高空大跨度型钢混凝土梁无支撑模板施工


    摘 要:型钢混凝土结构可以发挥钢与混凝土各自的特长,因而具有刚度大、抗震性能好、节省钢材、降低造价等一系列优点。在高空大跨度型钢混凝土梁施工中,需要在钢结构安装后再进行钢筋混凝土工程的施工,钢筋及模板工程的施工措施是施工中的难点之一。在施工中,利用型钢混凝土结构中钢结构自身强度,解决高空大跨度型钢混凝土大梁施工过程中混凝土、钢筋、模板等自重和施工荷载的支撑问题,做到了高空大跨度型钢混凝土大梁无支撑支模,减少了模板施工过程中各类周转材料用量,降低工程施工成本。以型钢混凝土大梁下部搭设的临时钢结构平台,作为施工操作平台,解决施工人员操作和安全防护问题,确保施工顺利和安全生产。
    关键词:高空大跨度  型钢混凝土  无支撑体系

    随着建筑业的快速发展,建筑技术的提高,越来越多的超高、大体量建筑工程的不断出现,型钢混凝土组合结构或构件被广泛应用于高空大跨度建筑结构中。型钢混凝土即在混凝土构件加入一定规格的型钢,与混凝土形成整体结构构件,充分利用钢材强度高的特点,提高混凝土构件强度,减小混凝土构件截面尺寸。但由于此类构件,跨度较大处于高空,且构件自身重量大。因此在模板施工时,其支撑系统需大量的周转材料。施工难度大,施工成本高,安全防护困难。为解决高空大跨度型钢混凝土大梁模板施工难度大、施工成本高、安全防护困难等问题。我们在内蒙古乌兰察布广播电视中心工程中采用了高空大跨度型钢混凝土梁模板无支撑体系支模方法,顺利完成了该工程东西两塔楼在57.5米高空,22.5米跨度的型钢混凝土连接体结构及装饰装修施工,取得了较好效果,同时大幅度的降低了工程施工成本,确保了施工安全。
    1、工程概况
    乌兰察布市广播电视中心位于内蒙古乌兰察布市集宁新区,为乌兰察布市标志性建筑。主楼建筑面积23751㎡,高73.6m,长82.5m,宽22.5m。主楼自三层起(10.000m标高处)分为东西两个塔楼,间距22.5m,在十三层顶板部位(57.500m标高处),用型钢混凝土梁板进行连接,形成了空中的连廊。
 
主楼57.500m处的梁板结构由2根主梁GGL2和8根次梁GGL5及支承于其上的钢筋混凝土楼板组成。57.500m梁板结构布置见下图。
 
    主梁GGL2为型钢混凝土组合梁,截面尺寸为500*1900mm,跨度为22.5m,支座为东西两塔楼的型钢混凝土柱;次梁GGL5为型钢混凝土组合梁,截面尺寸为400*1000mm,支承于GGL2上;楼板厚度为150mm。GGL2及GGL5中的型钢配置见下图:
 
    本工程的施工重点和难点均在于模板工程的施工。在高空大跨度型钢混凝土梁施工中,需要在钢结构安装后再进行钢筋混凝土工程的施工,支承于其上的次梁和楼板的钢筋混凝土工程同样需要在高空完成,模板方案的选择是保证施工质量和安全的关键。
    2、方案选择
    如按传统方式采用高架支模,需要从连接体下方的二层顶板起搭设约47.0m高的模板支撑架,并对以下结构事先进行加固,使荷载传递至基础底板,经计算,仅钢管就需要450吨左右,且对工程整体的施工将造成较大影响。通过对型钢混凝土梁、柱进行荷载验算,证明空中连接体部分的施工荷载可以由梁内型钢承担,故确定在钢结构安装完毕并验收合格后,采取“吊模”的方式支设梁板模板,通过支承于梁内型钢上的横梁和螺栓吊杆将梁底模支撑架吊挂在型钢上,梁板模板和浇筑混凝土的施工荷载通过各自的模板支撑体系将荷载传递到梁底模支撑架上,统一由梁内型钢承担荷载并传递到两侧型钢混凝土柱上。
    虽然采用了“吊模”的方式取代传统高架支模方案,但在高空进行模板支设、拆除,钢筋安装和以后的外装饰装修作业,还需要设置满足施工和安全要求的作业平台。如使用满堂脚手架自二层顶板搭设至空中连接体底部,并考虑对以下各层相应位置梁板的加固措施,约需要钢管105吨,而且此脚手架需要在外装饰完成后才能拆除,占用周转材料时间长,对以下各层施工影响大。本工程采取了设置空中钢结构工作平台来解决这一问题,在十二层顶板处,标高为52.000m,设置钢结构平台,以满足空中连接体结构和装饰施工及安全防护的需要。作业平台设置见下图。
 
    钢作业平台的设计与空中连接体的钢结构型式相同,为支承于两端型钢混凝土柱上的两根主梁和中间分部的次梁和悬挑梁,钢作业平台安装后,在其上挂安全网、铺设脚手板,并搭设满足上部结构施工需要的脚手架。在连接体部位的外装饰工程完成后,将钢作业平台拆除。
    最终确定本工程空中连接体的施工顺序为:安装钢结构作业平台——在作业平台上铺设脚手板、安全网,搭设脚手架——安装空中连接体钢结构——安装型钢混凝土梁钢筋——“吊模法”支设型钢混凝土梁、板模板——浇筑空中连接体混凝土——拆除空中连接体模板——空中连接体装饰装修工程——拆除钢作业平台。
 
    3、模板设计
    3.1主梁GGL2模板设计
为减少施工荷载,经设计单位同意,GGL2的混凝土分两次浇筑,第一次浇筑到楼板底面向上20mm处,以上部分随楼板混凝土一同浇筑。GGL2的模板及浇筑混凝土时的荷载均由梁中型钢承担,模板安装如下图所示,采用直径16mm的钢筋吊杆将梁底模板及支撑吊在钢骨上,使用双Φ48*3.5钢管作为梁底支撑,梁底支撑的间距为600mm。梁底设置四道50*100木方,梁侧面木方间距不大于220mm,梁侧面外龙骨采用双Φ48*3.5钢管,间距500mm设置。梁侧面设置三道Φ16对拉螺栓,在梁钢骨部位的对拉螺栓通过在梁腹板上焊接节点板的方式固定,对拉螺栓的纵向间距为500mm。
 
GGL2模板安装示意图
 
 
GGL2模板安装节点图
    3.2次梁GGL5模板设计
    次梁GGL5的模板安装如下图所示,同样采用直径16mm的钢筋吊杆将梁底模板及支撑吊在钢骨上,考虑楼板模板安装的需要,梁底主龙骨采用14#槽钢,在其上需打孔用于穿过Φ16钢筋。梁底设置四道50*100木方,梁侧面木方间距不大于250mm,设置两道Φ16对拉螺栓。梁侧面外龙骨采用双Φ48*3.5钢管。
 
     
GGL5模板安装示意图
    3.3楼板模板设计
    楼板厚度为150mm,模板安装如附图(楼板模板支撑平面布置图及楼板模板安装示意图)所示,模板支设时,利用钢骨梁GGL5梁底的槽钢,向上用Φ48*3.5钢管立柱支撑100*100木方,作为楼板模板主龙骨,以上为50*100木方作为楼板模板次龙骨,模板面板为12mm厚竹胶合板。注意作为支撑立杆的木方或钢管均需与梁底槽钢有可靠的连接,并在钢骨梁GGL5中间设一道水平杆与梁侧面顶紧,以增加支撑体系的整体性。
 
 
    4、模板施工
    4.1模板安装
    型钢混凝土梁钢筋安装完成并经验收合格,即可进行模板的安装。梁底模及侧模均应在现场木工车间加工制作完成,其制作质量满足设计及规范要求。
    按设计位置、间距在梁内型钢上翼缘设置钢筋横担及吊杆,在梁底模对应位置穿孔使吊杆通过,先利用作业平台上搭设的脚手架临时固定模板体系,再拧紧吊杆上的螺母使底模标高、起拱度符合设计要求。
    安装梁侧模时,先将对拉螺栓与梁腹板上焊接节点板焊接牢固,再在侧模对应位置穿孔使对拉螺栓穿过,通过侧模主龙骨将侧模位置固定。
    次梁模板安装完成后,通过水平支撑将主次梁模板连为一体,增加模板体系的整体性。
    最后将模板体系与临时支撑的作业平台脚手架脱开。
    4.2模板拆除
    同条件养护混凝土试件的强度达到设计强度100%后,方可进行57.500m梁板模板的拆除。拆除的顺序为先拆除楼板模板,再拆除梁模板。拆下的模板及支撑架不得在作业平台上存放,要随拆随运到两侧塔楼的室内分散码放,并及时运到楼下。
    5、钢结构临时操作平台拆除
    型钢混凝土空中连接体结构及外装饰工程施工完成,即可进行钢结构作业平台的拆除。根据施工现场的实际情况,确定采用人工使用倒链进行钢平台的拆除。拆除悬挑梁和次梁时均以平台主梁为受力点,拆除平台主梁时以施工完成的上部连接体结构为受力点。作业平台拆除顺序如下:拆除悬挑梁→拆除次梁→拆除主钢梁。
    5.1悬挑梁的拆除
    悬挑梁的拆除顺序为从一侧到另一侧,每根挑梁分为两节两次拆除。使用工具式挑架和倒链先将要拆除的挑梁拉住,再使用割枪将挑梁割断,用倒链将挑梁提升到高于作业平台的高度,人工将挑梁拉到钢作业平台上,并搬运到室内,使用户外电梯运输下楼。
    5.2次梁的拆除
    拆除顺序为从中间向两侧对称拆除,即最后拆除最靠近两侧塔楼的次梁。每根次梁整体拆除。将工具式挑架固定在次梁两端的主梁上,使用钢丝绳和倒链拉住次梁,将次梁两端沿主梁翼缘切断,使用倒链将次梁逐步放至二层屋面。
    5.3主钢梁的拆除
    先拆除一根主梁,再拆除另一根主梁。主钢梁整根拆除。通过57.500楼板上设置的吊点用钢丝绳和倒链先将主梁吊住,在脚手架外侧约500mm处将主梁切断,使用倒链将主梁逐步放至二层屋面。主梁支座处剩余约2000mm长段切断后搬运到室内,使用户外电梯运输下楼。见主梁拆除示意图
 
   6、施工成本分析
    6.1使用模板吊挂体系取代高架支模
    模板吊挂体系与高架支模相比,高架支模模板支撑架及以下各层加固措施增加使用钢管约450吨,扣件80000个,以开始搭设至拆除共90天计(模板支撑架搭设15天,安装空中连接体钢结构、模板、钢筋及浇筑混凝土40天,混凝土达到拆模强度25天,模板拆除10天),需要周转材料租赁费用约33.5万元,人工费增加约4万元,共计增加费用37.5万元。
    使用高架支模方案,由于需要自二层顶板搭设支撑架,虽采取加固措施,仍不能彻底消除由于受力不均匀造成的二层顶板结构产生裂缝等隐患;使用模板吊挂体系取代高架支模,不需人工搭设高大脚手架,减少了安全隐患。
    6.2使用空中钢平台取代满堂脚手架
    使用空中钢平台方案,共使用钢材19吨,考虑安装、拆除及残值等因素,综合费用为13万元。本工程钢平台自安装完成,投入使用至使用完毕、完全拆除,共计335天。如使用钢管搭设脚手架,需在二层屋面搭设45m高,358m2的满堂脚手架,并考虑对以下相应结构的加固措施,约需要钢管130吨,扣件23000个,日租赁费用约1100元,335天的租赁费用约33万元,搭设及拆除的人工费2.5万元,综合费用为35.5万元。两项对比,使用钢平台节约资金22.5万元。
    作业平台支承于52.00m标高的结构型钢混凝土柱上,并不影响下方各层的正常施工作业;使用满堂脚手架则需等装修完成,脚手架拆除后才能进行二层屋面和以下各层的其它作业,相比使用钢平台工期有效缩短。 (张素娟)

亚博vip6

  • Tags