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高层建筑避难层施工分析
发布日期:2017-09-06 22:08
 
摘  要:文章结合和记黄埔地铁广场工程,对超高层建筑中避难层施工重点难点进行了分
析并对解决办法进行阐述。
关键词:避难层;钢结构;钢筋;高层
 
      高层建筑由于人员较多、楼层较高,发生火灾时,人员从建筑内疏散到室外需要较长时间,因此 GB50045—95《高层民用建筑设计防火规范》规定建筑高度超过 100 m 的公用建筑应设置避难层。
 
1 工程概况
      和记黄埔地铁广场工程包含 1 栋办公楼,3 栋公寓楼及商业裙楼;工程总建筑面积 326 959 m2,其中办公楼 53 层,总高度 258 m,属超高层建筑,结构形式为框架—核心筒—外伸臂结构,结构安全等级为二级,防火等级为一级,抗震等级为一级,其中 24 及 24a 层为避难层,避难层层高 4 m,建筑面积为每层 2 610 m2,带牛腿劲性钢柱 34 根,斜梁 40 根,水平梁 38 根。
 
2 避难层施工工艺
      型钢柱吊装→位置校正→型钢梁、斜钢撑吊装→型钢柱、型钢梁及斜钢撑整体位置校正→型钢柱、型钢梁及斜钢撑焊接连接→验收合格→框支柱、核心筒竖向钢筋连接→柱墙箍筋绑扎→隐蔽验收、支模、浇筑柱墙混凝土(至型钢混凝土梁底)→梁钢筋连接→梁钢筋绑扎→隐蔽验收、支梁底模→支板模板、绑扎板筋→隐蔽验收、浇筑梁板混凝土。
 
3 施工难点
      避难层是防止火灾发生时超高层建筑里的人受到火灾威胁而设,提供人们避难所用,这就要求其水平、竖向刚度大。工程结构形式为框架—核心筒—外伸臂结构,框架柱均为劲性钢柱,竖向刚度能够满足要求,为加大建筑物水平刚度,增加了大量的型钢梁、斜钢撑。为此型钢柱最多带有 6 个牛腿,加之混凝土结构内部钢筋密集,尤其体现在梁柱节点处,部分纵向受力钢筋需在不同位置采用机械连接的方式连接在型钢上且箍筋需采用焊接的方式封闭,为土建施工带来了极大的困难。
 
4控制方法
4.1钢构施工
      1)钢柱的安装。由于工程位于繁华地段,施工场地狭窄,在钢构件吊装施工时采用单机回转吊装法。起吊前,钢柱横放在垫木上,起吊时不得使构件在地面上有拖拉现象。回转时需有一定的高度,起钩、旋转、移动三个动作交替进行,就位时缓慢下落。起吊回转过程中应注意避免同其他已吊好的构件相碰撞,吊索要有一定的有效高度。当钢柱吊到就位上方 200 mm 时,停机稳定,对准下节钢柱后,缓慢下落,下落中应避免磕碰,当柱底与下节柱柱顶接触后停止下落,检查钢柱四边中心线与下节柱对准情况(四边要兼顾),如有不符应立即调整,调整时需 4 人操作,2 人移动钢柱、2 人协助稳固并进行检测,经调整钢柱的就位偏差在 3 mm 以内后再下落钢柱,使之落实,拧紧每块连接板上的 6 个螺母(Ф20 mm)。
      2)型钢柱校正与技术复核。钢柱构件的校正内容主要包括钢柱标高调整、钢柱轴线调整和柱身垂直度校正,柱底就位尽可能在钢柱安装时一步到位,少量的校正可用千斤顶和撬棍校正,吊装就位后对钢柱标高、钢柱垂直度进行测量,轴线对定位轴线偏差应≯3mm,其倾斜度偏差值应≤H/1 000 且绝对偏差<5 mm。钢柱吊装就位后进行第一次位置校正,经校正合格后不进行焊接,进行钢梁的连接,待钢梁连接完毕再对钢柱进行进一步调整,确保钢柱钢梁允许偏差值均在规范规定范围内,最后再进行焊接工作。
      3)型钢梁的安装。钢柱安装焊接就位,同样采取单机回转吊装法将型钢梁吊装就位方法与型钢柱相同,吊装过程中上方牛腿站立 1 人,下方牛腿站立 2 人,钢梁吊装至距离牛腿 200 mm 处,停机稳定,对准牛腿后,缓慢下落,下落过程中信号工及牛腿处施工人员协调配合,将钢梁安装至指定位置,拧紧每块连接板上的 6个螺母。
      4)焊缝的焊接。由于焊缝存在收缩变形,经过实际测量显示柱子收缩量为 1.5 mm,每节柱由于焊接造成的柱顶垂直度位移值约为 2.5 mm,梁收缩量为 1 mm,焊缝的收缩将对钢柱及钢梁的位置产生一定影响,焊接过程中,施工顺序为先焊接钢柱,再对钢梁及斜钢撑进行焊接,先对轴线位移较大的型钢柱进行焊接,通过焊缝收缩使之两型钢柱轴线位移偏差减小,型钢柱焊接完毕,对型钢柱进行第二次校正,钢柱焊接完成后,对型钢梁及斜撑进行焊接。钢柱焊接过程中采用如下方法进行控制。
      (1)当柱与柱对焊时,可通过增加焊接节点间隙的方法以抵消柱 - 柱焊接后的焊缝收缩量。
      (2)每个钢柱节点施焊时,安排 2 名焊工进行对称匀速焊接,从而达到相互抵消焊接变形造成的柱顶垂直度及高程偏差。
4.2 钢筋的连接
      1)两型钢柱之间梁钢筋的连接。采用焊接在型钢柱上的可焊性直螺纹套筒与钢筋的螺纹端头连接,这就意味着每根梁筋在中间某个部位有一个接头,使用CABR-M 分体套筒进行机械连接。分体式钢筋接头工艺原理是将 2 根带连接的钢筋的螺纹丝头用 2 个半圆形的螺纹套筒扣紧,丝头螺纹与半圆形套筒螺纹紧密咬合,再通过锁套将 2 个半圆形的螺纹套筒锁紧,利用分体式套筒压接机将锁套压牢,使之连成一体而达到连接的目的。
      连接完毕后钢筋间隙为≤10 mm,为确保施工过程不会对套筒造成震动脱落,要求对分体式套筒用套筒压接机挤压后进行点焊固定。
      2)箍筋的连接。由于避难层型钢梁柱节点较多且存在较多斜梁型钢柱,型钢柱最多带有 6 个牛腿,柱箍筋遇牛腿处,无法实现封闭,采用箍筋焊接在型钢柱翼缘板或加劲板上的连接方式,对箍筋进行封闭,施工中焊接量极大且外围箍筋间距较密,牛腿处形成三面封闭空间处焊接困难,在焊接过程中采取边绑扎边焊接的处理方式,此措施有效地解决了由于箍筋摆放完毕后间距过密而不具备操作空间,无法施焊的情况出现。
4.3模板的支设及加固
      由于避难层型钢梁柱节点较多且存在较多斜梁型钢柱,型钢柱最多带有 6 个牛腿,加大了模板支设难度,现场采用钢木结合的模板支设体系,即带斜撑牛腿所在墙身型钢柱柱身采用大钢模,牛腿处型钢柱采用木模板拼接的方式,此种方式需对牛腿处木模板的支撑加固,采用对拉螺栓拉结,梁板打地锚双水平杆支承的加固方式,以确保结构稳定性。
4.4混凝土浇筑
      用于连接梁柱箍筋的连接钢板与型钢柱翼缘板之间的距离较小,最小约为 100 mm,该连接钢板、型钢梁腹板以及型钢柱腹板共同围成三面封闭的小空间,为了保证此空间内混凝土浇筑密实,在施工中将特别对该部位采用小型振捣棒振捣并稍加大振捣时间,待该空间内混凝土有溢出的现场时方可证明内部混凝土已填实。
混凝土浇筑前检验小型振捣棒是否到位,振捣过程中钢板与型钢柱翼缘板之间溢出混凝土再进行下一处振捣。
 
5结语
      1)钢构安装过程中可采用耳板垫钢片的方式调整构件定位,即由于施工原因导致本节柱头存在尺寸偏差,下节柱以轴线为准,安装过程中可采用翼缘板垫钢片的方式小幅调整钢柱垂直焊接时用千斤顶顶住取出垫片进行焊接。
      2)偏差调整的施工方法,即钢构施工过程中,焊缝存在收缩变形的特性,焊缝的收缩变形会使预留焊接截面面积减小,本工程避难层选用钢板为 35 mm 厚钢板,根据观测数据显示柱子收缩量在 1.5 mm 左右,利用焊缝收缩变形这一特点,将钢构校正后,焊接前绘制出整体平面图,对规范允许范围内,柱偏差较大位置,采用对称焊接与不对称焊接相结合的方式,使之定位更加准确,为下层施工打下更好的基础。

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