超长斜向劲性混凝土柱施工技术

赵丽芝，邓小海，王云鹏

(长春工程学院土木工程学院，长春 130012)

超长斜向劲性混凝土柱施工技术

赵丽芝，邓小海，王云鹏

(长春工程学院土木工程学院，长春 130012)

在现代建筑工程中，斜柱构件在工程设计中越来越流行，同时，也给现场的施工技术带来了新的挑战。详细介绍分析了从工程概况、工艺流程、施工操作要点及质量控制措施等方面，详细介绍了超高劲性斜柱施工技术，可供类似工程参考。

斜柱；钢结构；混凝土；施工技术

0 引言

随着社会经济的发展，城市现代化进程不断加快，人们越来越追求新颖美观的建筑空间造型，超长劲性斜柱以其风格迥异的结构表现手法，获得了施工界人士的广泛青睐。由于不同建筑物的使用功能不同，其在结构设计、施工技术要求方面也存在着明显的差异[1]，超长劲性斜柱对测量精度要求极高，钢结构吊装难度大，因此，劲性斜柱的施工成为本工程的一大重点和难点。本文着重探讨该劲性斜柱的施工工艺及施工要点。

1 工程概况

上海某工程位于上海浦东新区陆家嘴中心地段，属于五星级酒店。本工程塔楼地下4层(含B1夹层)、主楼地上39层，裙楼地上3层(包括1F夹层及3F夹层)，总建筑面积11 788.7 m2；本工程塔楼一侧是A字形结构，由14根斜柱组成，向内侧倾斜角度为79°，斜柱高度至F14(59.5 m),F9层处外侧两边开始出现梁，至F13层出现楼板，如此长度斜向劲性混凝土柱属国内首次施工，因此，本建筑A字型结构的施工技术在以往型刚混凝土框架结构施工技术上有所突破和创新。

图1 首层柱平面布置图

2 适用范围

此施工技术适用于大跨度框架结构，且在框架结构中部分柱子有一定倾斜角度的建筑，尤其针对超长斜向劲性柱。此类结构常见于高层及超高层建筑，除了外观新颖外还可以提高超高层建筑的稳定性，此外，在文化娱乐设施、体育馆、展览馆及大型公建项目等建筑中也较为常见。

3 工艺流程

劲性斜柱施工工艺流程如下：劲性斜梁、柱BIM放样理论定位→劲性斜柱箍筋、柱模板定位→平面放线→搭设满堂脚手架→型钢柱吊装→焊接柱钢筋及模板定位筋→绑扎柱纵筋、箍筋→柱钢筋验收→支设柱模板→模板验收→浇筑梁柱混凝土同时振捣→养护→拆模→下一层劲性斜柱的施工。

4 施工操作要点

4.1 测量放线

本工程斜柱的倾斜角度较大(79°)，如轴线稍有偏移，就会造成结构连接不顺畅，斜柱最终无法靠拢，从而影响外部的整体效果，因此，必须要控制好超长劲性斜柱的倾斜角度，这就要求有较高精度的定位，这无疑增加了测量放线的难度。针对这一难点，在本工程测量放线过程中，采用平面投射结合标高控制的斜柱放线法，以此来提高测量精度，具体步骤如下：

1)通过BIM建模，对每层斜柱在三维模型中空间定位，同时标识出骨柱及结构三维坐标；钢骨柱吊装时，利用三维坐标进行钢骨柱的定位。

2)结合平面位置，在首层结构楼板上进行弹线标识，利用激光垂准仪向上投测结构边线位置，并在钢骨柱上焊接钢筋及模板定位筋。

3)利用全站仪校核模板及钢筋定位，同时，通过平面量测斜柱两侧相对距离进行校核斜柱在空间上的位置。

4.2 劲性钢柱施工

4.2.1 钢结构深化设计

在有斜柱的建筑中，对钢结构的深化设计是很重要的施工环节，要在严格保证结构质量的基础上，对每一根斜柱的构造来进行控制[2]。

本工程斜柱钢骨在工厂加工过程中制作成平行四边形的形状，平行四边形锐角为79°，与柱子倾斜角度一致，降低了柱子间焊接的难度；另外，在结构节点处不可避免地涉及到混凝土梁、柱的主筋、箍筋与劲性钢骨梁、柱交叉的问题，解决这一问题的方法主要是在钢骨梁、柱的抗剪、抗弯能力满足设计要求的前提下选择将部分钢筋穿过梁、柱型钢腹板，要求在钢结构加工时预打孔。

4.2.2 钢结构安装

钢结构的安装流程如下：定位放线→支撑脚手架设计→脚手架搭设→劲性钢结构拼装就位→劲性钢结构焊接→焊缝检测验收→塔吊松钩。

钢骨梁、柱的吊装采用现场塔吊吊装来完成，在钢骨梁距离梁两端1/6～1/5的对称区域内设置两个梁吊耳，钢骨柱吊耳设在柱顶端，在柱顶端的4个角上各设1个，如图2所示。柱的平行四边形构造使得对接的两柱接触面是与地面平行的平面，上柱可以暂时搁置于下柱上而不会产生滑移，方便了柱子间的焊接，焊接完成后塔吊才可以对柱子松钩。

图2 型钢柱倾斜吊装图

4.2.3 临时水平支撑

为保证斜柱施工完成后倾斜角度仍满足设计要求，每隔2层连接增设3根临时水平支撑将柱子因倾斜而产生的横向应力传至主楼楼板，以此来控制钢柱倾斜度，如图3所示。

图3 临时水平支撑

4.3 贝雷架平台安装

由于9层以下架空，没有楼板，所以脚手架搭设过高，存在脚手架承载能力及稳定性不足等问题，为了解决这一问题，在本工程第6层安装贝雷架，拆除下部脚手架，在贝雷架平台上搭设满堂脚手架施工至13层，然后拆除上部脚手架。

4.3.1 贝雷架安装

1)首先在枕木上拼装贝雷片，每片高度为1.5 m，4片贝雷片为一组，贝雷片组装总长度为5个标准节，具体尺寸如图4所示。

图4 贝雷柱地面拼装平面示意图

2)贝雷支撑拼装好后，用塔吊进行吊装，将支撑架板与梁通过限位卡固定，并将支撑架放在梁上。

3)安装次梁，次梁采用骑马螺栓与贝雷架固定。

4.3.2 贝雷架拆除

在拆除贝雷架上部及下部架体后开始拆除贝雷架。施工中采用1台25 t汽车吊进行拆除。在6层区域的楼板上布置拉拽用的滚轮,吊机提拉住贝雷架，吊车中人员与贝雷架安装现场人员通过对讲机传递信息来保证贝雷架的安全拆除，如图5所示。

图5 贝雷架拆除示意图

4.4 钢筋工程

在钢筋工程施工中，要注意钢筋的加工工艺与加工质量必须要满足相关要求[3]。对于钢筋的翻样加工及斜柱的纵筋和箍筋加工必须要严格控制，在加工完成后要进行相应的质量验收，验收合格后方可投入使用。

在对混凝土斜柱的钢筋进行绑扎时，需要考虑到钢结构与钢筋交叉的情况，在满足钢骨梁、柱的抗剪、抗弯能力满足设计要求的前提下选择将部分钢筋穿过梁、柱型钢腹板。

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。

4.5 模板工程

对于斜柱施工，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成品位置准确度[3]。

在本工程中对于斜柱模板的安装工艺流程为：制模→(首层顶板上)弹线→搭设整体支撑架→绑扎斜柱、梁钢筋→钢筋验收→安装柱及梁模板→梁、柱模板验收→浇筑混凝土时钢筋模板检查维护→拆模→模板清理

绑扎斜柱钢筋后，安装柱的底面、侧面、顶面模板，模板采用15 mm厚覆膜多层板结合塑料模板，用Φ14螺栓对穿拉紧作为柱箍锁紧模板，在柱底面采用钢管与架体进行斜向顶撑(如图6)，钢管支架间距为600 mm，斜撑固定在整体外架上，以确保斜柱侧向稳定性。

图6 斜柱支撑体系(侧面)

此外，斜柱模板通过螺杆固定在斜柱型钢上，要求在型钢加工时在型钢腹板上预留出穿螺杆的孔洞，在施工过程中布置好混凝土振捣软管位置(如图7)。

当混凝土强度达到拆模强度时即可拆除大部分模板，保留该独立支撑系统，梁、板后浇施工缝两端模板待结构封顶浇注后浇带混凝土后方可拆除。

4.6 混凝土工程

混凝土工程是超长劲性钢筋混凝土斜框架柱施工的重点，同时由于斜柱的独特结构增大了其施工难度。施工难点主要体现在斜柱中钢筋的绑扎较为密集，当混凝土浇筑时，大粒骨料很容易被箍筋绊住，从而出现下部的混凝土离析、混凝土浇筑不均匀等现象；另外，在浇筑时不易充分振捣，振动棒很容易被箍筋卡住；当振捣时，其所产生的气泡较难排出，一般都会聚集在顶面模板上，使混凝土表面最终出现麻面、蜂窝等质量问题，影响到外观效果。

图7 砼浇筑软管布置图

为了解决这些问题，本工程采取了如下措施：采取自密实混凝土，辅助振动棒振捣；由于斜度较大未考虑斜柱上面开孔，采取模板外平板式振动器辅助振捣；试棒时寻找合适的下棒点，保证柱四角全部振捣[4]。

4.7 脚手架工程

本工程采用的脚手架是新型盘扣式脚手架，这种脚手架加工简便、搬运方便、通用性很强[5]，在搭设满堂脚手架的过程中遵循以下几点原则：

1)按高支模搭设相关规定，竖向斜杆满布设置，水平杆步距不得大于1.5 m，沿高度每隔4～6个标准步距设置水平钢管和扣件剪刀撑，与结构物形成可靠拉结；

2)模板支架可调托座伸出顶层水平杆的悬臂长度严禁超过650 mm，且丝杆外露长度严禁超过400 mm，可调托座插入立杆长度不小于150 mm；

3)模板支架体内通道上方按跨度与荷载设置横梁，通道周围的模板支架连成整体，洞口顶部铺设封闭的防护板，两侧设置安全网；

4)立杆连接时同一水平面内相邻接头错开布置，错开高度不小于500 mm，外架的端跨的横向每层设置竖向斜杆。

5 质量控制措施

目前，斜柱施工比较少见，尚未有质量控制的标准和规范，结合工程实际定制斜柱质量验收标准表，详见表1。

表1 斜柱质量验收标准

6 结语

劲性斜柱不仅造型新颖美观，而且大大提高了建筑的稳定性，在高层及超高层建筑中越来越常见。本工程具有斜柱设计的科学性、支撑体系的稳定高效性、施工投入的经济性。

劲性结构这种新兴的建筑构件在施工中相对较少，对其强度、刚度、稳定性及其对整体结构影响等方面的研究尚不成熟，今后需加强此方面的研究，实现理论与实际更好地结合。

[1] 戚石磊.超长劲性钢筋混凝土斜框架柱施工技术[J].黑龙江科技信息,2015(7):177.

[2] 李胜.浅析超长劲性钢筋混凝土斜框架柱施工技术[J].门窗,2015(7):102.

[3] 路明辉.超长劲性钢筋混凝土斜框架柱施工技术[J].黑龙江科技信息,2013,20:225.

[4] 齐先有,何二天,崔扬,等.超长劲性钢筋混凝土斜框架柱施工技术[J].建筑技术,2012,11:1019-1023.

[5] 王君良.简要论述建筑施工中的脚手架工程[J].黑龙江科技信息,2013(3):250.

The Construction Technique of Super-long Oblique Rigid Concrete Column

ZHAO Li-zhi，et al.

(SchoolofCivilEngineering，ChangchunInstituteofTechnology，Changchun130012，China)

In the modern construction，oblique column components are more and more popular in engineering design.At the same time，the tendency also brought new challenges to the construction technology.Aiming at one construction in Shanghai China，this article represents construction technology to super-long oblique rigid concrete column from the aspects of general situation，the technological process，operating key points and quality control measures with the purpose to provide reference to similar constructions.

oblique column；concrete；construction technique

10.3969/j.issn.1009-8984.2017.01.010

2016-10-30

赵丽芝(1994-)，女(汉)，山西，在读硕士 主要研究结构工程。

TU974

A

1009-8984(2017)01-0042-04