工艺工法qc外围结构花格框架后浇节点施工工法

'外围结构花格框架后浇节点施工工法工法编号：YJGF036-20061．前言随着建筑行业的发展，美观且个性的超高层建筑越来越多，而前提是必须要保证结构的安全性。结构中不同的部位根据其自身的承载能力进行不同的受力分工，可大大提高结构的承载能力。在结构体系中设置后浇节点正是解决不同构件受力分工的办法。***局五公司******工程外围结构设置了花格框架，自下而上最高处达到139.08m。外围结构花格框架由主框架梁、主框架柱、次框架梁、次框架柱与楼面拉梁组成，通过次框架柱与主框架梁的连接，楼面拉梁与楼板的连接，使得主、次框架形成一个整体。如按普通方法自下而上施工，该建筑达到了一定的高度后，在竖向荷载作用下，由于次框架竖向不连续，主框架梁既支撑在下部次框架柱上，又承担上部次框架柱的内力，下部几层主框架梁的内力将很大，其截面满足不了建筑要求，结构受力没有保障。为了保证结构的承载能力，在结构中设置了后浇节点。施工阶段，次框架与主框架暂时断开，待主框架沉降变形完后，将断开的钢筋连接上再浇筑混凝土。使得主框架主要承受竖向荷载，主、次框架共同构成抗侧力结构体系。结构的安全性得到了保障。建设部科技信息研究所对《外围结构花格框架后浇节点施工技术》提供的《科技查新报告》（报告编号：2007-059D）表明：通过对国内：“中国建设科技文献数据库”等15个权威数据库、论文库、国家科技成果网的检索证明：“在上列检索范围中未见在花格框架中设置后浇节点施工的文献报道”。《外围结构花格框架后浇节点施工技术》通过了中国建筑工程总公司召开的科技成果鉴定会。鉴定委员一致认为：“本课题综合技术整体达到国内领先水平，经济效益和社会效益显著。建议总结经验，形成工法。”外围结构花格框架后浇节点施工方法在***局五公司******项目得到了成功应用。达到了缩短施工工期，提高施工质量的效果。工程主体结构获得北京市“结构长城杯”金奖。《外围结构花格框架后浇节点施工技术》被评为“北京市经济技术创新工程优秀成果”。在总结施工经验的基础上，最终形成了本工法。15 2．特点2.0.1后浇节点处钢筋接头连接方式采用加长套丝直螺纹机械连接接头，可以使钢筋在断开且主体结构得到充分的沉降后，钢筋可以再次连接。见图2.0.1。图2.0.1直螺纹钢筋断开－连接示意图图中：1、加长套丝钢筋2、加长套筒3、正常套丝钢筋2.0.2后浇节点处采用CGM高强无收缩灌浆料灌注。13层以下要求混凝土强度等级为C60、14层以上为C50。CGM高强无收缩灌浆料的最终强度可以达到C60以上，且灌浆料具有高强度、免振捣、微膨胀、自流性好与原混凝土结合紧密的特点，可以满足结构混凝土强度等级的要求，增强柱子的承载能力。2.0.3后浇部位四周封闭粘贴钢板兼作模板并永久保留。次柱后浇节点设置于受力相对较小的柱子高度中间部位，后浇注CGM灌浆料时，钢板作模板使用，但在灌浆料固化后，钢板实际上对后浇节点有约束作用，且钢板跨越后浇和原混凝土部位，对柱子新、旧混凝土连接及柱子承载力有提高作用。使得预留部位尽可能减小，利于结构封顶后的施工，且结构整体效果好，外形美观。2.0.4施工方法简便。由于后浇节点施工在主体结构施工完，垂直运输设备基本拆除，采用此工法施工，方法简便，耗材少，节省人工及工期。附录为运用此工法施工与以前施工方法的对比。3．适用范围将结构中不同的部位根据其自身的承载能力进行分工，可大大提高结构的受力性能及安全性。在结构中设置后浇节点是解决结构构件受力分工的好办法。本工法适用于对承载能力要求较高且建筑的形状尺寸要求比较严格的超高结构体系。15 4．工艺原理为尽可能不使花格框架中的次框架结构承受竖向荷载作用，主框架与次框架的连接采用“特殊后浇节点”做法，即主、次框架同时进行结构施工，但在次柱与主框架梁交接处设置后浇节点，在楼面拉梁与楼板连接处也设置后浇节点。使得主、次结构完全断开，在此过程中全部竖向荷载施加在主框架结构上，使其能够充分的沉降，而次框架不受力，待主体结构封顶后再进行封闭工作。使得主框架承担了大部分的竖向荷载，而主、次框架共同构成抗侧力的主要结构构件，花格框架受力分工明确。花格框架后浇节点位置示意详见图4：图4花格框架立面设置后浇节点位置图图中：1、上部次框架梁2、楼面拉梁后浇节点3、次框架柱后浇节点4、下部次框架梁5、主框架梁（分别为上部主框架梁和下部主框架梁）6、主框架柱5．工艺流程及操作要点5.1工艺流程上部次框架梁施工时，次柱定位箍的安装与拆除→次框架梁上1350mm高次柱的施工完后，次柱钢筋的接长→主框架梁与梁下1350mm高次柱施工完后，次柱钢筋断开→搭设施工用脚手架→主体结构施工完后，次柱钢筋再次连接，柱子后浇注节点部位清理→后浇节点处钢板的安装→后浇节点处CGM高强无收缩灌浆料的灌注5.2操作要点5.2.1上部次框架梁施工时，次柱定位箍的安装与拆除绑扎上部次框架梁钢筋，安装次柱柱筋定位箍（定位箍平面图见图5.2.1-1，安装位置见图5.2.1-2），浇筑次框架梁混凝土后，拆除次柱柱筋定位箍，绑扎次框架梁上1350mm高次柱箍筋，浇筑次框架柱混凝土。15 图5.2.1-1钢筋定位箍图5.2.1-2钢筋定位箍位置图图中：1、柱钢筋定位箍位置2、楼面标高5.2.2次框架梁上1350mm高的次柱施工完后，接长次柱钢筋。在主体结构施工时，次框架梁上1350mm高柱模板采用定型钢模板随本层柱同时支设，同时搭设施工用脚手架。上部次框架柱主筋采用墩粗直螺纹连接（一级接头，两端钢筋固定，接头位置在柱中部，接头率100％），钢筋接头之间间隙为20mm，以此抵消变形（见图2.0.1a）。本工法所需套筒长度比标准套筒长度加长20mm，套筒所连上下两段钢筋套丝长度也比正常情况有所不同：一侧套丝长度为标准长度，另一侧套丝长度为两个标准套丝长度＋20mm。在浇筑主框架梁及主框架梁下1350mm高次柱混凝土之前，接长次柱钢筋（次柱钢筋墩粗直螺纹连接点设在上部次柱中点），直螺纹做暂时连接，并完成绑扎（见图2.0.1b）。5.2.3主框架梁与梁下1350mm高次柱施工的同时，安装次柱定位箍。1.主框架梁模板的支设1）主框架梁底模梁底模板采用15mm厚多层板，在有次框架柱的位置设置独立的模板，在有钢筋穿过的地方穿孔，注意防止漏浆。见图5.2.3-1。15 图5.2.3-1上部主框架梁底模穿孔图2）主框架梁底模龙骨设计上部主框架梁底模次龙骨采用50×100mm木方，次龙骨净距不大于150mm，但不少于5根通长木方，在上部次框架柱位置底模次龙骨采用50×100mm木方，木方之间净距不大于100mm。见图5.2.3-2。图5.2.3-2上部主框架梁底模龙骨示意图3）主龙骨设计主龙骨采用2Ф48×3.5钢管，间距为600mm。见图5.2.3-3。图5.2.3-3上部主框架梁主龙骨布置图2．主框架梁下1350mm高模板采用定型钢模板，随本层主框架梁同时支设，用钢板网等材料将次框架柱下部封堵严密，防止漏浆。主框架梁与梁下1350mm高次柱同时浇筑混凝土。见图5.2.3-4。15 图5.2.3-4主框架梁与梁下1350mm高次柱施工做法图图中：1、中部空腔采用100％接头率，用黄油涂抹后再用塑料布裹上2、定型钢模板3、钢板网4、填充物为聚苯板和木条，待上部次柱浇筑完毕后，再将填充物清除掉5、两道柱箍3．主框架梁及主框架梁下1350mm高次柱混凝土终凝后，将套筒拧开并保持断开（见图2.0.1c）。5.2.4搭设施工用脚手架后浇柱皆为边柱，且灌注灌浆料时主体施工已经结束，整体外脚手架已经拆除。边柱施工时，靠外侧施工无作业面，需要搭设脚手架。根据现场情况，应该为每根需要浇注的柱子搭设悬臂脚手架，以进行柱外侧施工。由于后浇柱子上、下部已经浇注完毕，且与梁相连，脚手架的搭设可以该柱子上、下已浇注部位及梁为受力点，脚手架应向外悬挑不小于1.5m，且应铺好跳板，工人施工时应系好安全带。操作架搭设：双排脚手架围绕次柱搭设，立杆支撑拉接设在楼板和主梁、次梁上，操作层满铺50厚木跳板，悬挑部位用斜杆设置，外立面设剪刀撑，外围满挂安全立网及水平网。脚手架搭设方法如图5.2.4-1及图5.2.4-2所示：图5.2.4-1施工脚手架立面图图中：1、主框架柱2、上部次框架梁3、次框架柱4、下部脚手架与次梁、次柱做抱箍5、上部脚手架与主梁做抱箍6、主框架梁15 图5.2.4-21-1剖面图中：1、Φ48钢管柱箍@6002、定型钢模板3、外设密目网4、操作架5.2.5主体结构施工完后，次柱钢筋再次连接，清理柱子后浇注节点部位。在次框架柱345mm高后浇节点施工时，将直螺纹套筒复拧（见图2.0.1d）。钢板安装前应将需要浇注的节点区内杂物清理干净。如钢筋锈蚀严重，需要对钢筋作除锈处理。在确保节点内清洁及钢筋配置符合设计图纸时，方可安装钢板。后浇节点部位清理前需将钢板位置上方混凝土人工剔凿出60～100mm宽、10～20mm深的喇叭口，喇叭口上方与钢板上方平齐，作为进料口兼排气口。然后将剔凿下来的渣土清理干净。5.2.6后浇节点处钢板的安装（见图5.2.6）图5.2.6后浇节点钢板安装示意图图中：1、剔凿出进料口2、灌浆料由此灌入3、外贴钢板兼作模板1．钢板下料加工：按加固平面图在现场或工厂进行钢板下料、裁剪、钻孔。2．按图并结合现场情况在钢板上钻孔，并利用钢板孔位定位，在混凝土构件上钻出膨胀螺栓孔以备安装膨胀螺栓。1）利用钢板孔位定位出膨胀螺栓孔的位置，并标出记号。在定位钢板孔时应该依据图纸并根据现场实际情况进行调整，使膨胀螺栓孔位错开柱子的主筋和箍筋；钢筋或螺栓的钻孔直径参照相关的性能指标。使用冲击钻钻孔。初钻时速度要慢，待钻头定位稳定后，再全速钻进；成孔应确保垂直于结构平面，钻孔中若遇到钢筋，必须改变孔的位置。2）把膨胀螺栓头击入孔内。3）钢板粘贴以后，迅速拧紧膨胀螺栓螺杆，固定钢板。15 3．混凝土和钢板粘合面的处理1）混凝土粘合面表面处理：用斩斧在粘合面上依次轻斩混凝土表面，斩斧纹路应与受力方向垂直，除去表层0.2～0.3cm以露出砂石新面，用无油压缩空气吹除或用毛刷扫除表面粉粒。2）钢板表面处理钢板粘合面必须进行除锈和粗糙处理；钢板粘合面可用喷砂或平砂轮打磨除锈，直至出现金属光泽，钢板粘合面应有有一定粗糙度，打磨纹路应与钢板受力方向垂直；用无油棉丝蘸丙酮擦拭钢板粘合面，直到用新棉丝蘸丙酮后不见污垢为止。4．建筑结构胶的配置选择金草田JCT-2B型建筑结构胶，该结构胶由甲乙两组份组合而成，甲组份为结构胶基料，乙组份为固化剂。两组材料配合后必须在30min内使用完。5．建筑结构胶的涂敷和钢板的粘合涂敷建筑结构胶,粘贴钢板并用膨胀螺栓固定。待建筑结构胶常温固化后，用小锤轻轻敲击钢板，以判断粘结效果。粘结面积应不少于90％，否则此粘结件不合格，应剥下重新粘贴或采取有效措施补粘或补强。6．钢板表面防锈处理。1）钢板外露部分在涂锈前必须除锈，用丙酮擦去油污，并保持干燥。2）防锈涂料可采用涂刷金属防锈漆。使用丙酮除去油污，进行严格清洁处理后，才可进行涂刷，后涂必须在前涂固化后才能进行。5.2.7后浇节点处CGM高强无收缩灌浆料的灌注在钢板安装结束后约12小时进行浇注灌浆料的工序。此时粘钢胶已经基本固化，可以浇注灌浆料。灌浆料是一种高强度、微膨胀、自流性好的建筑材料。使用时应按照说明书要求的用水量，将灌浆料现场搅拌均匀，通过铁皮漏斗沿灌浆口注入柱子节点内。一边灌注一边轻轻敲打钢板，直到节点内灌浆料已经注满，并且灌浆料已经达到灌浆口高度。如灌浆口内灌浆料继续下沉，则继续灌注，保证灌浆料与灌浆口平齐。一般经过4～5个小时以后，灌浆料不再下沉时，说明节点处已经灌注密实。见图5.2.7。15 图5.2.7浇筑灌浆料现场施工照片楼面拉梁处后浇节点也采用墩粗直螺纹钢筋连接，具体操作方法与次柱与主梁处连接相同。拉梁模板在结构封顶后后浇节点施工时支设，梁底模采用15mm厚多层板，梁侧模采用12mm厚竹胶板。拉梁均在结构封顶后由上往下依次浇筑无收缩混凝土。6．材料与设备钢筋连接加工机械,冲击钻；墩粗直螺纹钢筋,加长直螺纹套筒；钢板；CGM-Ⅰ型高强无收缩灌浆料等。CGM-Ⅰ型高强无收缩灌浆料的验收标准及检测结果见表6-1。表6-1CGM-Ⅰ型高强无收缩灌浆料的验收标准及检测结果试验数据试验项目性能指标（Ⅰ级品）流动度（mm）不小于27030min后流动度（mm）-1d竖向膨胀率（％）不小于0.02抗折强度（MPa）1d-3d-28d-抗压强度（MPa）不小于1d303d4028d6515 钻孔或预留孔，螺栓直径应符合表6-2要求。表6-2直径与孔壁距离螺栓直径（mm）螺栓直径与孔壁的距离（mm）12-14≥816-22≥1524-42≥2048-64≥3076-100≥40>100≥50本工法所用施工机具简单，仅需4台φ10功率为1.5kW的冲击钻。7．质量控制7.1质量验收与控制按照以下规范或标准进行7.1.1《混凝土结构工程施工工艺标准》；7.1.2《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；7.1.3《混凝土结构加固技术规范》(CECS25:90)；7.1.4《钢结构设计规范》（-2003）；7.1.5《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）；7.1.6《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002）。7.2主要质量要求及控制措施7.2.1在浇筑前，为防止在浇筑上部主框架梁的混凝土时，上部次框架柱钢筋及其连接丝头被污染，在上部次框架柱范围内的上部主框架梁底模上铺设一层塑料布。钢筋连接丝头应该缠绕塑料布进行保护。7.2.2浇筑时注意保护套筒的位置不被移动，上部次框架柱钢筋不被扰动。7.2.3上部主框架梁浇筑前，将波纹套筒临时封堵。7.2.4上部次框架柱合模前，将次框架柱底部作施工缝处理，做好凿毛、浇水湿润、清理等工作。7.2.5由于粘钢所用的建筑结构胶拌和后的最佳操作时间仅30min，因此粘合前必事先做好各项准备工作，然后再配胶，这样才能保证在使用期内完成粘合操作。15 7.2.6空腔灌浆时轻敲钢板，以确保灌浆料密实。8．安全措施8.0.1在施工过程中，执行《建筑安装工程安全技术操作规程》，并严格遵守现场各项规章制度，服从现场总包单位的安全管理，加强内部安全管理。8.0.2临空一侧需搭设悬挑脚手架，为施工提供作业面，同时也作为工程防护设施。对现场搭设的架子不得随意拆改。8.0.3工人进场工作前要进行入场安全教育和文明施工教育。8.0.4进入施工现场必须戴好安全帽，高处作业要系好安全带，安全带上的零部件不得随意拆卸。8.0.5夜间施工要有足够照明设施，临时用电，暂设用电必须按“安全用电”有关条例执行，用电设备设两极保护，并及时检查更换，结束作业要关闭开关，并拆除不用线路。9．环保措施9.0.1严格按照图纸要求，使用具有环保认证的材料。9.0.2合理安排施工工序及操作流程，对于有刺激性气味（如用于钢板清洁的丙酮溶剂）的材料，应做到密封保存，并做好通风处理。施工后的剩余材料密封处理，做到废料不遗洒，整理归类统一处理。9.0.3施工材料严格按指定地点堆放，易燃易爆、有毒材料应专库存放，并建立保管制度。9.0.4施工管理人员一律挂牌上岗。消防器材按规定配置，齐全有效,并满足施工区域消防要求，设置明显的标志。10．效益分析10.0.1经济效益本工法所述花格框架后浇节点施工方法简便易行，大大节约了工期和人工。如果按照常规方法进行施工，即在后浇构造柱的中间部位预留一直径100mm的钢管，作为后浇构造柱混凝土灌入和机械振捣的插入点，待浇筑后浇构造柱时，再将此预留钢管灌实至梁上口平，则施工过程繁琐，施工工期较长。采用现在的方法，可节约工期28天。工地现场经费为15000元／天，共计节约经费42万元。使得主体结构封顶后的装修工程可以尽快进行。15 10.0.2环保效益按照此工法的基本原理结合了流水施工，实现了交叉作业，钢板兼做模板且永久保留无需拆除，CGM高强无收缩灌浆料浇筑完毕后24小时即可达到设计要求强度。临时脚手架的搭设与拆除也很简便，节约了场地，有利于文明施工；施工完后现场易清理，建筑垃圾少，对环境污染少。该工程被评为北京市“文明安全样板工地”。10.0.3质量效益本施工工法满足了设计的要求，用该工法施工使得预留部位尽可能减小，利于结构封顶后的施工，且结构整体效果好，外形美观。利用该工法施工的花格框架与通常的花格框架相比，受力分工明确，结构承载力高，质量容易保证。该工程主体结构获得北京市“结构长城杯”金奖。10.0.4社会效益随着建筑行业的迅速发展，超高结构体系势必是一种趋势。对于结构的受力也就有了更多的要求，结构中不同的部位根据其自身的承载能力，也就有了不同的分工。在结构体系中设置后浇节点正是解决结构受力分工的办法，所以应用前景广泛。本工法所述花格框架后浇节点施工方法不仅简便易行，节约了工期和人工，而且外形美观大方，竣工后的主体结构已经成为长安街沿线一道美丽的风景，工法技术的先进性为将来超高结构体系的施工及其结构受力安全性提供了有力的依据和保障。社会效益显著。《外围结构花格框架后浇节点施工技术》被评为“北京市经济技术创新工程优秀成果”。《外围结构花格框架后浇节点施工工法》通过了中建总公司施工工法评审。11．应用实例***局**公司******项目经理部在北京******A区工程的花格框架施工中采用了本工法施工。该工程地处北京市**区**路**园15号，分为A、B两栋写字楼，通过三层商业裙房C座及三层地下室连为一体，建筑面积为15万1351m2。开工日期为2005年5月20日，竣工日期为2007年4月30日，历时711个工作日，花格框架位于A、B塔的西北立面，A塔花格框架顶标高为139.08m，B塔花格框架顶标高为95.710m。属于超高结构体系。施工中既要满足结构美观的要求，又要满足结构受力的要求。故本工程花格框架后浇节点部位采用此工法施工，主框架得到充分的沉降变形之后，再将主框架与次框架连接，主、次框架共同15 成为抗侧力的主要结构构件，结构的稳定性与承载能力都得到了保障。工程质量得到了建设单位和监理单位的好评，实施效果良好。拆模后的主体结构外立面见图11。图11花格框架整体效果图15 附录：关于外围结构花格框架后浇节点施工工法的说明在框架结构中经常遇到后浇构造柱，即在构造柱中设置后浇节点。通常有以下两种解决方案。方案一是先预留钢筋，待梁模板拆除后，支设构造柱模板，因浇筑构造柱时有梁封口，为方便混凝土振捣，常在构造柱顶部留置浇捣孔，将混凝土灌入。这个方案的缺点是无法用机械振捣混凝土，常常造成混凝土振捣不密实。方案二是在后浇构造柱的中间部位预留一直径100mm的钢管，作为后浇构造柱混凝土灌入和机械振捣的插入点，待浇筑后浇构造柱时，再将此预留钢管灌实至梁上口平。这个方案的缺点是虽然解决了混凝土可以机械振捣的问题，但留设直径100mm的钢管，主体结构施工时易被堵塞且混凝土灌注困难，不仅施工质量难以保证且延误工期。本工法所述花格框架后浇节点施工方法的特点是：在施工阶段，次框架与主框架暂时断开，待主框架沉降变形完后，再将断开的钢筋连接上浇筑混凝土。相当于次框架只承受1/5左右的竖向荷载，即活荷载；次框架主要承受水平荷载。在使用阶段，次框架和主框架梁是抗侧力的主要结构构件，只承受很少的竖向荷载。用本工法施工，要求后浇部位四周封闭粘贴钢板，此钢板兼作模板并永久保留，对柱子新、旧混凝土连接及柱子承载力有提高作用。使得预留部位尽可能减小，利于结构封顶后的施工，且结构整体效果好，外形美观。后浇节点处使用CGM高强无收缩灌浆料进行灌浆。CGM高强无收缩灌浆料是一种高强度、微膨胀、自流性好的材料，浇筑结束后只需轻敲钢板即可判断是否已经达到灌浆口高度。下表即是运用此工法施工与以前方法的施工对比：此工法施工过去方法施工前法与后法比较钢筋的连接加长直螺纹机械连接普通直螺纹连接满足结构的充分沉降模板钢板兼作模板并永久保留木模板的搭设、拆除对于新、旧混凝土的连接存在有利的约束作用，柱子抗剪强度增加且操作简便混凝土的浇筑CGM高强无收缩灌浆料普通混凝土的灌注CGM灌浆料为自流态，易控制灌注高度，自密实效果好。脚手架的搭设简单支设，便于施工安全防护措施搭设齐全不仅搭设简单，节约工期且安全系数高。本工法所用施工方法“综合技术整体达到了国内领先水平，经济效益和社会效益显著”。15 15'