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半球形钢筋混凝土穹顶施工新技术
2015-06-15

天元建设集团有限公司  胡美辉  李佳轩  王玉刚  马兰

 

一、前言

建筑工程外观设计越来越趋向于多样化,工程中穹顶结构的应用极大地提高了建筑整体美观效果。传统穹顶结构施工需搭设复杂的支撑体系,使用大量材料配置穹顶模板,模板支撑体系的搭设及弧形模板制作浪费大量人力物力,混凝土浇筑振捣较难满足密实度与圆滑度要求,为了解决传统方法施工中存在的难题。我公司组织技术人员精确计算、反复论证,经过多次现场实践、总结经验,逐渐形成了一套行之有效的施工方法。

二、工程概况

济南恒大雅苑综合楼工程,该工程总建筑面积15384.09m2,地上4层,建筑高度25.7m。屋面层造型由6个半球形穹顶组合而成,半球形穹顶直径6.4m,穹顶壁厚150mm,若对穹顶结构采用现浇混凝土结构,需搭设支撑体系,配置异型模板,其工艺复杂,弧面圆滑度难以控制,因此,经过论证,采用分段法预制结构,将造型合理划分若干段,利用砖胎模代替传统的模板制作,将分段处预埋连接件,预制完成后选用起重设备吊装构件,利用预埋件进行焊接连接,灌缝处理,将多块预制件连成整体,完成穹顶制作。

三、施工工艺流程及操作要点

(一)工艺流程

根据穹顶结构尺寸、整体质量经计算合理划分若个段,采取现场预制,事先埋入连接件,待混凝土浇筑完成强度达到100%后,合理选用起重设备进行吊装焊接。具体工艺流程为:

施工准备→编制施工方案→计算分段及连接件尺寸位置→砌筑砖胎模及抹灰找平→绑扎钢筋→安装预埋件→混凝土浇筑及养护→利用桁架进行构件吊装焊接→拼缝处理及装饰面施工。

(二)操作要点

1、计算分段及连接件尺寸位置

具体以工程实际为准,按规范进行计算。根据构件荷载、结构受力等因素综合分析,计算分段位置及所需连接件规格等。

2、砌筑砖胎模及抹灰找平

利用CAD技术结合全站仪圆弧元素坐标法,对弧面进行点位计算并绘制放样图。按图分层砌筑砖胎模,每层收缩处用水泥砂浆找平,并进行水泥砂浆弧面抹灰处理。抹灰完成后使用全站仪对弧面的弧度进行检查,超出设计图纸要求的部位进行修补处理,以保证弧面的弧度。

3、预埋件安装

预埋钢板与钢筋网片进行焊接固定。预埋件安装完成后沿纵横向测量,允许偏差控制在4mm范围内,以保证固定牢固。

4、混凝土的浇筑及养护

进场后的混凝土坍落度经测定在90±20mm范围内,使用料斗逐层浇筑并逐层使用手提式平板振动器振捣密实,待二次收面后及时覆盖进行保湿养护,经测得的混凝土强度达到设计强度100%后进行脱模。脱模后的构件在存放时覆盖材料不应拆除,周边设置隔离防护措施,运输、吊装过程中做到缓慢平稳,避免碰撞影响构件整体结构性能。

5、利用桁架进行构件吊装焊接

1)利用软件绘制三角吊装桁架,进行安全计算,桁架制作完成后应进行试吊装试验。

2)根据起重量、起吊高度、水平距离合理选择起重设备,信号指挥与安装工人、起吊司机互相配合,待构件吻合后固定焊接。

3)本技术所参考工程以直径6.4m,壁厚150mm半球形穹顶结构为例:选择使用280T起重设备对称吊装,每台吊车使用吊装桁架吊装一段,对称待构件吻合后对预埋钢板进行临时固定焊接,再依次吊装剩余构件。

四、劳动力组织

该工程屋面造型由6个半球形穹顶组合而成,半球形穹顶直径6.4m,穹顶壁厚150mm

五、材料与设备

该工程由6个半球形穹顶组成屋面造型,每个穹顶直径6.4m,壁厚150mm

六、质量控制

(一)质量控制标准

1、混凝土施工应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-20022011版)的相关规定,同时应符合《混凝土及预制混凝土构件质量控制规程》(CECS40:90)的相关要求。

2、预埋件的制作、安装必须符合《钢筋焊接及验收规程》(JGJ 18-2012)及《预埋件通用图》(HG/T 21544-2006)的相关规定和验收标准。

3、预制件的吊装必须符合《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》(JGJ 276-2012)的要求。

(二)质量保证措施

1预埋连接件的制作、安装严格按照100%的频率检验。

2、混凝土浇筑振捣过程中定人监督,确保预埋件不发生位移,保证混凝土振捣的密实度,混凝土浇筑完成后要及时进行保湿养护工作。

3、构件吊装时,定人随安装随检查,确保安装准确,连接牢固。

七、安全措施

1、制定岗前培训制度,加强工人安全教育,进行安全技术交底。

2、电焊工、起重工等特种技术工人要持证上岗,严格按规程操作。

3、现场操作人员安全防护用品佩戴齐全。

4、在吊装前完成构件(屋框粱、立柱)混凝土强度检测,确保强度达到设计强度的100%,吊装前应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)要求检查防护架。

5、按照《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-2011)跟踪检查,发现隐患及时处理。

6、吊装期间地面应设围栏和警戒标志并派专人看守,严禁非操作人员入内,安装和拆除作业时,须统一指挥,并保证指挥信号清晰、畅通传达。

八、环保措施

1、认真执行《中华人民共和国环境保护法》、《建筑施工现场环境与卫生标准》(JGJ 146-2004)及地方有关环境保护的法律、法规。

2、施工现场做到“两型五化”,创建安全文明型、卫生环保型工地。

3、施工废料应统一收集至规定处再集中处理,减少固体废物污染,不得随处排放施工废水,污染当地水源。

4、控制扬尘,减少空气污染,料场、施工场地及道路经常洒水,减少施工噪音污染,在靠近居民密集处限制夜间作业。

九、效益分析

(一)经济效益

以济南恒大雅苑综合楼工程为例,该工程由4个半球形穹顶组成屋面造型,每个穹顶直径6.4m,壁厚150mm,预制吊装比传统施工方法降低成本6.6%

(二)社会效益分析

本技术在实施过程中,将高空作业变为现场预制,在降低安全风险的同时,保证了工程质量,降低了技术难度,而且不占用绝对工期。通过施工验证实施效果良好,得到了监理、建设单位的一致好评。

十、结论

目前,该技术将现浇工艺改为预制提前了工期。避免了传统搭设支撑体系的做法,改用砖胎模更便于控制构件尺寸。将整个半球形构件分为多块预制降低技术难度。本技术适用于所有半球形、球形、弧面造型混凝土构件的施工。保证了结构质量和施工安全,工期效益的优势得到了进一步的体现,取得了良好的社会效益,达到了预期目标。

已经过大量的工程实践,效果显著。其核心技术经临沂市科技局组织专家进行成果鉴定,达到了国内先进水平。采用此技术组织施工的济南恒大雅苑综合楼工程,操作方法简单,施工工序方便快捷,取得了良好的经济和社会效益。

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