跨度髙支撑密肋井字梁施工工法

2018-12-13刘大为齐丽晶

吉林化工学院学报 2018年11期

张岩，刘大为，齐丽晶

(1.吉林吉化建修有限公司，吉林吉林 132021；2.中铁九局集团第二工程有限公司,吉林吉林 132001；3.吉林化工学院理学院，吉林吉林 132021)

近年来随着人们物质生活水平的不断提高，人们对建筑物的要求也越来越高，不仅仅只满足于其使用功能，对建筑物整体空间效果的要求也越来越高，大空间的礼堂、展厅、会议室越来越受建筑设师们的青睐，通常设计采用井字梁来解决人们对大跨度、高空间的要求.

所谓井字梁[1-3]就是不分主次，高度相当的梁，同位相交，呈井字型.它的特点是：梁交叉处无支撑，交叉点处的荷载由两根梁按单位刚度的比例分担，单位刚度大的梁承担的多(单位刚度指梁的截面刚度与梁长之比).在荷载相同的情况下，井字梁结构与主次梁结构相比，有以下特点：当跨度相同时，井字梁的梁高比主次梁的梁高要小；当梁高相同时，井字梁结构的跨度可以做得比主次梁结构大[4-9].因此，井字梁结构常用于跨度较大、房屋净空要求高的房间，作为楼面或屋面.

1 工法特点及原理

1.1 工法特点

(1) 此类工程支撑高度高，跨度大，钢筋密度大，模板现场安装量大等特点，因此模板及支撑体系要求较高，支撑体系应经严格计算，且经专家论证，混凝土浇筑前应对支撑体系严格检查.

(2) 井字梁间距较小，梁梁相交形成小空间立体方格，且由于跨度较大，结构梁的截面尺寸一般较大且钢筋密度大，井字梁部分钢筋含量大，且钢筋直径较粗，梁柱接头处钢筋密集，空隙狭窄，这就给混凝土的浇筑造成一定的难度，且混凝土的浇筑质量不容易保证.

1.2 适用范围

工法适用于大跨度、高支撑密肋井字梁混凝土结构工程施工(如会议室、阶梯教室、报告厅等大跨度结构工程).

1.3 工艺原理

工法对支撑体系要求较高，应经过严格计算，且经专家论证，混凝土浇筑前应对支撑体系严格检查；为保证架体的整体稳定，应合理安排混凝土的浇筑顺序，控制混凝土的浇筑速度.井字梁间距较小，梁梁相交形成小空间立体方格，且由于跨度较大，结构梁的截面尺寸一般较大，模板需现场拼装，以利于钢筋的安装.钢筋密度大，井字梁部分钢筋含量大，且钢筋直径较粗，梁柱接头处钢筋密集，空隙狭窄，在浇筑混凝土时要选择塌落度较大的混凝土，可选择添加外加剂来进行必要的调节，以保证混凝土的浇筑质量[10-12].

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 工艺流程

图1是高支撑密肋井字梁混凝土结构工程施工流程图.工法对支撑体系要求较高，为保证架体的整体稳定，应合理安排混凝土的浇筑顺序，控制混凝土的浇筑速度.在浇筑混凝土时要选择塌落度较大的混凝土，可选择添加外加剂来进行必要的调节，以保证混凝土的浇筑质量.

图1 工艺流程图

2.2 操作要点

2.2.1 支撑体系设计及施工

密肋井字梁结构梁、板支撑体系有扣件式满堂脚手架和碗扣式满堂脚手架两种形式，碗扣式脚手架具有通用性强、承载力大、安全可靠、易于加工、便于管理等优点，但由于碗扣式支撑体系对施工结构的高度及地面的平整度要求较高，一般选择扣件式支撑体系.

根据工程特点及井字梁的分格尺寸，确定支撑体系的纵横向间距，步距及连接杆件位置，并利用施工计算软件计算合格，并经专家论证，方可施工.

(1) 首先按照支架平面布置图上脚手架的间距在底板上弹出脚手架纵、横方向的中心线.如果架体最底层坐落于回填土上，应确保回填土的回填质量，并在回填土上满堂浇筑50厚C15混凝土垫层，再进行上述操作.

(2) 按照所弹中心线布置立杆，先从跨内的一侧开始布置，随之加设横杆，然后再逐层向上安装立杆和横杆.竖向间距从扫地杆算起，根据计算步距布置.在装立杆时应及时设置扫地横杆.

(3) 架管接头位置错开布置，上层和下层立杆位置相对应，立杆应采用4米和6米的脚手管对接.横杆采用对接或搭接，搭接长度不小于1米,采用不少于三个扣件连接固定.对接接头错开布置，不得设在同步、同跨内，相邻接头水平距离不小于500 mm.

(4) 在架体四周设置由下至上的竖向连续式剪刀撑，在中间纵横向每隔10 m加设一道剪刀撑，其宽度为4～6 m，并在剪刀撑的顶部、扫地杆处设置水平剪刀撑，剪刀撑杆件的底端应与地面紧顶，夹角为45°～60°，当建筑物层高8～20 m时处应满足上述规定外，还应在纵横向相邻的两竖向连续式剪刀撑之间增加之字斜撑，在有水平剪刀撑的部位，应在每个剪刀撑中间处增加一道水平剪刀撑.当建筑物层高超过20 m时在满足以上规定的基础上应将所有之字斜撑全部改为连续式剪刀撑.为加强架体的整体稳定性，架体周围纵横向每不超过3 m应与外围结构做可靠固定点拉结.

(5) 安全网的挂设：扫地杆上第一步横杆开始挂设第一道水平安全网，以上不大于10 m加设一道水平安全网.

2.2.2 配模、支设梁底模板

(1) 所有模板和方木均现场配置，提前放样，严格按照图纸尺寸加工.施工前提前配制模板，将多层板按尺寸加工成型备用，背楞方木比模板尺寸短3～5 cm，交错使用，以方便拆除.

(2) 模板的配置偏差尺寸不能超过2 mm，模板严禁随意裁割,剩余的小模板要按规格堆放，以备裁制再利用.木质多层板和木方要连接牢固，使钉帽与多层板板面平齐.

(3) 由于此类工程跨度较大，图纸会设计起拱.梁底管架设过程中就应根据工程标高线，按设计要求起拱，梁底管间距一米均匀布置.

(4) 架设梁底模板，梁底模板架设过程中应拉线找直，保证同一道梁在同一条直线上.梁底模板接头处应尽量处于架管上，且模板边缘两根木方子的接头应相应错开，防止梁底下沉.

2.2.3 梁钢筋绑扎

工程所用钢筋型号较大，为保证钢筋接头的质量，梁钢筋采用直螺纹连接.由于梁跨度较大，同架梁的直螺纹接头不会少于三个，因此钢筋下料时应控制好钢筋的长度，保证拼接钢筋的整体长度.梁钢筋就位时必须事先考虑各方向梁筋相互穿插关系，主次梁交接位置的钢筋直径、分布情况，准确计算，排列出各梁钢筋位置.梁筋安装时按先短跨后长跨的顺序，如果梁有加腋，应先将加腋梁钢筋安装就位，再安装短向非加腋梁，最后安装长向非加腋梁，安装过程中应注意留出穿插梁位置.梁钢筋绑扎过程中应及时对钢筋的位置进行校正，避免梁钢筋绑扎成型位置偏差，造成模板无法调整.钢筋绑扎完毕，侧模支设前应对钢筋直螺纹接头进行全数检查，控制好钢筋的接头质量.

2.2.4 支设梁侧及顶板模板

梁侧模板安装：梁侧模板安装前应先涂刷水性脱模剂，然后吊装就位.由于密肋井字梁结构梁梁相交形成小的立体分格，这就形成较多的拼角，相邻两个梁侧模板安装时应相互交叉，形成严密拼缝.每个立体方格模板就位后加固前，拉通线对模板上口位置进行校正，并对单个立体方格拉对角线，检查单体方格模板的方正.由于本工程梁截面较高，梁侧模加固时还应采用Φ12对拉螺栓进行加固，螺栓间距经计算确定.顶板模板安装、顶板模板加工尺寸应准确，且模板应方正.顶板模板拼装时接缝处应加设海绵条，以免接缝处漏浆.顶板模板固定前应先拉通线调整位置，避免出现错缝.

2.2.5 顶板钢筋绑扎

顶板钢筋绑扎前应根据设计间距弹好线，且底板钢筋宜视工程情况拉通布置，这样不仅可以节约钢筋，而且，钢筋布置较整齐美观.顶板钢筋绑扎完成后应及时添设马凳和垫块，马凳和垫块均应间距一米，梅花状布置，垫块应自梁边不大于20 cm开始布置.

2.2.6 混凝土浇筑

此类工程具有梁截面尺寸大、跨度长、钢筋密、模板支架高的结构特点，因此混凝土浇筑前，应事先与混凝土搅拌站进行沟通，优化混凝土配合比，掺用外加剂减缓水化热的发生速率，以便在保证混凝土强度及流动度条件下，尽量节省水泥、降低混凝土绝热温升，提高混凝土的抗裂能力.

(1) 混凝土采用从高向低的方法浇筑，用两台混凝土汽车泵分站建筑物两侧，沿长向从中间(起拱最高处)向两边扩展，沿长向由跨中开始向两边对称浇筑，以保证施工过程中模板支架均匀受力，确保架体稳定.

(2) 在施工操作上先浇筑梁后浇筑板，分层浇筑平推浇筑，控制分层厚度.每层厚度不大于400 mm，必须在下一层混凝土初凝前浇筑完上层混凝土，每一浇筑层采用平推浇筑法.

(3) 温度检查测控：施工中可采用热敏温度计监测或专人多点监测，以随时掌握与控制混凝土内的温度变化.混凝土内外温差应控制在25°以内，基面温差和基底面温差均控制在20°以内，并及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不致过大，以有效控制有害裂缝的出现.

2.2.7 混凝土养护

混凝土随浇筑抹压随覆盖塑料薄膜，达一定强度可上人后浇水养护，养护时间不少于7天.缓拆侧模，防止浅表热量迅速散失，侧模拆除即涂刷养护液.

2.2.8 模板及支撑架体拆除

(1) 底模拆除前首先应待强度达设计强度的100%，且经计算拆除层顶板可以承受上部施工荷载及恒荷载.

(2) 支撑体系拆除从周边向中间缓慢对称均匀卸荷，使结构受力平稳过渡，拆除顺序见拆除分格及顺序示意图.

(3) 先支后拆，后支先拆，先拆侧模，再拆底模，最后拆除支撑架体.

(4) 拆除过程中应对挠度变化进行观测

在梁支撑体系拆除过程中，观测梁挠度的变化，是为了控制拆卸的步骤和进程，防止变形过大而削弱梁整体使用安全性，保证结构平稳过渡到正常的工作状态.观测方法是用水准仪配塔尺及钢尺观测梁在支撑每一拆除区域拆除前后的标高变化.在以下情况进行观测：①拆除前观测与框架柱相连的梁交点处的标高;②拆除周边第1拆除区域的支撑点后观测一次；③拆除第2拆除区域的支撑点后观测一次；④拆除第3、4拆除区域的支撑点后各观测一次；⑤拆除完毕后每12 h观测1次，连续观测72 h不再有变化.从拆除开始到观测结束，梁的挠度变化最大累计不超过20 mm则在允许范围内.

3 材料与设备

3.1 混凝土拌合物

为了能够使混凝土土在密集的钢筋中顺利浇筑振捣，对混凝土拌合物的材料规格应进行严格控制，对碎石的粒径宜控制在4.5 mm以内，也可适量增加外加剂，具体掺量应以实验室配合比为准.

3.2 机具设备

主要施工机具设备见表1.

表1 主要施工机具设备

4 质量控制

4.1 质量控制标准及质量要求

(1) 技术标准执行以《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002(2011年版))和《大体积混凝土施工规范》(GB 50496-2009)等国家标准及相关要求为依据进行施工质量控制.

(2) 严格控制预拼模板精度，其组拼精度要求见表2.

表2 精度要求

4.3 混凝土浇筑

在混凝土浇筑施工中，大跨度井字梁上下钢筋直径较大而且较多，在梁柱结点浇筑时尤其重要，因此梁柱结点控制是关键.首先，梁柱处选用小型号振捣棒(Ф20型号)，但由于结点处有负弯矩筋，钢筋密集，在施工中时由木工班制作500 mm长的楔子，把结点处钢筋翘开至少50 mm，待浇筑完毕后，再把钢筋扶正，绑扎好.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施，钢筋等材料不能在支架上方堆放.

4.4 安全环保措施

(1) 执行《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011、《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)及《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)等标准及相关要求.

(2) 模板支设过程中应遵守安全操作规程，如遇途中停歇，应将就位的支顶、模板联结稳固，不得空架浮搁.拆模间歇时应将松开的部件和模板运走，防止坠下伤人.

(3) 脚手架搭设过程中，严禁随意抛掷构件.

(4) 脚手架拆除过程中，出入口应有明显的警示标志，且拆除过程中应有专人在下部看护.

(5) 模板支设、拆除过程中要严格按照设计要求的步骤进行，全面检查支撑系统的稳定性.

(6) 模板所用的脱模剂在施工现场不得乱扔，以防止影响环境质量.

(7) 施工楼层上不得长时间存放模板，当模板临时在施工楼层存放时，必须有可靠防护措施.

(8) 浇筑过程中散落的混凝土应及时进行清理至工地指定垃圾堆放点.混凝土浇筑应尽量避免夜间施工，防止扰民.

4.5 效益分析

工法的经济效益主要表现在以下几个方面：

(1) 工序安排合理，加快工程施工的施工进度，缩短施工工效,同时节省了周转材料的租赁费用.

(2) 节省劳动力10%，为企业、社会创造了良好的效益.

4.6 工程实例：

吉林铁道职业技术学院新建校区工程培训中心是一个集教训、餐饮、住宿及大型会议的单体建筑.建筑面积16 100 m2，占地面积6 110 m2，其中餐饮部分2层、教学部分4层、餐饮部分4层及高架连廊.培训中心的多功能报告厅，楼层层高7.2 m，宽度22.3 m，长度42.3 m，梁截面高度为1 000 mm，主筋HRB400直径25箍筋HPB300直径12，最大梁跨度达23.6 m.采用正交井字梁结构，属大跨度、高支撑、密肋井字梁.该工程采用本工法施工，不仅施工工期比计划工期缩短15天，而且节约费用约46万元，竣工验收时，施工质量及施工进度得到了甲方及监理方的一致好评.