高层建筑筒体结构整体升降模板施工技术探讨
摘要:整体升降筒体模板工艺,比通常采用塔式起重机完成筒体模板升降作业,可以节省大量台班吊次,操作容易掌握,工程质量易保证,便于施工管理。节省外脚手架费用约50%,随楼层逐层升降,比采用散支散拆组合式模板可减少模板投入量约5O%,由于工序单纯简练,显著提高了工效。
关键词:筒体结构;整体升降模板;施工工艺
0.前言
现代高层建筑,超高层筒体结构现浇建筑整体提模施工法(又称升降法),是一种在升板法基础上改进发展起来的一种新的施工法,适用于筒体结构。这种方法是运用升板机来逐层提升墙、柱、梁侧模的方法。模板由底层逐层提升到顶层,完成筒体全部结构工程后再拆除。它的升模系统是由劲性钢柱或承力架,工具式钢柱,操作平台,筒身墙模板和吊脚手架组成。劲性钢柱或工具式钢柱作为施工中的承力结构和导杆,升板机悬挂在它上面,吊住承力架,承力架下悬操作平台,操作平台下挂着全部筒体墙体的梁侧模板。
一、整体升降筒模工艺流程
在筒体结构施工中采用整体升降模板工艺具有以下几个特点:提升的垂直运输由升板机来完成,比通常采用塔式起重机完成筒体模板升降作业,可以节省大量台班吊次。由于是非连续性作业,操作容易掌握,工程质量易保证,便于施工管理。节省外脚手架费用约50%。由于是一次性安装筒模,随楼层逐层升降,比采用散支散拆组合式模板可减少模板投入量约5O%。由于工序单纯简练,显著提高了工效。其工艺流程如下:楼地面组装筒墙模→扎筋→装外筒模→浇筑混凝土→拆除筒体墙模侧模→由升板机将筒模提升到上→层楼层位置→浇筑其他位置楼面混凝土(包括扶梯)→再组装筒体墙模板→按此周而复始循环直至高层建筑结构完成。整体升降筒模施工程序示意,见图1。
二、整体升降模板系统施工
2.1劲性钢柱施工
劲性钢柱浇筑在筒体混凝土墙中,它既是筒体结构配筋,又是施工操作筒模升降的支撑系统。在施工过程中能逐步提升,重复使用的钢柱,称为工具式钢柱。为了能满足升板机的悬挂,不论是结构中的劲性钢柱还是工具式钢柱,一般采用缀板式,其最长边的长度不超过升板机架内孔尺寸。便于悬挂升板机。缀条柱则要设置安放承重销的缀板。
1)筒体劲性钢柱的施工原则:沿筒体全高应分段制作,运输和吊装。视塔式起重机的起重吊距和吨位而计算确定分段的长度。一般控制在二层楼高,约6m左右,裙房施工时约8.5m左右。
2)缀板的设置间距要根据升板机的一次有效提升高度及层高来综合决定。一个楼层高度宜分二次提升,缀板间距宜控制在500～600㎜。安放承重销的缀板,既能满足抗剪要求,还必须确保支座处焊缝的承载能力,如在缀板端部下设小钢牛腿,以增加焊缝的抗剪能力。
3)劲性钢柱节点的连接,一般宜采用法兰圈式的螺栓连接,再加上角钢绑焊,其吊装时先用螺栓连接,经谨慎校正后绑焊角钢。
4)劲性钢柱吊装
当钢柱安装就位后,先用螺栓将上、下两节固紧,然后拆除吊钩再行校正,角钢对称进行固定焊接。
2.2工具式钢柱施工工具式钢柱由于不是埋设在建筑结构的混凝土内,作为工具可以重复使用,要使它能安全地承受水平和垂直荷载,必须在构造上和施工管理方面采取相应措施。
1)传荷节点:将工具式钢柱承受的垂直和水平荷载传到建筑物结构上去,按建筑物不同部位所采取的连接构造措施作法。工具式钢柱总长可控制6～8层楼高,它的提升方法,可以一层层提升,也可以连续施工几层(或3层)后再提升工具式钢柱。但要预先规划各次提升后的承力架,升板机的位置图。缀板的间隔,原则上采用同一模数,以便妥为安放承重销。其构造要求均同劲性钢柱。
2)安装的要求:承重销放置楼面,先按工具式钢柱的位置弹出十字线,在其周围墙上弹出标高线。调整好工具式钢柱下承重销的高度,然后再将工具式钢柱四面的中心与楼面上弹的位置中心线对准,再用线坠校正好垂直,然后,再通过楼板的预留孔处,用钢楔嵌紧,整根钢柱应校正垂直,而后用角钢将上、下两节柱在角肢的内侧焊接起来,以保持工具式钢柱外侧平整,便于承力架提升。承力架与工具式钢柱间的空隙应均匀。
2.3承力架
1)设计方案的选择:采取大型型钢井字格梁或双梁结构的钢筋混凝土井字格梁。采用双梁结构钢筋混凝土井字格梁,其优点是节省设备用钢量。缺点是重量大,施工速度慢,制作繁琐。钢井字格梁的连接可以采用如混凝土井字格梁一样的平接形式,焊接连接。但用这种方式,现场焊接工作量大,而且,超高层建筑的外形很难一样,以后重复利用率低,其承力架的整体刚度较好。经过实践比较,认为采用主、次梁叠交的方式较好,叠交的节点用螺栓和上下压板固定。不仅大大减少了焊接工作量,而且保留通长的型钢,便于重复使用。主梁直接搁置在钢柱上,次梁悬挂操作平台。
2)提升吊点的构造,也不宜用焊在承力架上的固定方式,可以做托梁式(见图2),既便于重复作用,又能使吊点调整在最佳状态。
2.4操作平台
1)方案选择优先考虑采取钢平台,它有分块方便,便于泵送商品混凝土,混凝土在平台上临时堆放后,用锹入模,也便于混凝土布料机移动和能重复使用的优点。在受到条件限制不能采用钢平台时,可以选用杉木板面的平台,它干燥自重轻,一次投资少,但是它基本上只能用一次。除此而外,尚可采用钢筋混凝土平台,其使用方便耐久,但预制周期长且自重大,总之要从当地价廉,方便实用的情况出发,选择最佳方案。
2)平台的分块原则为了能便于绑扎筒体墙、梁、柱的钢筋,操作平台必须是分块独立地悬挂在承力架下。因而要求凡是在绑扎钢筋的梁、墙之间的平台都必须是独立分开的。
3)钢平台的构造为了减轻平台的自重,宜采用梁板式结构。为安全防护四周边框必须封闭,也便于自身的安装并便于悬挂墙、梁、柱模板。
4)吊点和吊杆的构造吊杆是将平台和承力架连接起来的构件,在平台提升时,它承受施工荷载和模板等产生的拉力,在使用工具式钢柱时,当工具柱卸荷提升时,则吊杆必须将承力架和升板机等荷载传至操作平台,再由操作平台传到楼板,最后传至建筑的竖向结构,此时吊杆承受压力。吊杆宜采用螺栓压板节点,构造简单且无须施工现场焊接,连接的工效也快,节点的布置应使平台的受力均匀,不产生过大的应力集中,以确保文明施工安全生产。
2.5模板
1)筒体墙体模板整体升降模板工艺一般均采用大模板形式;组合模板拼装成大模板,则采用钢板及型钢支撑大模板,按施工流水段高层建筑裙房及标准层每层都要拆装一次;为提高工效,亦可采用平模加角模方案(一般指墙体阴角部位)。板的分块大小,应注意梁间距离,塔式起重机的起重能力和模板自身的刚度。
2)筒体结构梁模板梁模板的侧模采取提升工艺,底模为整块连接筒体内模跟着筒模逐层提升。梁侧模构造必须满足快速拆装的要求。梁底模可采用组合钢模板,也可采用木模板。梁的两侧模板宜采用组合钢模板拼装成固定侧模板,用钢丝绳悬挂在平台下面,用穿墙对拉螺栓承受混凝土梁浇筑的侧压力,在提模前拆除穿墙对拉螺栓,松开侧模后,能和墙体模板一起提升。
3)筒体结构柱模板和墙体连在一起的护壁柱模板,可以和墙模一样采用组合大模或钢大模,用穿墙对拉螺栓抵抗混凝土的侧压力。独立柱模板,由于柱的顶部与梁结合处构造较为复杂,宜采用散支散拆方法操作,不宜采用预拼装整片式模板,并应采用封闭式柱箍来承受混凝土浇筑中的侧压力。
4)楼板模板楼板一般为现浇钢筋混凝土,虽然楼板模板不在提模之列,但是由于面积大,垂直运输量也大,所以,同样要求进行模板设计,对于跨度较小的模板,可以利用梁的支撑系统,在其上面加牵杠和搁栅再铺胶合板,由于标准层的上下楼层相同,因此一般10OOm2的楼板其模板组装可24h内完成。对于跨度较大的楼板,其楼板模板可采用台模。
2.6悬挂式外脚手架高层建筑筒体结构工程,为了便于周边外围墙体和边柱的施工,沿建筑物四周利用承力架悬挂三个楼层高度的外脚手架,以满足结构施工的需要。在外脚手架楼层之间设交通梯,这种悬挂外脚手架在结构施工完成后,也可改装后供外装修作业施工之用。
三、提模系统制作与组装
3.1制作提模系统的劲性钢柱或工具式钢柱,承力架,操作平台,模板。可在工地锻作车间加工制作。或将构件分成若干部件编号,运到现场施工位置进行组装,所有构件均需经质检员严格检验,合格的构件方能出锻作车间。对形状复杂的操作平台,承力架,必须进行足尺放样后方可下料加工制作,以便拼装后符合要求。
3.2组装高层建筑一般地下室结构使用功能与上部主体结构不同。升模系统一般从该幢建筑地坪即±0.00标高开始。从首层筒体墙,柱钢筋绑扎后进行,采用劲性钢柱或工具式钢柱的提模系统组装程序如下:地坪→筒体结构墙柱位置弹线→安装劲性钢柱→首层墙、柱钢筋绑扎→墙、柱、梁模板安装、校正、固定艹操作平台吊装就位,搁在模板,支撑上→操作平台上弹承力架轴线→承力架组装就位→安装工具式钢柱→安装升板机→提升承力架至规定标高(1.8m)→吊杆安装→将模板连接操作平台下方→质量检查,验收。
四、结论
在上面的施工程序中,值得注意的是,操作平台经检验合格按设计位置吊装就位;位在墙体之间之操作平台,可先吊放在钢大模板设置的牛腿上,而非墙体间的操作平台,也可先放在事先搭设的临时内脚手架上,建筑物外围的小型操作平台上,和事先搭设的临时外脚手架上。承力架安装时要及时测定各钢柱的标高数值并作好记录,作为施工中升差调整的依据。承力架安装后提升至规定标高,然后安装承力架与操作平台间的连接吊杆。
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