黑龙江高校体育馆新型钢_混凝土空腹夹层板施工工法

'新型钢—混凝土空腹夹层板施工工法黑龙江省**建筑工程有限责任公司哈尔滨**结构新技术发展有限公司1.前言上世纪80年代出现的平板型焊接球和螺栓球节点平板型钢网架，它具有空间三维受力，工厂制造现场拼装，用料经济等优点，但相应带来的不足之处也不可忽视，如防锈、防火性差，由于管壁薄，所以耐久性、抗腐蚀性对建筑物的使用寿命也值得商榷，另一方面我国大量的工业厂房和公共建筑90%以上，是跨度在12m～30m之间，其网架的费用更高，由工程院院士马克俭教授研发的空腹楼板（专利公开号CNA）填补了这项空白，这种结构具有用料省、自重小、跨度大，外观优美等突出特点，近几年在我国到大面积的应用，取得了很好的经济和社会效益。黑龙江省第一建筑工程公司和黑龙江省**建筑工程有限责任公司在黑龙江省中医药大学体育馆工程中的空腹夹层板施工中，总结出新型钢—混凝土空腹夹层板施工工法，经过全国各地多个工程的应用，证实其减少了建筑工程施工过程中模板量的投入，简化了施工方法，达到节约资源、缩短工期、降低工程成本的目的。2.工法特点新型钢—混凝土空腹夹层板是通过对支撑结构进行设计计算、采用厚壁大管径的无缝钢管(Φ180×10)做为竖向支撑、普通钢管(Ф48×3.5)做为拉结的支撑体系，厚壁管的布置间距可以扩大到4000×4000mm，比传统的普通钢管(Ф48×3.5)支撑体系有更大的承载力，如采用传统的支撑体系，通过计算则钢管的支撑间距为300mm，施工人员将无法在下面操作，施工过程中面临许多关键技术，特别是支模、拆模过程中的技术，在支模过程中， 1～2层钢柱应上下对齐，不得错位；在拆模过程中要遵循从上到下逐层拆除，每层的拆除顺序要从中间向两边拆除。3.适用范围新型钢—混凝土空腹夹层板施工工法适用于工业与民用建筑中大跨度现浇梁板的施工。4.工艺原理4.0.1新型钢—混凝土空腹夹层板的工艺原理是利用大管径的无缝钢管强度大、刚度大、承载能力高、可承担较大弯矩和剪力的原理，该工艺减少了传统支撑体系竖向支撑过于紧密的不足，加大了竖向支撑的间距，节约了模板、木方和支撑材料，减少了施工作业量，空腹楼板中间加柱，改变了使用条件下的受力状态，使整体结构跨中临时增加钢柱处的负弯矩加大，验算负弯矩筋是否满足；在结构验算中，对结构进行Ansys建模，采用简化成两层交叉梁中间短柱与上下交叉梁刚接的空间框架模型计算方法。在充分理解设计意图的前提下，通过细致的计算，采用上述支模及拆模的方法，能较好的满足设计要求。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程立柱180×10mm管安装→水平拉接48×3.5mm管安装→立柱180×10mm管顶部水平操作平台安装安装→U形钢板槽临时架安装→1.5m高调节装置安装→临时支架拆除→U形钢板槽及楼面板支撑安装→下弦U型板辅设钢筋、剪力键钢筋→下弦混凝土浇筑→剪力键模板及上弦梁板模板安装→剪力键及上弦板钢筋→剪力键及上弦板浇筑混凝土→混凝土养护→卸荷及模板支撑拆除→验收。支撑示意图如下： 5.2操作要点5.2.1、立柱的安装首先按施工图放出立柱定位线用墨斗弹在混凝土楼面板上。用门式脚手架搭设4个可移动的4m高操作平台用来做立柱水平拉接的操作平台，把4个平台放在开始安装的4个立柱附近，做到牢固可靠可操作水平拉接的安装，立柱吊装采用塔吊将第一根立柱吊装到位然后用临时支撑将第一根立柱固定支护牢固防止倾倒，然后吊装第二根立柱同样支护，接着从下到上将水平拉接（48×3.5mm脚手架管）安装上，然后吊装第三根立柱将水平拉接安装上，接着安装第四根立柱让这四根立柱形成一个井字架并安装剪刀撑。按此顺序安装直到将地下室立柱全部安装完毕。地上一层、二层全部按此方法安装。5.2.2、安装立柱（180×10㎜）顶部水平操作平台1按图纸用48×3.5mm脚手架管搭设水平操作平台，首先安装D轴到S轴方向的水平杆，然后安装1轴到10轴方向的水平杆，两个方向的水平杆用脚手架扣件连接。2 在所有U形钢板槽两侧各铺上两条钢跳板并用8号线绑扎牢固以便下道工序施工。5.2.3、安装U形钢板槽临时支架U形钢板槽临时支架用Ф48×3.5mm脚手架管搭设，在Ф180×10㎜无缝钢管立柱顶部水平管上绑扎Ф48×3.5mm立柱，此立柱高出空腹夹层板下肋底面200mm左右即可，然后按空腹夹层板下肋底面标高在Ф48×3.5mm立柱上绑扎与Ф180×10㎜无缝钢管顶部水平操作平台一样的水平杆用来做空腹夹层板下肋U形钢板槽的临时支架。5.2.4、安装1.5m高调节装置在U形钢板槽安装完毕后经检验合格后安装调节装置，调节装置用塔吊吊到U形钢板槽节点附近用人工将调节装置安装到位，调节装置起到调节U形钢板槽反拱（设计说明：起拱按短跨的1/500）及拆除整个支撑系统的作用。5.2.5、U形钢板槽安装调节装置安装完毕后拆除U形钢板槽临时支架，然后安装U形钢板槽支撑，U型板槽在十字交叉处采用焊接及螺栓连接。5.2.6、钢筋敷设钢筋敷设按设计及规范要求进行敷设，钢筋的连接采用单面焊接，为增加混凝土与U型钢板的粘结强度，在U型板内点焊M16的螺栓增加锚固，同时在U型板内焊接U型箍筋。5.2.7、U型槽混凝土的浇筑原设计要求在36M跨留设后浇带，经与设计者沟通确认取消后浇带，混凝土一次浇筑完不留施工缝，为了防止混凝土表面产生收缩及徐变产生的裂缝采用在商品混凝土中掺加缓凝剂、膨胀剂，运输采用塔吊及料斗，混凝土沿短跨方向浇筑。5.2.8、剪力键及顶板支模、绑筋及混凝土浇筑 在U型板混凝土达到强度后开始支设剪力键及顶板模板，模板采用竹胶模板，支撑采用普通钢管支撑在钢柱上的支模方法，钢筋绑扎按设计及规范要求进行布置；商品混凝土对粗细骨料的选择，碎石选用5-31.5mm连续粒级，砂选用细度模数不小于2.3的中砂，混凝土的运输采用塔吊及泵送相结合的方式，混凝土施工时应加强振捣，不宜过振也不要漏振，在混凝土初凝前进行二次复振，方可达到密实，以消除沉缩裂缝。5.2.9、混凝土的养护混凝土二次抹面后，立即采取覆盖等措施，并浇水养护，浇水的次数应能保持混凝土有足够的润湿状态，养护期为14天。5.2.10、卸荷及模板支撑拆除待混凝土强度达到100％时方可拆除支撑。本方案总的拆除顺序为从上向下逐层拆除，每层的拆除顺序为先中间后两边。每层参照支撑拆除图纸分五步进行：第一步先拆除副支撑；第二步要收拾施工平台，搭设必要的跳板和安全栏杆，为卸荷施工做准备；第三步即按照拟定顺序卸荷，循环施工；第四步拆除1.5m高调节装置。第五步拆除180×10mm立柱及拉接杆。其中第三步卸荷按如下的顺序进行：1、本工程支撑按等值线分为a、b、c、d、e、f、g、h、i、j共10组，每组又分为20次位移直至支撑脱离梁底，卸载沉降控制量等值线图如下： 2、每个测点下点焊一个不足1mm的钢丝，钢丝一直从屋顶垂到地面，并挂重物，钢丝上固定一个事先设计好的卡具，并与百分表相连。卸载时，楼盖下挠，钢丝上的卡具下移，带动百分表下移，二者同步，楼盖的挠度便可通过百分表监测出来。监测示意图如下所示。 3、卸荷步骤和位移控制量统计表如下：等值组号卸荷步骤a组b组c组d组e组f组g组h组i组j组第一步2020202020第二步0404040404第三步4040404040第四步0404040404第五步4040404040第六步0606060600第七步6060606060第八步0808080800第九步8080808000第十步0100100100000第十一步10010010010000第十二步0100100100000第十三步1001001000000第十四步010010000000第十五步100100000000第十六步01000000000第十七步10000000000第十八步0000000000第十九步10000000000第二十步0000000000总计7462545244423422168注：本表中单位采用mm，双划线以下区域，根据现场情况做卸载位移量的进一步调整。每次位移量不得大于10mm。6.材料与设备6.1材料规格和性能新型钢—混凝土空腹夹层板支撑采用Φ180×10、Ф159×8无缝钢管、Ф 48×3.5普通钢管、销钉、U型板（6mm、8mm）、高强螺栓。6.2设备新型钢—混凝土空腹夹层板选用的设备，见下表表6.2新型钢—混凝土空腹夹层板选用的设备序号装备名称额定功率（KW）序号装备名称额定功率（KW）1电弧焊机159切割机1.52交流焊机3610手电钻0.53电焊条烘箱8.111千斤顶15T4剪板机3012倒连5T5圆锯1.513经纬仪6平刨1.514水准仪7压刨1.515手锯8折弯机1516扭距扳手7.质量控制7.1新型钢—混凝土空腹夹层板依据地方有关标准规范进行设计、施工。7.2U型板安装前应严格测设控制线，保证定位精确，U型板安装后应保证整体的稳定性。7.3U型板连接通过高强螺栓固定连接板使U型板形成整体，Ｕ型板的支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠承受现浇混凝土重量及施工荷载。支架下楼板或地基土层应具有承受上层荷载的承载能力。7.４新型钢—混凝土空腹夹层板拆除时混凝土结构强度应达到设计要求，当设计无具体要求时，应符合《混凝土结构工程质量验收规范》（GB50204）相应条款要求。7.５新型钢—混凝土空腹夹层板安装的允许偏差，见表7.５。表7.５新型钢—混凝土空腹夹层板安装的允许偏差 项目允许偏差（mm）检验方法轴线位置5钢尺检查底模上表面标高5水准仪或拉线、钢尺检查截面内部尺寸梁＋4，－5钢尺检查层高垂直度不大于5m6经纬仪或吊线、钢尺检查大于5m8经纬仪或吊线、钢尺检查表面平整度52m靠尺和塞尺检查注：检查轴线位置时，应沿纵、横两个方向量测，并取其中的较大值。8.安全措施8.0.1施工前组织施工人员进行安全教育，加强施工安全管理，严格遵守各项安全生产规章制度。施工前制定安全施工措施，并在施工前进行交底。8.0.2在拆除危险区域设置围栏并设警戒标志牌。8.0.3拆除施工，必须在工程负责人的统一指挥和设专人监督下进行。8.0.4施工中安全负责人要随时对支撑体系进行安全检查，发现问题及时纠正，以消除隐患。8.0.5装拆模板时，上下应有人接应，随拆随运转，并应把活动部件固定牢靠，严禁堆放在脚手板上和抛掷。8.0.6支撑拆除的顺序和方法，应按照设计的规定进行，遵循先支后拆，先非承重部位、后承重部位以及自上而下的原则。9.环保措施遵守国家、地方有关环保法律法规，新型钢—混凝土空腹夹层板减少了木材、钢材的使用，减化了施工步骤，比传统支撑方式节能、环保。9.0.1正确处理垃圾：合理配制模板，减少模板边角料、锯屑等施工垃圾的产生，施工垃圾在施工区内集中存放，并及时运往指定垃圾场。运输车辆要封闭良好，保证道路的清洁卫生，不得在运输过程中沿途丢弃、遗撒固体废物。 9.0.2提高废旧物再循环利用率：对废旧物本着先内后外、先利用后处理的原则管理，提倡修旧利废、节约代用。10.效益分析新型钢—混凝土空腹夹层板施工工法是在对比传统支撑方式施工工艺基础上,对其进行改进,减少了材料投入，降低了工程施工成本。这种工法具有显著的综合经济效益，主要表现在以下几方面：10.1工程造价低新型钢—混凝土空腹夹层板施工工法与传统支撑施工工艺相比较，减少了普通钢管的投入量，并节约模板材的使用，降低了工程总体成本。10.2工程工期短新型钢—混凝土空腹夹层板施工工法与传统支撑的施工工艺相比较，模板安拆速度快，可以节省模板安拆所占用的工时，大大缩短了工程工期。同时也节省了因延长工期所需的工程开支。10.3节能环保新型钢—混凝土空腹夹层板施工工法对周围环境污染低，节约了能源。满足国家有关建筑节能的要求，使可再生能源（木材、竹材）在建筑行业得到大规模使用。11.应用实例11.0.1吉林省长春市吉林省政协礼堂工程屋盖与楼盖均采用钢筋混凝土空腹夹层板，建筑平面为椭圆形短轴22m，长轴26m，网格2000×2000mm，结构高度h=720mm，楼盖另加50厚叠合层，设计使用荷载420kg/㎡，2000年建成使用，亦是国内椭圆形平面大跨度楼盖采用空腹夹层板的首例。11.0.2原贵州工业大学邵逸夫学术篮球馆工程篮球馆屋盖24m×30m及学术报告厅屋盖18m× 18m，采用空腹夹层板，其中篮球馆（24m×30m），网格2000m×2000m，结构高度h=800mm，学术报告厅（18m×18m），网格1800mm×1800mm，结构高度h=600mm，相对常规密肋井字大板结构而言混凝土及钢材用量大幅下降。11.0.3四川攀枝花市凤凰小区高层综合楼工程柱网7.8m×9m，原设计采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，后改为大柱网高层钢筋混凝土空腹夹层板框架剪力墙结构，施工单位决算节约综合价150元/㎡，该工程1996年建成使用14年之久，是国内采用空腹板楼盖的首幢高层建筑。'