超高层建筑单片式钢板-高性能混凝土组合剪力墙施工关键技术

发表时间:2021/9/3   来源:《建筑实践》2021年第40卷第4月11期   作者:蔡祥鹏
[导读] 当前,我国的建筑行业在不断的发展,城市中出现了很多高层建筑甚至是超高层建筑。
        蔡祥鹏
        中建二局第四建筑工程有限公司  天津市 300457
        摘要:当前,我国的建筑行业在不断的发展,城市中出现了很多高层建筑甚至是超高层建筑。基于此,本文对超高层建筑钢板-高性能混凝土组合剪力墙施工技术进行了探讨。
        关键词:超高层建筑;钢板;高性能混凝土;组合剪力墙
        现代城市中的高层与超高层建筑在增加,这种建筑项目变动趋势与城市发展状态相符,高层建筑占用的空间小,可容纳的居住者数量多,能使城市空间更加合理且以科学的方式利用,但相对地,高层建筑施工中的特殊注意事项也较多,在建设剪力墙在这一防护性结构时,施工者可运用多种材料建设出组合式的剪力墙系统。
        一、剪力墙概述
        剪力墙(shear wall)又称抗风墙、抗震墙或结构墙。房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载(重力)的墙体,防止结构剪切(受剪)破坏,一般用钢筋混凝土做成。
        二、技术准备
        1、图纸深化工作。采用BIM技术发现图纸中的碰撞问题,及时与设计单位沟通纠正,使问题在施工前得到解决。
        2、钢板混凝土墙样板墙试验。样板墙试验目的是提前熟悉钢板混凝土墙钢板的焊接、钢筋绑扎及模板支设工艺,以制订标准指导施工;进行钢板混凝土墙的混凝土配合比试配,提前解决混凝土裂缝问题,确定配合比。
        试验方案选取4层最大截面剪力墙的一段和1层最小截面剪力墙(包括墙两侧的暗柱约束)进行试验模拟,尽可能模拟实际工程。
        三、生产准备工作
        1、混凝土工程。1)采用2台HBT80地泵输送混凝土,由10m3吊斗配合,车库肥槽回填后采用汽车泵浇筑。由2台地泵同时浇筑,以保证模板两侧受力均匀。2)用塔式起重机起吊10m3大型吊斗浇筑混凝土,以避免墙体混凝土产生冷缝。3)检查模板、钢筋、保护层和预埋件的尺寸、规格、数量和位置,检查模板稳定性及支撑情况。自检合格后办理隐检、预检、交接检并填写混凝土浇灌申请书,经审批合格报监理同意后方可浇筑。4)清理模板内残留杂物;用于浇筑混凝土的脚手架、马道支搭完毕且有安全措施。
        2、钢结构工程。1)起重机分配。现场设2台塔式起重机,可覆盖钢板混凝土墙安装区域,为便于流水施工,1号塔负责红线南侧,2号塔负责红线北侧的钢板混凝土墙施工。2)构件进场。①根据安装进度将钢构件运至现场,按随车货运清单核对数量编号及构件配套情况,特别是节点板、高强螺栓、焊缝衬板等是否齐全,发现问题应立即采取措施更换或补充,以保证现场急需。②进场钢构件及材料按日计划精确到每件的编号,构件最晚在吊装前2d进场,考虑堆场限制尽量协调现场与制作加工关系,保证安装工作按计划进行。③构件标记应外露以便识别和检验,注意构件装卸的吊装及堆放安全,防止事故发生。
        3)构件堆放。使用已封顶的车库顶板做钢结构施工的堆放料场。根据钢结构安装进度计划编制构件进场计划,保证构件供应与安装进度吻合;构件外表面标识包括编号、安装区域及安装方向。根据安装顺序叠放混凝土墙板,将先安装者堆放于上面,中间交错垫300mm×300mm方木,以防构件发生平面外弯曲或栓钉变形。
        四、钢筋工程
        1、工艺流程。安装剪力钢板并校正→绑竖向主筋→绑水平钢筋→开孔位置穿箍筋和拉筋(部分钢筋焊接)。钢筋绑扎应符合设计及规范要求,穿钢板的箍筋两端均设拉钩,现场加工时仅一端弯钩,待平直段穿过钢板后再用扳手弯成弯钩。
        2、钢筋连接方式。1)钢板混凝土墙内的水平及竖向主筋遇钢结构暗梁暗柱时,与钢结构的关系为:①穿过预先留置的圆孔;②用钢筋连接器(套筒)与型钢连接;③在方便施焊处用钢构件连接板进行焊接。2)由于在钢板混凝土墙内,与钢板穿插的暗柱箍筋无法整体绑扎,因而将其分解成数段在现场施焊连接,连接方式包括:按设计分若干焊点进行箍筋搭接焊及箍筋与型钢连接板焊接。
        五、钢结构施工
        1、钢板混凝土墙分段原则。根据现场设备情况及需求进行构件分段。钢板混凝土墙安装完成后按顺时针方向安装外框柱。
        2、构件安装顺序。每层钢板混凝土墙整体分为4个流水段,利用南北两台塔式起重机安装。西南部位由中间向外顺时针安装,西北部位由中间向外逆时针安装;东南部位由中间向外逆时针安装,东北部位由中间向外顺时针安装。
        3、钢板混凝土墙安装技术措施。1)钢板混凝土墙单元的临时连接板分为上下两节单元间的横焊缝临时连接板和水平单元间的立焊缝临时连接板。临时连接板材质均为Q345级。2)横焊缝临时连接板布置在单元外侧,距单元边不大于500mm,与构件内侧纵向隔板对齐,应尽量布置在暗柱的翼缘两侧,连接板间距不大于3600mm,且每道横焊缝不得少于2条。3)立焊缝临时连接板布置在单元外侧,纵向间距不超过1500mm,每道立焊缝不得少于2条。4)由于钢板混凝土墙底部截面小,钢构件就位后应即拉设缆风绳临时固定,缆风绳上端与剪力墙吊装耳板连接,下端与预埋地锚相连,用于对剪力墙进行临时固定及调校。(5)由于钢板混凝土墙底部截面小易发生倾斜,吊装时除依靠水平对接耳板穿螺栓外,还需在垂直墙体方向拉设双向缆风绳。缆风绳沿墙体方向布设1对,拉紧倒链后在竖向对接位置点焊临时固定。6)由于钢板混凝土墙安装时有临时加固措施,就位后不会发生较大变形,可利用千斤顶进行校正。在轴测方向架设全站仪,调平后用竖丝校正墙板墙端部(对接立边)及中间位置垂直度,同时拉动倒链校正垂直度。7)为减小焊接变形,钢板混凝土墙焊接前在焊缝两侧设约束板固定。约束板可根据焊接形式与临时连接位置灵活布置,间距1500mm,待焊接完成目焊缝冷却后割除。
        六、钢板混凝土墙焊接
        1、整体焊接原则。1)核心筒钢板混凝土墙整体安装完成并校正后方可开始焊接。2)钢板混凝土墙焊接顺序为先中心单元再向四周扩散。单个单元的焊接顺序为先立焊后横焊。为减少焊接变形,原则上单块剪力墙的相邻两个接头不同时开焊,应待一端完成焊接后再焊接另一端。3)由于核心筒内的4片钢板混凝土墙焊接互不影响,因而可同时开焊。4)焊缝的焊接顺序为:钢梁焊接(平焊缝)→左立缝→右立缝→下横缝。具体焊接工艺为分段多层多道焊,应注意控制焊接速度及层间温度。
        2、钢板混凝土墙立缝的焊接原则。由焊缝上部往下部跳焊,每隔600mm焊接600mm,一道焊缝焊接完毕后再焊下一层焊缝,循环操作。
        3、钢板横缝焊接。由于钢板横缝较长,因而按800mm长进行分段焊接,可根据焊缝长度安排2~3名焊工同时焊接,每人焊接2~3段,从各段左端开始向右退焊,焊完一层后再焊下一段。每名操作人员横缝分段焊接顺序为①→②→③(图1)。单段横缝焊接方向为自左向右。
        图1  横焊缝分布及焊接顺序
        
        七、模板工程
        1、模板采用18mm厚覆膜多层板面板,50mm×1OOmm方木背楞,50mm×1OOmm方钢主龙骨,M18高强度对拉螺栓,D48扣件式钢管支撑(斜撑)。
        2、核心筒墙体最厚达1700mm,为避免墙内钢板阻挡模板对拉螺栓通过,需进行模板排板设计,绘制排板图,确定对拉螺栓的位置,经设计单位认可后在钢板构件出厂前预留螺栓孔。
        八、混凝土浇筑方法
        1、由于钢板位于墙体中部,因而混凝土应两侧对称浇筑。
        2、墙柱混凝土浇筑前,先浇50mm厚与混凝土同配比的水泥砂浆,用铁锹入模,以免墙体底部浇筑不实。
        3、混凝土应分段分层浇筑,分层浇筑厚度为500mm,用标尺杆控制。
参考文献:
[1]胡玉银.超高层建筑施工[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2016.
[2]汪潇驹.钢板混凝土组合剪力墙施工技术[J].建筑技术,2018(07).
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