钢筋混凝土内支撑替代地下室结构柱的可行性分析及其施工技术

徐小勇 唐 凯 王志龙

江西建工第二建筑有限责任公司 江西 南昌 330001

1 工程概况

江西建工第二建筑有限责任公司研发中心工程位于江西省南昌市，地下2层，地上20层，地下室长76.8 m，宽69.5 m，地下室结构体系为框架结构，上部结构体系为框架-剪力墙结构；抗震设防烈度为6度，耐火等级1级；地下室混凝土抗渗等级为P8，地下室防水等级1级。地下2层层高为4.2 m，地下1层层高为3.9 m，顶板标高为－2.10 m。

基坑为矩形，钢筋混凝土内支撑分布于四角，杆件中心标高为－4.00 m。

2 技术方案

2.1 方案概述

首先选定地下室结构柱及钢筋混凝土内支撑段，于钢筋混凝土内支撑浇筑时埋设连接件，地下室施工阶段于选定地下室结构柱位置处预埋连接件，之后对钢筋混凝土内支撑进行切割并凿除端部混凝土，露出锚固钢筋，作为替代柱替代选定的地下室结构柱进行安装，柱底部采用焊接连接，上部与顶板结构整体浇筑。

2.2 对象选型

施工前，根据钢筋混凝土内支撑设计及地下室结构，选定地下室结构柱及钢筋混凝土内支撑段（图1）。

2.2.1  选择要求

1）钢筋混凝土内支撑段截面尺寸应与地下室结构柱相同。

图1 钢筋混凝土内支撑平面示意

2）钢筋混凝土内支撑段纵向受力配筋面积应大于地下室结构柱纵向受力配筋面积。

3）钢筋混凝土内支撑段混凝土强度等级应与地下室结构柱相同。

4）选择地下室结构柱时，应选用纯地下室的结构柱，且应选择中柱。

5）选择钢筋混凝土内支撑段时，应根据地下室层高、梁高及锚固钢筋长度确定允许最小长度（h1＋h2）。

2.2.2  工程选型

1）工程中所选择的地下室结构柱为地下1层柱KZ1（图2），设计为C35混凝土，HRB400级钢筋。

2）工程中所选择钢筋混凝土内支撑段LXL（图3），设计为C35混凝土，HRB400级钢筋。

2.3 安装大样

1）预埋件连接采用角焊缝焊接，焊条采用E43型焊条，焊脚尺寸10 mm，长度由计算确定。

2）钢筋混凝土内支撑段长度h1为选定位置层高减去梁高，锚固钢筋长度h2应满足柱顶部锚固长度要求，以便与地下室顶板进行整体浇筑。本工程中为顶板梁高加12d（d为钢筋直径）并减去板面保护层厚度（图4）。

图2 地下室结构柱截面

图3 钢筋混凝土内支撑段截面

图4 柱安装剖面示意

3）钢筋混凝土内支撑段两端均设置箍筋加密，加密区长度及配筋应与选定地下室结构柱设计相同。

2.4 预埋件大样

预埋铁件采用Q235级钢，焊接采用角焊缝焊接，焊条采用E43型焊条，焊脚尺寸8 mm（图5、图6）。①号预埋件中，中心孔洞直径d宜取250～300 mm。

图5 ①号预埋件大样

图6 ②号预埋件大样

3 可行性分析

钢筋混凝土内支撑为压弯构件，而地下室结构柱同样为压弯构件，故切割钢筋混凝土内支撑段作为柱构件替代地下室结构柱，理论上可行。

由于所选择的钢筋混凝土内支撑截面尺寸与所替代的地下室结构柱截面尺寸、混凝土强度等级均相同，且纵向受力筋配筋面积大于地下室结构柱配筋面积，故可不对其抗压承载力进行计算。

为了降低钢筋混凝土内支撑替代地下室结构柱对上部结构及外墙造成的影响，故选择地下1层纯地下室结构柱，且应选择中柱。

按选定的结构柱箍筋加密设计于内支撑两端作箍筋加密处理，既为满足原地下室结构柱设计需要，同时可对混凝土施加约束，避免钢筋混凝土内支撑切割及凿除柱顶混凝土时导致的构件开裂、破坏。加密区长度及配筋应与选定地下室结构柱设计相同。

替代柱上部凿除混凝土、露出锚固钢筋，与上部结构整体浇筑，以保证结构的整体性与稳定性。

替代柱柱底采用焊接连接，通过原设计中地下室结构柱的混凝土强度、配筋设计等可计算其柱脚节点弯剪承载力设计值，并以此为依据计算柱脚节点预埋件焊缝。

4 主要施工技术

2）在钢筋混凝土内支撑浇筑前，于底端位置埋设预埋件和用以起吊的吊环预埋件；在浇筑完成后做好标记以便保护。钢筋混凝土内支撑段两端应按选定的结构柱柱箍设计设置箍筋加密，避免切割时损伤端部混凝土。

3）地下室结构施工至地下1层板时，浇筑前在替代柱位置做好预埋工作，预埋位置必须准确，平整度符合要求。

4）采用SKSD型大型钢线绳混凝土切割机对钢筋混凝土内支撑段进行切割，切割前应搭设钢管支撑架，并确保支撑横杆与内支撑段底面充分接触。切割时应保证长度和结构的完整。

5）钢筋混凝土内支撑段切割后，采用空压机、风镐凿除其顶部混凝土露出锚固钢筋，以与上部结构连接并整体浇筑。凿除顶部混凝土后应对钢筋上附着的混凝土仔细清理，现浇连接面混凝土应凿毛。

6）放样出替代柱中心线和边线，将切割下的钢筋混凝土内支撑段吊装到位，钢筋混凝土内支撑段安装接触面应清理干净后再进行吊装。替代柱就位后进行定位复测，用经纬仪法校正替代柱的垂直度，确认定位无误、垂直度满足要求后进行预埋件的焊接连接，焊接质量应满足国家相关规范标准要求[1-2]。

7）上部结构整体浇筑前，应润湿混凝土接触面。

4.1 施工质量控制措施

1）钢筋混凝土内支撑施工时应采取措施保证其质量，避免产生会影响到其受力性能的质量缺陷。

政府采购峰做的技术性较强，对从业人员有较高的要求，要做好这项工作，需要从业人员具备较高的专业素养。尤其是互联网时代的带来，更是给工作带来了一定的挑战。我国政府采购管理专业教学，也要结合当前形势的发展，明确政府采购管理专业人才培养的目标，结合社会实际需求，培养符合要求的综合素养比较高的人才。

2）预制件切割后应及时吊装，外露钢筋应采取防弯折措施。

3）焊缝检查应采用外观检查和超声波探伤检查相结合的方式，在焊后24 h检测。

4）焊缝验收后应对暴露在空气中的预埋件及焊缝涂抹2道红丹防锈漆，涂漆前应进行除锈处理。

4.2 施工安全控制措施

1）切割钢筋混凝土内支撑段时应对操作人员进行安全交底，施工过程中严格执行安全操作技术规范并采取防护措施，避免不当操作导致的安全事故。

2）钢管支撑架应经过合理计算，有足够的承载力、刚度、抗倾覆能力，遇支撑柱应抱柱。高空作业人员必须佩带安全带。

3）凿除替代柱顶部混凝土时，施工人员应严格执行安全操作技术规范并采取防护措施。

4）吊装时，应注意：

① 使用合格的起重作业人员，且须进行严格的安全技术培训。

② 吊装前应对吊装机具进行安全检查。

③ 避免超载吊装，严控吊装作业环境。

④ 高空作业人员必须佩带安全带。

⑤ 严格执行安全操作技术规范。

5 结语

本文研究的钢筋混凝土内支撑替代地下室结构柱技术，实现了对内支撑支护结构的二次利用，具有节约资源、降低成本、缩短工期、减少建筑垃圾等技术经济特点，为高效、经济地实现混凝土的绿色施工提供了一条全新的思路，推广应用前景广阔，社会和经济效益显著。