高落差傾斜勁性型鋼混凝土剪力墻高支模施工技術(shù)

鄒淵 鄧年春 陸建飛

摘 要：南寧萬科大廈北樓采用下部剪力墻-上部框架剪力墻（帶桁架轉(zhuǎn)換）的結(jié)構(gòu)體系，首層落地斜墻建筑造型新穎，施工難度大.本文主要圍繞這種特殊高落差傾斜勁性型鋼混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)施工過程不同時(shí)變邊界條件下的模擬結(jié)果分析，合理確定分五段澆筑混凝土施工方案，同時(shí)重點(diǎn)介紹了落地斜墻“鋼結(jié)構(gòu)支撐+鋼管腳手架支撐”模板支撐體系中三角墻及斜墻和雪糕筒斜墻支模架搭設(shè)控制要點(diǎn).研究結(jié)果表明，該工程高支模施工技術(shù)方案安全可靠，滿足工程質(zhì)量與規(guī)范要求，對(duì)類似工程的高支支模體系設(shè)計(jì)有所裨益.

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)換層；勁性型鋼混凝土；剪力墻；施工；模板

中圖分類號(hào)：TU745.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

近年來隨著國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們對(duì)建筑不斷有新的認(rèn)識(shí)和追求，高落差傾斜建筑物不僅滿足建筑構(gòu)造藝術(shù)的新穎性需求而且可以實(shí)現(xiàn)多功能結(jié)構(gòu)功能.特殊結(jié)構(gòu)高支模施工技術(shù)關(guān)乎到建筑施工質(zhì)量和安全，逐漸成為國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn).現(xiàn)今大跨度懸挑高支模技術(shù)多采用格構(gòu)柱體系、鋼筋混凝土構(gòu)造柱體系，但針對(duì)高落差傾斜建筑結(jié)構(gòu)支模技術(shù)的研究不足.本文以南寧萬科大廈北樓首層高落差傾斜勁性型鋼剪力墻為研究對(duì)象，基于有限元分析理論與高支模技術(shù)詳細(xì)介紹了落地斜墻“鋼結(jié)構(gòu)支撐+鋼管腳手架支撐”模板支撐體系的施工技術(shù)，能很好解決該特殊結(jié)構(gòu)的施工難點(diǎn).

1 工程概況

南寧萬科大廈位于南寧市五象新區(qū)總部CBD，北臨五象大道，南臨云英路，東面為規(guī)劃的L路.項(xiàng)目總建設(shè)用地面積約2.55萬平方米，計(jì)容積率建筑面積約11.76萬平方米.該項(xiàng)目分為南北兩個(gè)地塊，南樓已施工至地上七層左右，北樓目前處在地下室施工階段，周邊分布陸續(xù)施工的多只項(xiàng)目，周邊用地較為緊張.北樓一層共設(shè)有3塊斜向落地剪力墻區(qū)域.包括一區(qū)：1-3～1-4/1-A～1-D軸范圍內(nèi)的斜墻及三角墻，二區(qū)：1a-12～1a-13/1a-A～1a-D軸范圍內(nèi)的斜墻及三角墻，三區(qū)：1-14～1-17/1a-1～1a-3軸范圍內(nèi)的雪糕筒斜墻，分布向外分別傾斜23°和12°，如圖1所示.

2 斜墻施工過程不同時(shí)變邊界條件下的數(shù)值分析

2.1 施工模擬目的

1） 根據(jù)圖紙和施工方案資料，為保障斜墻澆筑過程施工安全與質(zhì)量，進(jìn)行北樓首層斜墻施工過程不同時(shí)變邊界條件下的分段澆筑模擬結(jié)果分析，得到施工過程中型鋼混凝土剪力墻的變形和應(yīng)力等變化情況，確定分段澆筑混凝土施工方案的合理性，為安全順利地完成施工任務(wù)提供技術(shù)參考.

2）建立首層斜墻型鋼混凝土斜墻模型，通過對(duì)計(jì)算機(jī)模擬的施工過程進(jìn)行計(jì)算，從而得到不同時(shí)變邊界條件下五次澆筑型鋼混凝土斜墻的應(yīng)力以及變形情況，為實(shí)際施工過程中采用“鋼結(jié)構(gòu)+鋼管腳手架”支撐體系搭設(shè)模板提供數(shù)值計(jì)算依據(jù)[1].

2.2 施工準(zhǔn)備

1）依據(jù)資料：南寧萬科大廈北樓建筑與結(jié)構(gòu)圖紙；落地剪力墻模板支撐施工專項(xiàng)方案；相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn).

2）技術(shù)方法：通過查看相關(guān)資料，對(duì)南寧萬科大廈北樓項(xiàng)目總體概況進(jìn)行詳細(xì)了解，確定項(xiàng)目模擬分析的目的、技術(shù)方法，運(yùn)用通用有限元軟件MIDAS GEN建立結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行北樓首層斜墻施工過程不同時(shí)變邊界條件下的分段澆筑模擬結(jié)果分析.

2.3 鋼結(jié)構(gòu)支撐體系

為保證混凝土斜墻底模的側(cè)壓力能可靠地傳遞到鋼骨上，需要將鋼骨與模板系統(tǒng)進(jìn)行有效連接，形成整體.對(duì)此，擬采用槽鋼對(duì)斜墻鋼骨進(jìn)行加密，并將模板對(duì)拉螺桿與槽鋼焊接固定，使得模板體系的荷載能傳遞至鋼骨.連接方式如圖2所示.

2.4 荷載分析

經(jīng)查荷載規(guī)范得支撐結(jié)構(gòu)承受的荷載包括架體自重及混凝土側(cè)壓力[2].

1）斜墻模板支撐架側(cè)壓力計(jì)算[3]，如圖3所示.

2.5 施工過程不同時(shí)變邊界條件下的模擬結(jié)果分析

根據(jù)首層雪糕筒斜墻結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度及混凝土澆筑的順序，考慮如下五個(gè)施工段，如表1所示.

3 模擬結(jié)果分析

針對(duì)MIDAS GEN分析結(jié)果，提取不同施工工況首層落地斜墻最大位移和應(yīng)力，如表2所示.

經(jīng)對(duì)首層落地斜墻施工過程不同時(shí)變邊界條件下的模擬結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)各工況下的三角墻及斜墻和雪糕筒斜墻結(jié)構(gòu)，其最大應(yīng)力和位移值符合規(guī)范要求和一般受力變化情況，因此，分五段澆筑混凝土施工斜墻是較合理施工方案[4].

4 斜墻施工要點(diǎn)和雪糕筒施工流程

4.1 斜墻支模架搭設(shè)控制要點(diǎn)

三角墻及斜墻支撐架搭設(shè)圖如圖5所示，其控制要點(diǎn)：

1）通過精細(xì)放樣，搭設(shè)滿堂支模架，橫距和縱距為900 mm，步距1 500 mm，一次搭設(shè)到頂，并布置斜墻定位鋼管， 用于放置木方模板等斜墻材料.

2）剪刀撐采用滿堂腳手架加強(qiáng)型布置，與地面夾角45°～60°，架體外部周邊及內(nèi)部縱橫向剪刀撐每五跨布置一道，水平剪刀撐兩步設(shè)置一道.為提高支模架整體穩(wěn)定性，施工范圍內(nèi)支模架必須與周邊結(jié)構(gòu)或已有支模架相連.

3）每兩步設(shè)置一道抱柱箍，與臨時(shí)構(gòu)造柱相連.

4）進(jìn)行第一段墻體澆筑，水平施工縫設(shè)置于斜墻交接節(jié)點(diǎn)以上300 mm處，離首層板最大距離3.94 m，標(biāo)高為-1.63 m.

5）首次混凝土澆筑設(shè)置三道落地斜撐桿，水平向間距0.9 m，直接支頂于地下室頂板[5].

4.2 雪糕筒支模架搭設(shè)控制要點(diǎn)

雪糕筒支模架搭設(shè)如圖6所示，其控制要點(diǎn)：

1） 雪糕筒斜墻從頂板開始分5次澆筑，澆筑高度分為4×3.5 m和3.3 m，雪糕筒斜墻施工時(shí)水平拉結(jié)必須可靠.

2） 主傾斜方向的不平衡力考慮用斜撐支撐，斜撐布置為沿墻高和水平方向分布為1 200 mm和600 mm，斜撐沿線架設(shè)每根立桿相連.

3） 各方向剪刀撐布置，垂直雪糕筒墻面剪刀撐如圖每跨均布置一道，環(huán)墻面方向剪刀撐3 m布置一道，由外立面開始采用45°～60°搭設(shè)即可，水平剪刀撐兩步一搭設(shè).

4） 雪糕筒斜墻按照600 mm×600 mm搭設(shè)滿堂腳手架，縱橫向水平桿與模板頂緊，增加斜墻內(nèi)側(cè)模板穩(wěn)定性.大梁處橫向加兩根立桿，一部分立桿用頂托搭設(shè)在橫向主愣上[6].

5） 雪糕筒斜墻配模圖及螺桿分布圖專業(yè)廠家深化[7-8].

4.3 雪糕筒施工流程

測量放線→剪力墻、暗柱、控制雪糕筒弧形圓線、鋼柱、二層梁線→鋼柱、梁安裝就位，校正→鋼柱、鋼梁焊接，同時(shí)焊剪力墻底部定位筋→零層板面（鉆孔）定位外圓龍骨→搭設(shè)外側(cè)圈梁及二層頂板梁的滿堂架→拉外側(cè)2層梁頂部標(biāo)高13.35 m～-5.55 m的外圓控制線（根據(jù)模板厚+次龍骨厚+主龍骨厚）拉斜線→鋼管水平定位龍骨與滿堂腳手架水平桿焊接（成圓弧形與剪力墻弧形一致）→鋪豎向方鋼龍骨→邊鋪豎向方鋼龍骨與外圓模板→放置方鋼龍骨與外圓模板固定→完成外圓模板→釘竹條→暗柱鋼筋綁扎（因釘竹片暗柱外側(cè)鋼筋無法綁扎）→剪力墻外側(cè)兩道鋼筋綁扎→鉆對(duì)拉螺栓外側(cè)模板孔→留好外側(cè)螺栓長度與鋼骨焊接→綁扎剪力墻內(nèi)側(cè)兩道鋼筋→綁扎內(nèi)側(cè)兩道鋼筋時(shí)要調(diào)整好對(duì)拉螺栓上下左右的間距→放置控制剪力墻截面的頂撐（內(nèi)圓模板依靠頂撐，在內(nèi)側(cè)模板拼接處必須頂撐）→根據(jù)內(nèi)側(cè)定位水平龍骨來對(duì)螺栓上下左右間距鉆內(nèi)側(cè)模板孔，定位要準(zhǔn)確→安放內(nèi)圓模板→釘內(nèi)側(cè)木方（或方鋼）次龍骨→放置內(nèi)側(cè)水平主龍骨（根據(jù)標(biāo)高定位）→調(diào)緊對(duì)拉螺栓進(jìn)行加固→雪糕筒內(nèi)側(cè)樓梯放線、插筋→加固外側(cè)模板、外側(cè)鋼管架體加固→搭設(shè)雪糕筒內(nèi)側(cè)高支模架[9]，如圖7所示.

5 結(jié)語

當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造型越來越獨(dú)特新穎，特別是高落差傾斜建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)極具藝術(shù)特色，應(yīng)用越來越廣泛，這對(duì)現(xiàn)場混凝土模板支撐體系設(shè)計(jì)技術(shù)、安全質(zhì)量保證提出了更大的挑戰(zhàn).本文通過對(duì)高落差傾斜勁性型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工過程的MIDAS GEN有限元分析及雪糕筒斜墻施工工藝研究，得到如下結(jié)論：

1）通過針對(duì)斜墻施工過程不同時(shí)變邊界條件下的數(shù)值分析的模擬結(jié)果研究，確定分段澆筑混凝土施工方案合理，減少施工過程中由于施工工藝不合理導(dǎo)致斜墻產(chǎn)生較大殘余應(yīng)力；

2）通過對(duì)施工過程中落地斜墻支模體系控制要點(diǎn)分析，提出“鋼結(jié)構(gòu)支撐+鋼管腳手架支撐”支模體系，保證了首層落地斜墻施工質(zhì)量和安全文明施工，且能為類似高落差傾斜建筑工程的施工方案設(shè)計(jì)提供參考.

參考文獻(xiàn)

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[9] 中華人民共和國建設(shè)部. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50017-2003[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2003.

Abstract： North building of Nanning Wanker Building uses the structural system of the lower shear wall and the upper frame shear wall （with the truss conversion）. Architectural modeling of the first floor sloping wall is novel and the construction is difficult. This paper mainly analyzed the simulation results under different boundary conditions when this construction process of the special high drop inclined steel reinforced concrete shear wall structure is not the same. The construction scheme of concrete pouring is reasonably determined into five sections. At the same time， the control points of triangle wall， inclined wall and ice cream cone inclined wall formwork in steel structure support and steel scaffolding support formwork support system of floor inclined wall is introduced. The research results show that the engineering construction of high formwork technology scheme is safe and reliable and meets the engineering quality and specifications， and benefits the design of high formwork system of similar engineering.

Key words：conversion layer； steel reinforced concrete； shear wall； construction； formwork

（學(xué)科編輯：黎 婭）