澆筑前在替代柱位置做好預(yù)埋工作，預(yù)埋位置必須準(zhǔn)確，平整度符合要求。

4）采用SKSD型大型鋼線繩混凝土切割機(jī)對(duì)鋼筋混凝土內(nèi)支撐段進(jìn)行切割，切割前應(yīng)搭設(shè)鋼管支撐架，并確保支撐橫桿與內(nèi)支撐段底面充分接觸。切割時(shí)應(yīng)保證長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)的完整。

5）鋼筋混凝土內(nèi)支撐段切割后，采用空壓機(jī)、風(fēng)鎬鑿除其頂部混凝土露出錨固鋼筋，以與上部結(jié)構(gòu)連接并整體澆筑。鑿除頂部混凝土后應(yīng)對(duì)鋼筋上附著的混凝土仔細(xì)清理，現(xiàn)澆連接面混凝土應(yīng)鑿毛。

6）放樣出替代柱中心線和邊線，將切割下的鋼筋混凝土內(nèi)支撐段吊裝到位，鋼筋混凝土內(nèi)支撐段安裝接觸面應(yīng)清理干凈后再進(jìn)行吊裝。替代柱就位后進(jìn)行定位復(fù)測(cè)，用經(jīng)緯儀法校正替代柱的垂直度，確認(rèn)定位無(wú)誤、垂直度滿足要求后進(jìn)行預(yù)埋件的焊接連接，焊接質(zhì)量應(yīng)滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求[1-2]。

7）上部結(jié)構(gòu)整體澆筑前，應(yīng)潤(rùn)濕混凝土接觸面。

4.1 施工質(zhì)量控制措施

1）鋼筋混凝土內(nèi)支撐施工時(shí)應(yīng)采取措施保證其質(zhì)量，避免產(chǎn)生會(huì)影響到其受力性能的質(zhì)量缺陷。

政府采購(gòu)峰做的技術(shù)性較強(qiáng)，對(duì)從業(yè)人員有較高的要求，要做好這項(xiàng)工作，需要從業(yè)人員具備較高的專業(yè)素養(yǎng)。尤其是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的帶來(lái)，更是給工作帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。我國(guó)政府采購(gòu)管理專業(yè)教學(xué)，也要結(jié)合當(dāng)前形勢(shì)的發(fā)展，明確政府采購(gòu)管理專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)，結(jié)合社會(huì)實(shí)際需求，培養(yǎng)符合要求的綜合素養(yǎng)比較高的人才。

2）預(yù)制件切割后應(yīng)及時(shí)吊裝，外露鋼筋應(yīng)采取防彎折措施。

3）焊縫檢查應(yīng)采用外觀檢查和超聲波探傷檢查相結(jié)合的方式，在焊后24 h檢測(cè)。

4）焊縫驗(yàn)收后應(yīng)對(duì)暴露在空氣中的預(yù)埋件及焊縫涂抹2道紅丹防銹漆，涂漆前應(yīng)進(jìn)行除銹處理。

4.2 施工安全控制措施

1）切割鋼筋混凝土內(nèi)支撐段時(shí)應(yīng)對(duì)操作人員進(jìn)行安全交底，施工過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行安全操作技術(shù)規(guī)范并采取防護(hù)措施，避免不當(dāng)操作導(dǎo)致的安全事故。

2）鋼管支撐架應(yīng)經(jīng)過(guò)合理計(jì)算，有足夠的承載力、剛度、抗傾覆能力，遇支撐柱應(yīng)抱柱。高空作業(yè)人員必須佩帶安全帶。

3）鑿除替代柱頂部混凝土?xí)r，施工人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行安全操作技術(shù)規(guī)范并采取防護(hù)措施。

4）吊裝時(shí)，應(yīng)注意：

① 使用合格的起重作業(yè)人員，且須進(jìn)行嚴(yán)格的安全技術(shù)培訓(xùn)。

② 吊裝前應(yīng)對(duì)吊裝機(jī)具進(jìn)行安全檢查。

③ 避免超載吊裝，嚴(yán)控吊裝作業(yè)環(huán)境。

④ 高空作業(yè)人員必須佩帶安全帶。

⑤ 嚴(yán)格執(zhí)行安全操作技術(shù)規(guī)范。

5 結(jié)語(yǔ)

本文研究的鋼筋混凝土內(nèi)支撐替代地下室結(jié)構(gòu)柱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的二次利用，具有節(jié)約資源、降低成本、縮短工期、減少建筑垃圾等技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，為高效、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)混凝土的綠色施工提供了一條全新的思路，推廣應(yīng)用前景廣闊，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益顯著。