摘要:南京市湖北路吾悦广场项目,地上七层框架结构, 全逆作法施工,钢管混凝土框架柱。中庭平面尺寸17.4x29.7米,中庭高度29.5米。与施工方案有机衔接,中庭顶采用大跨度型钢混凝土框架梁及组合楼盖,施工时利用梁内钢骨,采用吊挂法解决高支模以及中庭出土的困难。对类似的结构设计与施工,有参考作用。
关键词:中庭,组合结构,吊挂法,逆作法。
一、项目简况
南京市湖北路吾悦广场项目位于鼓楼区繁华商业中心,东侧湖北路,紧邻狮子桥步行街,南侧新泉里路,紧邻老旧住宅小区,北侧乐业村路,紧邻底层商业的住宅小区,西侧紧邻民国危旧住宅建筑。该项目建设场地局促,对开发商具有战略意义。地上7层,层高分别为底层5.5米,其余6层4.5米,地面至主要屋面高度32.5米;地下3层,自上而下层高分别为6.0米、5.5米,4.0米。上部面积3.50万平方米,地下3.10平方米。自负一层延伸至六层楼面的中庭高度29.5米。
由于场地狭窄,周围既有建筑限制及保护,渣土外运时间及线路限制,本案采用全逆作法施工,结构设计围绕这个目标展开。逆作法使上部结构尽快封顶,进入商业装潢施工及商业合作伙伴进场布局阶段,极大地缩短了投入使用的时间,业主方可以尽早获得收益。中庭局部剖面图见图1。
图1
二、结构设计分析
作为吾悦广场系列商业综合体,柱网平面极不规整,竖向退层缩进多处。
执行规范,该高层为重点设防类(乙类)抗震设防类别,框架抗震等级,上部6层及负1层为一级,负2层及负3层分别是二级和三级。经程序计算分析,有两项平面不规则,为一般不规则结构。
按逆作法要求,采用钢管混凝土框架柱,延伸至屋面。地下室深16.500m,地下连续墙围护结构又设计为地下室外墙,墙厚度根据场地土质分别为800~1000mm。基础为桩径1200mm及1500mm的钻孔砼灌注桩,入(5)-2中风化安山岩,单桩竖向承载力特征值分别为12700Kn和16500Kn,C40桩身混凝土,单柱单桩;防水板厚度700~900mm。地下柱:Φ700x16、Φ10000x20(纯地下室部分Φ600x14), Q345B,钢管内C60混凝土;插入桩内2000mm,随桩基一并施工。地上柱为Φ700x14,钢筋混凝土框架梁。采用混凝土环梁,局部钢环梁。中庭及屋面大跨度梁,采用型钢混凝土梁。梁端与柱连接为型钢混凝土环梁。六层楼面梁板底为中庭顶,局部梁板布置详图2。
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图2
图2中,水平向两根框架梁KL1,跨度为17.4米,截面尺寸600*1000mm,工字型钢梁为16*800*300*20mm,型钢混凝土环梁节点,钢环对接梁钢骨,钢筋混凝土环梁平衡梁纵筋传递拉力;楼面次梁工字钢12x600x300x14x300x14mm,与主梁铰接;YXB65-185-555(B),设计计算钢板厚0.75mm,楼板厚120mm。施工阶段,配合施工方案,替换为钢筋桁架方式, 型号为HB2-90,上弦:φ12, 下弦:φ10,材质均采用HRB400, 上下层分布钢筋φ8@200;梁支座处采用等直径钢筋与上弦钢筋焊接,根据计算值附加支座负筋。钢筋桁架满足施工荷载验算。
通过组合楼板设计,钢次梁吊装施工完成后,楼板的施工就利用楼承板作为底模及施工恒载支撑,无须高空脚手架,前提条件是主框架梁的施工完成;工程的焦点是既不影响中庭作为地下室的主要出土路径,免去高支模的脚手架,又保证危大工程的安全,是下文着重讨论的问题。
三、吊挂法施工
1.总体流程
六层楼面中庭四周的框架梁柱及楼面已完成施工,可作为中庭施工面使用;五层楼面的中庭安装防护安全网;塔吊吊装KL1内的钢骨,按设计施工图现场固端连结于钢环梁(腹板螺栓加翼缘等强焊接),承载后续施工阶段的荷载;安装悬挂于钢骨的高空自成一体吊挂结构,铺设施工通道,附加稳定措施;绑扎型钢混凝土梁内纵筋及箍筋等,分步骤浇筑梁混凝土;次钢梁的安装及铺设楼承板,浇筑楼面混凝土及KL1剩余部分混凝土;拆除吊挂结构及附属安全措施。
2.防护安全网
为了保证高空施工人员以及地下室出土口的施工安全,在5层楼面设置安全网:1)在中庭的长跨方向(南北向)设置两根16mm的钢丝绳,固定于两侧的框架柱,铺设水平挑网(白色大眼网+绿色密目安全网);2)在5层周边设置向中庭悬挑3米的三角支架,支架上铺设安全网。
3.吊挂结构
吊挂结构由主龙骨及施工操作面组成,施工安装过程为:梁钢骨300宽上下翼缘,沿纵向每隔1米焊接两段20a工字钢立于钢骨上下,以钢骨腹板为对称轴布置,长度约210mm,作为吊挂结构的支座;每个支座处于钢骨的上下各设置钢横梁,型号20a工字钢,长度为2360mm,两根横梁之间,在梁两侧焊接各焊接一根16a工字钢,与横梁形成井字型框架(两根16a工字钢之间,设置φ14螺杆拉结);在横梁两端的最外侧,竖向焊接角钢L80*8,纵向间距1米同横梁,该角钢上部高出横梁1200mm,下部延长700mm,竖向角钢之间,沿高度纵向全长焊接角钢 L80*8,形成施工防护骨架;在上部横梁表面及底部防护骨架水平构件上,焊接5道角钢 L50*5,纵向全长;于角钢 L50*5之上铺设钢芭片,施工防护骨架两侧设防护网。吊挂架剖面图详图3,立面详图4。
依附两根钢骨梁的吊挂结构施工完成后,为保证其侧向稳定,在钢骨腹板两侧均匀、连续设置三道临时钢梁,支撑于周边已完成的混凝土结构;在吊挂结构中部设置φ22揽风钢丝绳,固定于框架柱上。KL1的模板支撑于主龙骨骨架,与普通梁的模板施工类似。
通过上述构架以及安全措施,高空无满堂脚手架的基本要素均已完成,传力直接有效,体系稳定,安全得以保证。
图4
4.KL1钢筋混凝土的施工
在构建的施工平台上绑扎框架梁的纵筋及箍筋,纵筋的布置需要考虑避开吊架钢支座。由于设计中型钢截面尺寸的合理选择,纵筋基本属于构造配筋,通长钢筋数量不多,可以避开支座20a工字钢翼缘100mm宽度。钢筋骨架两侧,预留带锚爪的铁件,用于后期焊接16mm厚连接板,与钢次梁连接。
一根KL1梁混凝土量约为10.4立方米,重约27吨,钢骨重约4吨,再加上吊挂结构,合计重量约为40吨。
为保证楼面施工前,KL1的挠度控制在允许范围,参照叠合梁的原理,浇筑混凝土的过程分为两阶段:先浇筑至2/3梁高度,剩余1/3高度与楼面混凝土二次浇筑完成。
施工中实际观测资料表明,当最大施工荷载发生时,实测挠度为10mm,远小于规范限值。
5.拆除高空支撑系统
楼层楼面结构施工完成,且达到100%设计强度后,开始拆除吊挂结构。步骤如下:
a.KL1砼浇筑完毕,养护至设计强度后,拆解临时支撑钢梁三道,施工人员利用楼面次钢梁及上部临时铺板,系好安全绳,在塔吊的配合下,逐段切割支撑钢梁,起吊运走。
b. 拆除安全网,清理施工通道上的杂物;拆除吊架两侧的水平木方及竖向钢管;拆除梁底模、侧模。
c.拆除主龙骨,由中间倒退着分段切割,减轻吊装重量,实际操作时约1.5米一节,共切割10节,塔吊转运。
四、结论
吊挂法施工技术措施,很好地配合了本项目逆作法施工。吊挂结构悬挂于大跨型钢混凝土梁内钢骨,直接将施工荷载传至钢骨梁及框架柱上,提供了主框架梁的施工作业面及通道,结合钢次梁、钢筋桁架组合楼面,免除了落地满堂高空脚手架,中庭主要出土口不受影响,减少包括模板在内的各种周转材料的总用量。相比较在高空设置大跨度桁架、搭建施工平台的方案,节省用钢量,且单个构件重量少,简化安装,方便拆除,不必使用大型设备吊装。
施工图设计针对施工特点进行,保证了施工方案的优化与落实、危大工程的安全顺利施工、节约投资,也保证了项目按时投入运营。
参考文献:
1. PKPM2010-V4程序计算结果
2. 中国建筑第二工程局有限公司(沪)施工方案