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1、现浇混凝土（劲性）斜柱施工工法国家级工法编号：YJGF025-2006完成单位：北京建工集团有限责任公司总承包部 北京建工一建工程建设有限公司主要完成人：原 波、曲春珑、翟培勇 杨俊峰、杜 峰、汪 蛟1 前言北京兰华国际大厦地处奥运商圈，属5A级智能写字楼工程，以其独特的建筑造型、复杂的建筑结构荣获2004中国10大新地标建筑，其施工更是得到了业内人士和同行们的普遍关注。本工程有14根超长斜柱，该斜柱独立段长度达26m，斜向倾角69，柱断面达10002200mm，如此长度斜向劲性混凝土柱属国内首次施工。而河南艺术中心也将以它与众不同的设计理念，以及风格迥异的结构表现手法成为郑州市、乃至河南省的
2、标志性建筑。河南艺术中心由五个不规则椭球体组成，五个单体建筑均采用下部现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，上部钢结构屋盖。下部钢筋混凝土外边缘柱沿椭球体面斜向设置。五个单体建筑外围一圈均为梯形截面的斜柱子。现浇混凝土（劲性）斜柱施工工法全面探索了一般混凝土斜柱、异形混凝土斜柱及超长斜向劲性混凝土柱施工工艺，解决了斜向柱体难于支撑及浇筑的难点，并将斜柱视为柱及梁的综合因素，即：斜柱下方支撑视之为梁，斜柱侧支撑视之为柱，其概念性的界定有效地解决了支撑方式及拆模的技术要点，形成了4项专利技术及1篇技术论文。并以其设计的科学性、支撑体系的稳定高效性、施工投入的经济性，填补了传统工艺的空白，尽可能的满足
3、设计意图，柱外观及混凝土质量具佳，令施工界人士普遍赞叹。该项施工工艺已通过市级科技成果鉴定和建筑业新技术应用示范工程验收，其施工技术达到国内领先水平。2 特点2.0.1 经济合理：采用工艺优化、劳动力优化、材料投入优化等方式尽可能提高工作效率。2.0.2 设计科学：针对斜柱在空间上的变化及劲性构件中钢结构、钢筋及模板具体尺寸，对其加以信息化设计，通过CAD放样，精确计算钢筋穿插及模板尺寸。将斜柱视为柱及梁的综合因素，即：斜柱下方支撑视之为梁，斜柱侧支撑视之为柱，其概念性的界定有效地解决了支撑方式及拆模的技术要点，斜柱模板获得国家专利（专利号ZL200620200525.0）。2.0.3 支撑体
4、系稳定高效：采用楔形脚手架支撑体系，配合塔吊、倒链进行安装、支撑就位。一次架子保证劲性柱、钢筋、模板三项的支撑。2.0.4 三节式模板的应用：解决了模板的连接支撑问题，采用模板与柱成品作为下一步模板的支撑加固体系，连接方便，节约材料，并可随钢筋、混凝土的工艺逐步上升，具有很好的推广价值。此项模板体系获得国家专利（专利号ZL200420077690.2）。2.0.5 型钢连接卡具的发明和应用：改进了传统的钢柱焊接工作方式，提高了工效，提高了钢结构拼装的精确性。此项技术获得国家专利（专利号ZL200420072874.X）。2.0.6 超长斜柱施工方法：针对北京兰华国际大厦超长斜向劲性混凝土柱的施
5、工，总结出了，超长斜柱施工方法并获得了国家发明专利（专利号ZL200410068966.5）3 适用范围本工法适用于结构外形、水平截面尺寸变化较大，且竖轴还发生一定角度倾斜的现浇混凝土结构的施工，也适用于劲性钢筋混凝土柱施工，尤其针对超长斜向劲性柱。此类结构常见于文化娱乐设施、体育馆、展览馆及大型公建项目等。4 工艺原理4.0.1 将斜柱视为柱及梁的综合因素，即：斜柱下方支撑视之为梁，斜柱侧支撑视之为柱，其概念性的界定有效地解决了支撑方式及拆模的技术要点。4.0.2 针对于一般斜柱及异形斜柱，利用多层板易于加工拼装和钢管脚手架搭设方便等特点，用模板拼成斜柱所需形状，通过控制模板的裁减角度、支撑
6、架的搭设高度，来满足异形截面、倾斜角度的要求。模板支撑全部采用扣件式钢管脚手架。4.0.3 针对于超长斜柱，底模采用木模，侧模及顶模采用三节式模板，解决了模板的连接支撑问题，采用模板与柱成品作为下一步模板的支撑加固体系，可随钢筋、混凝土的工艺逐步上升。5 施工工艺5.1 施工工艺流程5.1.1 混凝土斜柱平面线位及空间线位施测 施工除外围斜柱的其它竖向结构 搭设顶板、梁支撑，并支出斜柱与内部竖向结构间框架梁的梁底，以梁底长度控制斜柱上部的空间位置 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 搭设斜柱底模 绑扎机械连接接头以上钢筋和柱箍筋 斜柱钢筋隐检后合其他
7、三面柱模板 加固模板及支撑体系，再次校正斜柱位置 浇筑斜柱混凝土 混凝土强度达到1.2MPa后，拆除斜柱底模外的其它模板 待斜柱上层顶板、梁混凝土达到拆模条件，斜柱与框架梁形成整体稳定性后，与顶板模板同时拆除底面模板和支撑5.1.2 劲性斜柱以钢结构施工为前导，测量放线、脚手架支撑体系充分为其服务，钢结构支撑定位、焊接及探伤试验完毕后再进行混凝土结构施工，其中钢筋的绑扎过程中必要时会采用先绑扎箍筋再穿主筋的方式以满足箍筋在复杂钢结构中穿插并连接。工艺流程：劲性钢结构CAD放样、预加工并根据箍筋位置打孔（图5.1.2-1）定位放线（图5.1.2-2）支撑脚手架CAD放样设计（图5.1.2-3）脚
8、手架搭设劲性钢结构拼装就位（图5.1.2-4）劲性钢结构焊接（与原有底板埋件）穿劲性柱箍筋并焊接（图5.1.2-5）穿主筋（图5.1.2-6）外围箍劲模板的CAD放样并预加工（为混凝土浇筑振捣留有振捣孔）模板拼装模板加固混凝土浇筑混凝土内为同时振捣养护拆模下一道劲性钢结构施工。图5.1.2-1 钢结构预加工图5.1.2-2 放线图5.1.2-3 支撑脚手架设计及搭设图5.1.2-4 劲性钢结构拼装及焊接图5.1.2-5 箍筋穿插及焊接图5.1.2-6 主筋穿插及连接5.2 施工方法5.2.1 平面线位及空间线位的施测首先通过CAD对图纸斜柱的平面线位、空间线位、钢结构与钢筋关系进行放样。平面线
9、位：斜柱因其呈斜向分布，其水平面线位尺寸须根据柱倾角进行CAD放样，方得出实际平面尺寸。空间线位：将斜柱各关键点在CAD中进行精确放样，准确测量各点与相应轴线的水平距离，以便钢结构、钢筋、模板等各专业作业施工。斜柱混凝土浇注过程中，设测量人员观察斜柱顶端下沉和模板变形情况。根据目前施工观测情况。钢结构与钢筋关系：因为劲性混凝土设计图纸中通常钢结构与钢筋分离，设计很难充分考虑两者交叉矛盾之处，通过CAD集中放样，可发现两者间交叉关系，并根据具体情况制定有效措施。5.2.2 钢筋工程1、钢筋翻样每个单体工程斜柱、折线梁设专人翻样，绘制翻样图，并利用计算机辅助翻样。斜柱翻样前需绘制翻样图，翻样图中对
10、每根柱主筋进行单独编号（如下图）。单独计算每根主筋的长度，并在料单中注明。下料时对照翻样图和料单对每根斜柱主筋单独下料，下料后及时系上料牌，料牌上注明斜柱部位和主筋编号，防止混用。箍筋翻样同样绘制翻样图，注明斜柱部位，下料时各部位箍筋单独码放，用料牌标识，防止混用。2、斜柱异型箍筋的加工和控制方法：斜柱中存在大量的异型箍筋，箍筋加工前在现场实际放出斜柱大样，反推保护层尺寸，放出箍筋加工尺寸，并在CAD上绘图，经过对比确定箍筋加工尺寸。每种异型尺寸箍筋加工前，先加工样板，经验收合格后方可大量加工。加工中随时与样板进行比照。3、混凝土斜柱钢筋绑扎方法：斜柱绑扎过程中与模板有一定的工序交接，为保证斜
11、柱绑扎质量，必须按此操作顺序进行。斜柱钢筋与模板工序的交接：先根据大样图给出的数据，调整好斜柱接头以下钢筋的位置，绑接头以下斜柱箍筋，然后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，做完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。斜柱安装流程图如下： 隐检完毕后合其它三面模板斜柱绑扎箍筋的施工工艺：绑扎斜柱箍筋时应先在一根斜柱主筋上划出箍筋间距线，然后间距1500mm左右绑一个箍筋，形成钢筋骨架后再用水平尺把
12、此线引到另外几个柱主筋上，根据此线再画间距线，这样控制箍筋绑扎的平整度。绑扎柱箍筋时注意箍筋编号，和斜柱的变化方式，以免用错箍筋。斜柱主筋弯折方法：由于斜柱在每层斜度不一致，因此斜柱主筋在梁柱节点处需弯折，控制斜柱主筋的弯折角度和弯折点位置是钢筋工程的另一难点。主筋弯折采用在前台绑扎时人工弯折，弯折在浇筑完下一层斜柱混凝土后，绑扎梁柱节点钢筋前进行。弯折前在斜柱底面模板两侧固定标尺，标尺高度1000mm高，标尺位置为斜柱外侧斜边两柱角，标尺底标高为本层结构楼板顶标高，标尺斜度为本层斜柱的斜度。主筋弯折点为上下两层斜柱间夹角的中分线。找到每根主筋的弯折点位置用石笔做出记号，每弯折一根钢筋用尺量钢
13、筋与标尺间距离以控制钢筋斜度和钢筋间距。4、劲性斜柱钢筋绑扎的方法当前，对于大截面柱，设计图中箍筋数量决不仅限于柱周箍筋，在柱中穿插大量分布箍筋，见图1。相当数量的箍筋必将与钢结构交叉而无法穿过，混凝土结构设计规范中明确规定了混凝土柱的配箍率，箍筋数量不可减少。解决箍筋的交叉问题是劲性混凝土一项重点。笔者在兰华大厦工程中主要采用以下三种方案综合解决：图5.2.2-1 大截面劲性柱截面提高箍筋直径，降低箍筋密度；将部分箍筋穿过钢结构翼板，要求钢结构加工时预打孔（图5.1.2-5 箍筋穿插及焊接）；在钢结构腹板上焊附加缀板，将箍筋加工成三边箍，与之焊接。5.2.3 模板工程1、构件概念界定对于斜柱
14、施工，质量控制的关键在于对模板的控制，模板的设计施工决定混凝土质量及柱子成品位置准确。因此需认真制定切实可行模板方案。 首先认清斜柱的概念特征，斜柱在支护体系上，即应将其视为水平构件，又应视为竖直构件，即在斜柱下的支撑体系，按照水平构件支撑，“底模”需待混凝土强度达到100以上时方可拆除；“侧模”与“顶模”可按照柱模（竖直构件）进行支撑，以便控制柱子稳定性。图5.2.3-1 模板设计概念确定2、一般斜柱模板的配置1）斜柱模板配置框架斜柱模板采用15mm厚覆膜多层板，模板配制高度为梁底以上50mm，配置断面尺寸为图纸尺寸-3mm.。模板竖向龙骨为50100mm木方（间距不大于250mm），斜柱底
15、面、顶面模板角部模板采用100100mm木方封口，中间采用50100mm木方（间距不大于250mm）。斜柱模板支撑采用仿框架梁形式，斜柱底面设立杆支撑，水平间距400。立杆顶端按斜柱底面水平斜向角度固定小横杆，作为底面模板支架。模板安装完后用100100mm木方，两端打孔，用16螺栓对穿拉紧作为柱箍锁紧模板，沿斜柱方向间距300。从板底小横杆用短管打斜撑支撑侧面模板，并拉住顶面模板柱箍，保证整体稳定。斜柱柱箍采用100100mm木方柱箍和钢管柱箍组合形式：100100mm木方两端打孔，用16螺栓对穿拉紧锁紧模板，木方柱箍两个一组，双向设置，沿斜柱方向间距300mm。钢管柱箍采用483.5脚手管。其中斜柱底面模板下横杆为底面模板支架。钢管柱箍安装后，从底面模板横杆用钢管打斜撑支撑侧面模板，并拉住顶面模板钢管柱箍。图5.2.3-2 斜柱木方柱箍详图图5.2.3-3 斜柱钢管柱箍详图2）斜柱模板安装工艺流程制模 （首层短柱基础上）弹线 搭设外围整体支撑架 固定底面模板小横杆 安装底面模板 绑扎斜柱钢筋 安装侧面模板、顶面模板 自下而上安装
