山东剧院工程现浇混凝土劲钢大梁自悬挂模板系统施工工法

'现浇混凝土劲钢大梁自悬挂模板系统施工工法中建八局第二建设有限公司山东宁建建设集团有限公司陈建设毕磊王广伦马海龙张立波1前言随着各地大剧院、广电传媒、文体中心等场馆的兴建，此类建筑中的影剧院、音乐厅、演播厅具有结构空间大、声学要求高的特点，为满足其功能需要，顶部多采用大跨度劲钢混凝土结构。施工中，中建八局第二建设有限公司、山东宁建建设集团有限公司针对此类结构的特点，通过专家研讨、团队创新，开发出了“超高、大跨度劲钢混凝土梁板结构体系施工技术”，总结形成了《现浇混凝土劲钢大梁自悬挂模板系统施工工法》。其与已有的国家工法《自承重组合式梁模板施工工法》、《钢骨混凝土高位连体结构悬挂式模板系统施工工法》在工法原理、工艺流程、适用的工程范围等方面均完全不同。本工法应用于济南省会文化艺术中心音乐厅、烟台广电中心演播厅、山东广播电视综合业务楼演播厅等工程的顶部劲钢混凝土结构施工中，成功解决了超高、大跨度劲钢混凝土结构复杂条件下的施工难题。本工法被认定为2012年度山东省省级工法。工法依托的“超高、大跨度劲性混凝土梁板结构体系施工技术”，经查新，在国内未见相关技术研究的报道，通过山东省建管局组织的科技成果专家鉴定，鉴定结论为“该成果总体达到国内领先水平”，获中建总公司科学技术奖二等奖、山东省建筑业技术创新奖三等奖，获两项国家专利。2工法特点2.0.1利用结构梁中的钢骨，承担其全部结构施工荷载，形成超高、大跨度劲钢梁悬挂模板体系，真正实现了结构自承重施工的目的。2.0.2代替传统的满堂架体支撑体系，减少支撑架体周转料具的投入.2.0.3解决下部结构承载力不足、无法直接承担高架支模施工荷载的难题。2.0.4施工速度快，操作安全，质量易保证，能有效降低成本。3适用范围本工法适用于工业与民用建筑的超高、大跨度劲钢混凝土梁板结构的施工。4工艺原理本工法是利用结构梁中的钢骨，承担其全部结构施工荷载，形成超高、大跨度劲钢梁悬挂10 模板体系，代替传统的满堂架体支撑体系，减少支撑架体周转料具的投入，加快施工进度，解决下部看台结构承载力不足、无法直接承担高架支模施工荷载的难题，真正实现结构自承重施工的目的。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程10 图5.1工艺流程图5.2操作要点5.2.1钢骨梁深化设计依据设计支撑的受力体系及构造要求，在钢骨梁上设置托架梁的安装洞口，采用Sap2000结构计算软件，进行结构强度、刚度、稳定性计算，荷载包括钢梁自重、混凝土结构自重、模板及支撑体系自重、施工活荷载等，根据计算结果对相应截面进行补强，并绘制钢骨梁加工图，部分详见图5.2-1、图5.2-2，深化设计图要求设计单位确认。图5.2-1钢骨梁深化设计图图5.2-2劲钢骨腹板预留洞5.2.2钢骨构件制作钢骨构件制作流程遵循“放样号料、切割加工、矫正和成型、边缘加工、制孔、端部加工、钢骨构件的组装、预拼装”的顺序进行，具体委托专业厂家加工制作。5.2.3托架梁、吊杆制作1、托架梁采用双拼槽钢对口双拼［］22a槽钢，钢缀板连接。2、吊杆采用￠30圆钢，材质为Q235，两端套丝，每端套丝150mm。5.2.4钢骨梁安装10 1、钢骨梁安装需在梁支座混凝土浇筑后并达到设计强度方可进行。2、梁的安装按照“安装滑道、分段滑入、钢梁整体拼装、整体滑移就位、整体提升”的顺序进行。3、构件从拼装位置拼装好以后，利用卷扬机做牵引，将构件由拼装位置滑移到安装位置的正下方，安装监测点，利用千斤顶将钢梁提升到位。4、钢梁腹板采用高强螺栓连接，翼缘板采用焊接连接，焊缝按一级焊缝进行检测。5、采用塔吊安装钢梁顶部的侧向支撑梁，连接方式采用焊接连接，使钢梁形成一完整受力体系。5.2.5钢索操作防护网安装操作及安全防护采用钢索网，钢索双向布置，固定于竖向结构，索网上满铺脚手板，为施工期间提供安全可靠的作业条件。1、钢索网操作平台主要由纵横钢丝绳、木跳板、安全网等组成。2、钢丝绳两端利用竖向钢筋混凝土结构上的预留孔固定，并且在已吊装完毕的钢结构主梁的跨中加设下拉吊点，形成一个稳定的网状平台。3、钢丝绳索网结构主拉索选用φ16钢丝绳，间距3m。钢丝绳拉索吊绳选用φ12钢丝绳，钢丝绳上端绕过钢结构用U型卡锁住，下端与主拉索用U型卡连接牢固，钢丝绳与托架梁连接如图5.2-3，拉索与拉索之间通过双螺栓U形夹固定，连接形见图5.2-4。图5.2-3钢丝绳与钢结构连接图5.2-4拉索与拉索之间固定5.2.6承重托架施工1、托架梁分段进场，采用塔吊吊运至安装位置处，人工抬起穿入钢骨腹板预留洞口。10 2、托架梁施工时自一端向另一端穿插，安装到位后两根托架梁进行焊接，形成与大梁正交的整体构件。5.2.7吊杆及梁底模安装1、在托架梁设计预留圆孔内穿设Φ30吊杆。2、吊杆上端套丝，顶部穿过托架梁顶面采用螺栓固定，保证吊杆垂直。3、吊杆下端穿过梁底型钢主龙骨预留圆孔，采用螺栓固定。4、梁底模板主龙骨采用双拼槽钢对口双拼［］22a槽钢，钢缀板连接，横向设置，次龙骨采用木方纵向放置，底模平整度及起拱高度通过调节吊杆端头螺母进行调节。底模宽度为梁宽加300mm，为侧模安装提供支撑面。5.2.8梁钢筋及侧模安装1、在大梁钢筋绑扎前应在托架梁上满铺脚手板，以满足工人的安全操作。2、梁钢筋安装按照“摆放主筋、套放箍筋、调整位置、绑扎固定”的顺序进行。3、对洞口等处箍筋不得随意弯曲、折断或取消，应进行相应加强处理。4、待梁钢筋绑扎完成经验收合格后，方准进行侧模的安装施工。5、大梁侧模次龙骨竖向放置，提前与模板固定，整体吊装就位，主龙骨水平放置，对拉螺杆与焊接在钢梁腹板上的套筒连接。5.2.9楼板支撑架搭设楼板模板支撑架体的立杆均设置在型钢托架梁上，托架梁相应立杆部位焊接15cm长限位钢筋。立杆顶端设置可调托撑，调节支撑高度，找平主龙骨，然后进行次龙骨安装及模板铺设。自挂模板体系详见图5.2-5。10 图5.2-5自挂模板体系图5.2.10板钢筋绑扎1、清理模板上的杂物，用粉笔在模板上划好主筋、分布筋间距。2、按划好的间距，先摆放受力主筋、后摆放分布筋。预埋件、电线管、预留孔等及时配合安装。3、钢筋垫块间距1m，梅花形布置。垫块的厚度等于保护层厚度。5.2.11梁板混凝土浇筑1、混凝土浇筑采用两台泵输送，自支座两端向中间同时推进，梁的混凝土采用斜向分层进行。2、浇筑混凝土时，注意保护钢筋，一旦钢筋骨架发生变性或位移，及时纠正。3、先行浇筑大梁的混凝土，浇筑方向为从大梁两端到中间，斜向分层进行。4、浇筑振捣时，不得触动钢筋及预埋件。5、混凝土终凝前进行二次振捣、二次收面，以消除钢梁变形对已浇筑混凝土的影响。5.2.12施工监测1、施工过程中，选取典型位置进行结构内力及变形监测，监测对象包括吊杆拉力、托架梁挠度、钢骨梁内力、钢骨梁挠度等。梁内力监测点位布置详见图5.2-6。10 图5.2-6梁内力监测布置图2、采用计算机连续采集数据，及时掌握结构受力及变形情况，保证施工过程的结构安全。3、自第一根钢骨梁施工到位后，即开始对钢骨梁的应力状态进行监测，在每根钢骨梁的一端支座和跨中的上下翼缘设置传感器，支座测点位置交错设置。通过各测点传感器，监测钢骨梁的应力。4、监测工作委托具有资质的单位进行，根据计算书提供各监测数据的具体的监测预警值及报警值。6材料与设备6.1材料主要材料包括槽钢、吊杆、钢管等，具体详见表6-1。周转材料使用过程中，注意保护，以便周转使用。表6-1主要材料一览表序号材料名称型号、规格备注1槽钢[220aQ235B2吊杆Φ30Q235B3脚手钢管￠48.3×3.64扣件旋转、直角、对接5顶托38*500Q235B6木方50×1007模板1220×244018mm厚覆膜木胶合板8钢索Φ16，Φ129脚手板5cm厚300宽10对拉螺栓Φ1210 11焊条E436.2设备主要设备包括起重、焊接设备等，具体详见表6-2。表6-2主要机具设备一览表序号设备机具名称单位数量型号规格备注1汽车吊辆1QAY75劲钢骨散件吊装2塔式起重机台1STT153配合吊运3卷扬机台6JJM-25吊装4手拉倒链台6HS5吊装5交流焊机台16BX-500焊接6直流焊机台10AX-500焊接7全站仪台4TCR702R测量、校正8经纬仪台2J2-2（苏-光）测量、校正9水准仪台2S3测量、校正10卷尺把105m测量、校正11空压机台2清理垃圾12木工电锯把20模板切割13木工电刨把10模板加工14手电钻把5对拉螺栓孔加工15混凝土输送泵台2HBT80混凝土泵送16插入式振捣器台18混凝土振捣17超声波探伤仪台1CTS-26（A）18应力监测仪器套107质量控制7.1规范与标准1、钢骨、托架梁、吊杆、梁底主背楞制作安装质量控制标准执行《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）；2、模板工程安装质量控制标准执行《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162）；3、扣件式钢管支撑架安装质量控制标准执行《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130）；4、混凝土结构质量控制标准执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》10 （GB50204）。7.2质量控制措施1、焊工持证上岗，严格按焊接工艺要求进行焊接，控制好焊接电流和电压。2、钢骨焊缝均按全熔透焊缝进行施工，采用整体对称焊接，均按一级焊缝标准进行检验及探伤。3、吊杆、托架梁倒运及安装时应注意轻拿轻放，严禁抛掷。8安全措施8.0.1施工前必须做好班前安全教育和安全交底。未经三级教育的新工人不得上岗。8.0.2严格遵守施工用火审批制度，按规定要求设置防火标志，配备足够的灭火器具，并在有施焊作业的范围内安排看火人。8.0.3凡从事脚手架搭设、电焊作业人员必须持有特种作业人员上岗证，实行持证上岗，并应使用面罩或防护镜，佩戴相应的劳保用品。8.0.4施工现场中各种危险设施、临边部位、洞口都必须设置防护设施和明显警告标识。8.0.5钢索网操作平台必须通过验收合格后方可上架施工。钢丝绳端头用三个受力卡环一个保险卡环锁死，保险卡环处做个U形弯，安装卡环时要使受力点作用在副绳上，避免将主绳挤压变形而减小受拉强度。8.0.6钢梁吊装过程中操作人员必须站在安全可靠处，严禁人员随同钢梁一起起吊。8.0.7施工人员高空作业时应带工具袋，严禁高空抛物。高空倒运材料时，下方应有专人看护，无关人员不得进入材料运输区域。8.0.8混凝土浇筑前，应对振动器进行运转，振动器操作人员应穿胶靴、戴绝缘手套；振动器不能挂在钢筋上，湿手不能接触电源开关。9环保措施9.0.1项目部成立绿色施工、环境管理小组，加强工程施工的管理力度。9.0.2对剩余焊条、浇筑剩余混凝土、短钢筋、废弃模板等及时收集清理，保持工完场清。9.0.3在施工作业区域范围内，合理布置各种材料、设备的堆放，定型化防护，做到标牌清楚、齐全，各种标示醒目，施工场地整洁文明。10 9.0.4尽量减少夜间施工，电气焊作业时采用遮光罩，大型照明装置采用定向灯罩，有效控制光的照射方向，防止光污染。9.0.5钢筋加工、模板加工等产生噪音大的设备设置隔音棚，减少机械噪音污染，避免在夜间及午休时进行高噪音的作业。9.0.6现场垃圾实行分类管理，设置足够的垃圾池和垃圾桶，建筑垃圾集中堆放及时清运。10效益分析本工法在济南省会文化艺术中心大剧院工程应用中减少钢管等周转工具投入2100t、提前工期45天，取得经济效益220.5万元，在烟台广电中心工程应用中减少钢管等周转工具投入1700t、提前工期38天，取得经济效益229万元，在济宁市中级人民法院审判楼工程应用中减少钢管等周转工具投入860t、提前工期27天，取得经济效益128.5万元。以上工程的结构质量优良，获得了山东省优质结构杯，业主非常满意。本工法的成功应用为同类结构的施工开创了一种全新的施工方法，充分体现了建筑科技发展以项目实体为依托的示范作用，具有良好的社会效益。11应用实例本工法在济南省会文化艺术中心音乐厅、烟台广电中心演播厅、山东济宁中级人民法院综合审判楼大审判厅等工程的顶部劲钢混凝土结构施工中得到成功应用。11.0.1济南省会文化艺术中心大剧院音乐厅平面尺寸60m×38m（梁跨度），呈椭圆形布置，其顶层结构为劲钢混凝土梁板结构，劲钢混凝土梁最大截面700×2600m，最大跨度38.26m，楼板最大厚度200mm，梁顶标高分别为：23.35m、21.5m、19.65m,屋面钢骨梁最大临空高度达到30.85m。2011年11月1日开始吊装钢骨梁，12月26日完成混凝土浇筑，该工程获得山东省优质结构杯。11.0.2烟台广电中心大楼工程裙房演播厅屋盖钢骨梁主梁截面尺寸650×1900，跨度28.2m，从地下三层-16.000m至17.600m，净高33.60m。2007年6月20日开始吊装钢骨梁，8月16日完成混凝土浇筑。11.0.3济宁市中级人民法院综合审判楼大审判庭屋盖钢骨梁主梁截面900×2400，跨度32m，净空高度16.8m。于2010年10月6日开始吊装劲钢梁，12月16日完成混凝土浇筑，该工程获得2012-2013年度鲁班奖。10'