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【摘 要】钢筋混凝土斜柱作为主要的结构受力构件在体育馆、写字楼、艺术中心等具有特殊造型要求的建筑物中广泛应用.施工过程中钢筋混凝土斜柱的定位测量、模板支设等是技术过程把控的重点和难点,必须认识到斜柱施工的特殊性,规范施工才能保证斜柱施工安全高效,保质保量的完成.

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【关 键 词 】斜柱;定位测量;模板支设

1.前言

由于建筑行业发展迅猛,造型奇特的建筑层出不穷,越来越多的建筑开始使用倾斜框架柱用于满足奇特外立面的造型需要.

本文以成都中信广场项目为工程实列,针对工程为解决无规律斜率的 框架柱的施工难点,总结出超高层斜柱施工技术,对该类型斜柱的测量放线、模板配模、钢筋绑扎、模板加固和支撑体系设计及验算的关键技术作简单介绍,旨在为其他同类型或相似技术的施工提供一定借鉴.

2.工程概况

成都中信广场工程项目是一个集办公、商业为一体的多功能高层写字楼建筑,占地面积17381m2.工程总建筑面积为135517.75m2,由地下三层、地上裙楼三层和南、北两栋高层主楼组成,建筑总高度137.5m.

南楼、北楼外立面设计为帆船船帆的弧形立面,主楼三面向内收分,每层收分尺寸从397mm~1029mm不等,主楼楼层四周斜向框架柱斜率无规律可循,从5.5°~14°不等.主楼的结构形式为框架-核心筒结构.

3.斜柱施工重难点

(1)由于斜向框架柱斜率随楼层不同而不断变化,变化斜度从5.5°~14°无规律可循,同时导致塔楼临边轴线出现收缩.如何有效的选取定位轴线及对每个框架柱进行准确定位是本工程测量放线的关键.


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(2)本工程造型异性,框架柱的截面尺寸及钢筋规格均较大.在施工过程中,需要根据斜率调节钢筋的弯曲程度,如何有效的控制钢筋“回弹”的现象从而保障斜向框架柱的保护层厚度也是一个问题.

(3)由于每层柱子斜率不同,沿用传统的模板配模方式和习惯,将大大加大模板的消耗量,增大项目成本.寻求有效的模板配模方式降低成本是项目的追求.

(4)混凝土浇筑过程中,斜向框架柱的侧模除了受到混凝土浇筑时产生的侧压力外,还会受到来自自重及混凝土冲击力等影响,较传统框架柱模板受力复杂.正确的建立模板受力分析模型,做好模板的支撑加固措施,是施工安全及斜向框架柱混凝土成型效果的关键.

4.关键技术及创新点

(1)利用平面控制网和收分尺寸定位细部尺寸,采用本层定位和斜柱顶部截面投影定位辅助,探索出斜柱的测量定位方法.

(2)设计一种钢筋骨架定位支撑装置,用于控制钢筋骨架的倾斜度及防止钢筋受重力影响或出现“回弹”现象造成的钢筋骨架移位.

(3)采用CAD建模分析框架柱模板随楼层变化而呈现的不同截面,对比分析出模板截面变化中的不变几何范围及尺寸,分解成可变部分+不变部分的电脑配模方法.

(4)对斜柱进行受力,设计斜柱模板加固及支撑体系;同时利用“品茗”安全计算软件,结合最不利受力情况和极限分析法进行分析验算.

5.施工技术要点

5.1测量放线

针对主楼 倾斜框架柱的正确定位,在测量方案的制定上主要分为两方面进行控制:整个楼层边线及整体定位的控制、细部每根斜向框架柱的斜率控制和定位控制.

(1)建立有效的平面控制网

以北楼为例,首先针对北楼1~30层各层平面图进行分析和投影复核,选取楼层中部纵横各两条从底层到顶层依然存在的固定轴线作为基准轴线.本例选取为3轴线、8轴线和T轴线、S轴线为基准轴线;各轴线为方便测量放线时的通视,均相应平移2米作为辅助轴线.辅助轴线的交点按顺时针方向依次编号1、2、3、4.

利用1、2、3、4点在首层施工时预埋钢板,首层混凝土浇筑完成后用全站仪复核精确位置,定位出1、2、3、4点,用于以后各楼层的定位基准点.

(2)分析斜柱尺寸变化规律

以北楼12轴线~S轴线KZ9c为例,由于12轴线为边轴线,随楼层升高,12轴线距离8轴线的距离在不断变化,并且12轴线为斜向框架柱KZ9c的定位轴线.针对上述情况,为精确有效的定位各楼层整体尺寸,经分析列出收分变化值及斜率控制表(见表1).

(3)斜向框架柱具体细部放线

放线思路:利用斜柱底部楼层定位线+斜柱顶部楼层定位线,来保证斜向框架柱的斜率及具体定位.以20层为例.

首先利用平面控制网,测量定位

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出20层的主轴线;然后利用主轴线结合《收分变化值及斜率控制表》查出20层KZ9c的控制轴线12轴距控制轴线的距离24561mm,然后放样出20层KZ9c;之后同理放样出21层KZ9c的投影线,最后按照《收分变化值及斜率控制表》中的变化值进行复核.


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5.2钢筋骨架斜率控制

(1)、确定施工顺序及图示安装流程

斜柱绑扎过程中与模板有一定的工序交接,为保证斜柱绑扎质量,本工程通过试验及实践最终确定了如下施工顺序:

调整好斜柱接头以下钢筋的位置――绑接头以下斜柱箍筋――将斜柱主筋向柱底模反方向拉起,以便木工支斜柱底模――支好斜柱底模后,机械连接接头以上钢筋和绑扎柱箍筋――安设预制撑块用于保证钢筋骨架几何尺寸――斜柱钢筋隐检后合其他三面柱模板.

绑扎斜柱时首先根据放好的斜柱边线调整斜柱主筋根部位置,然后用做好的斜柱角度模型调整每根斜柱主筋角度,柱主筋调整完成后开始绑扎斜柱接头以下柱箍筋.

(2)、设计钢筋骨架斜率控制装置

因为是斜柱,受重力的影响钢筋会倾向一侧.如果不加以控制,钢筋则一定会偏位.同时,由于本工程斜柱主筋规格较大(直接为28~32mm),抗弯性能较好,同时弯折后也容易出现“回弹”现象.鉴于上述考虑,为保证钢筋骨架斜率正确,有效的控制斜柱的钢筋保护层厚度,设计了一种用于斜柱钢筋骨架斜率及保护层控制装置.该装置力学模型是一根力杆,由两根组成.力杆一端固定在斜柱钢筋骨架顶部伸出楼面部分,另一端固定在柱两侧梁上.两根力杆分设于斜柱两侧,一边拉、另一边推起到支撑柱重力作用.同时在支撑体系和钢筋上做好标记,跟踪检查,防止因混凝土振捣滑移.

5.3建模分析斜向框架柱模板

由于本工程斜向框架柱斜率无规律可循,传统垂直立面框架柱柱模板的配模方式对于本工程已不再适合,但如果每层仍采用框架柱整体模板包裹,将大大消耗模板的耗量,减小模板的周转率.最终本工程通过CAD建模分析各楼层不同斜率的框架柱柱摸尺寸及倾斜度,采用定型模板部分结合可变化部分结合的方式进行配模,可变部分是针对不同斜率进行CAD下料分析,送至木工加工房,进行分楼层,分编号加工.

采用极限分析法:选取同一框架柱,利用倾斜角度最小的楼层和倾斜角度最大的楼层,分别绘制模板配模示意图(同样以北楼12轴线~S轴线KZ9c为例):

经过分析讨论得出:定型模板尺寸为3361*995mm,变化的部分根据楼层进行分类统计,并分别绘制大样,进行加工编号.同时在施工时,为保证交接处的稳定,在交接处模板外侧均要设置腹板进行加固处理,即在交接处实际为双层模板.

5.4模板支撑体系验算

模板支架的稳定直接关系到混凝土浇筑后斜柱的成形效果,由于斜柱底侧模板不光是受到混凝土侧压力,还受到混凝土自身重力和浇筑时的冲击力等.故对模板加固和支撑体系进行了设计与验算.

在编写斜柱施工模板专项方案时,重点分析的内容有:1)斜柱受力分析;2)模板面板受力分析;3)浇筑混凝土时作用力对模板面板及支撑体系的影响分析;4)支撑体系的选取并用专业软件进行验算分析.

6.结语

在斜柱施工完成后,我们对最终的斜柱的施工质量进行了检测,检测内容包括:柱主筋保护层检测、混凝土成型质量检查(平整度、截面尺寸、表观质量、轴线位移、倾斜度);共计抽查了232根斜向框架柱.所有检查项目合格率均大于95%,满足规范和设计要求.对类似工程具有一定的借鉴意义.

作者简介:

陈胜兵(1975-),男,四川大英人,硕士.

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