CN109853964A - 一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工方法，特别涉及一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法，包括以下操作步骤：S1.安装胎架，包括埋件预埋、底板浇筑；S2.进行钢结构安装施工，包括依次进行的两侧核心筒钢框架安装、中庭转换桁架安装、核心筒节点区加固；S3.进行支撑胎架拆载；其中，在进行两侧核心筒钢框架安装时，安装临时支撑胎架，当混凝土浇筑到预定高度后，进行临时支撑胎架逐层拆除；在中庭转换桁架安装后，进行下部钢筋混凝土施工，之后进行核心筒节点区加固。本施工方法通过临时支撑胎架安装、支撑体系及自身钢结构形成独立稳定结构体系即“先钢结构后钢筋混凝土”，有效解决特殊的钢结构‑钢筋混凝土这种混合结构施工难度大问题。

Description

一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工方法，特别涉及一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法。

背景技术

我国的高层建筑日益增加，高层建筑规模越来越大，高度越来越高，体型越来越复杂，功能不断整合。混合结构具有单一结构不具有的结构性能，多种结构合理，有序地“混合”之后结构体系的综合性能和特殊性能。目前高层建筑为不在同高度的楼层具备不同的功能，下部建筑需要尽可能大的室内空间，以满足公共设施的功能要求；钢结构和钢筋混凝土混合结构中转换桁架是高层建筑实现功能转换最常用的结构形式，对特别功能要求的需设置特殊的转换桁架，其中巨型转换桁架是目前国内高层箭镞结构发展的一个重要方向，但是目前特殊的钢结构-钢筋混凝土这种混合结构施工难度大，采用传统的施工方法，成本高、效率低，所以需要一种成本低并且能较好适用特殊的钢结构-钢筋混凝土混合结构施工的施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能较好适用于钢结构-钢筋混凝土混合结构施工的施工方法。

本发明提供的技术方案是，一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法，包括以下操作步骤：

S1.安装胎架，包括埋件预埋、底板浇筑；

S2.进行钢结构安装施工，包括依次进行的两侧核心筒钢框架安装、中庭转换桁架安装、核心筒节点区加固；

S3.进行支撑胎架拆载；

其中，在进行两侧核心筒钢框架安装时，安装临时支撑胎架，当混凝土浇筑到预定高度后，进行临时支撑胎架逐层拆除；在中庭转换桁架安装后，进行下部钢筋混凝土施工，之后进行核心筒节点区加固。

土建混凝土施工按常规施工工艺进行逐层施工，临时支撑胎架需逐层拆除，以避免对土建施工的影响。

混合结构的钢结构形成独立稳定体系后进行钢筋混凝土施工，其中钢结构各层的临时加固措施随着土建的施工进度陆续拆除。

进一步的是，所述核心筒节点区加固采用钢板箍安装进行加固。

进一步的是，所述钢板箍为方形或圆形，该钢板箍由扁钢组成。

进一步的是，所述核心筒节点区加固包括以下步骤：

1)安装前对核心筒钢柱和混凝土外轮廓线进行复测，以保证外包钢板箍的混凝土保护层厚度；

2)钢板箍采用塔吊安装并配合倒链安装。

其中，节点区钢板箍随着土建进度进行分片安装，提高安装效率，避免各专业工期相互影响。

进一步的是，所述安装胎架步骤依次包括1)预埋件埋设；2)钢板路基箱安装；3)转换梁安装；4)底节安装；5)标注节安装；6)顶节安装；7)承重梁安装；

其中，路基箱位置与胎架柱的定位同步进行，钢板路基箱四周与预埋件焊接固定。

进一步的是，所述两侧核心筒钢框架安装包括以下步骤：

1)规划吊机行走路线，并考虑基础底板活荷载是否满足吊机行走要求，连同设计提前对底板进行加强处理。

2)核心筒钢框架中的钢柱、钢梁连同加固杆件在基础底板上一次性逐层连续安装完成，吊装主要使用小型履带吊进行吊装。

3)进行测量工作；钢柱就位后，先复测标高，然后调整位移，最后调整垂直度，钢柱的校正使用全站仪，校正时避开阳光直接照射，使用缆风绳调整垂直度，钢柱的校正按照规范的数值进行校正，垂直度的偏差校正到零，校正后固定焊接。

进一步的是，所述中庭转换桁架安装包括以下步骤：

1)转换桁架安装前检查临时支撑胎架和核心筒框架是否安装、焊接完毕，并对连接转换桁架钢梁的两侧核心筒牛腿的坐标进行复测、检查；

2)转换桁架安装顺序由下向上、由一侧向另外一侧依次推进；下弦桁架安装完成后安装斜撑，斜撑安装完毕后进行上弦桁架的安装；第一榀桁架安装完毕后进行第二榀桁架的安装，第一榀桁架安装完成后安装第一榀与第二榀之间的连梁，依次类推进行；

3)桁架内散件通过对接口的快速连接件进行临时固定。

进一步的是，所述进行支撑胎架拆载时，待核心筒混凝土浇筑至高于转换桁架两层，并达到设计要求强度后进行转换桁架下部临时支撑胎架的卸载。

进一步的是，在支撑胎架拆载后转换桁架完成变形，该拆载步骤包括：

1)将每个卸载点处于千斤顶顶起，使桁架梁与受力短柱的钢垫板脱离，结构与限位支墩上钢垫板间隙1.5-2.3mm，支撑胎架上的顶部支墩受力全部过度到千斤顶受力，锁紧千斤顶旋转开关，取掉一块钢垫板；

2)调整结构与钢垫板，至位移间距为1.8-2.2mm，松开千斤顶旋转开关，结构下降至钢垫板处；

3)再重复步骤1)，至结构与支持胎架完全脱离，卸载完成。

进一步的是，在进行支撑胎架拆载时，支撑卸载的分级大小根据结构计算分析得出的结果进行，以变形量控制分级大小，以支撑胎架的内力变化控制卸载过程。

本施工方法在地下室基础底板上安装混合结构核心筒内的钢框架，该钢框架通过临时加固措施(临时支撑胎架)及自身体系结构形成的独立稳定受力体系。中庭转换桁架通过独立稳定的核心筒钢框架、加固杆件及临时支撑胎架形成稳定受力体系。

本施工方法通过临时支撑胎架安装、支撑体系及自身钢结构形成独立稳定结构体系即“先钢结构后钢筋混凝土”，有效解决特殊的钢结构-钢筋混凝土这种混合结构施工难度大问题。

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面结合实施方式对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合实施方式对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本发明的施工方法可按以下操作步骤进行：

一.进行计算机模拟分析：

利用临时支撑胎架对混合结构的纯钢结构建立完整的独立受力体系，建立计算模型进行各施工安装阶段受力计算模拟分析，根据计算结果选择合理的加固措施杆件规格、位置及支撑体系。

土建施工过程中加固杆件逐层拆除对纯钢结构独立完整体系的影响进行计算模拟分析，找出最不利的杆件加以监控及局部加强。

对转换桁架下部的临时支撑胎架及分级拆载过程进行模拟受力分析，选择合理的胎架类型。

二、加固、支撑体系的设计：

通过对整体钢结构进行模拟计算分析选择合理的加固杆件位置和截面形式。加固杆件位置须提前考虑该杆件是否对后续混凝土梁施工的影响。

加固杆件位置一般位于混凝土梁上部约300mm处，以避免水平加固杆件对下面混凝土梁施工的影响造成需被提前拆除的现象发生。为了避免平面外的弯曲并减少加固措施用量应选用宽翼缘的热轧型钢并进行设计，尽量避免其他截面(如圆管、方管)对后续混凝土浇筑及柱主筋的施工影响。临时加固杆件与原设计构建连接节点形式全部采用刚接，施工过程保证加固措施型钢翼缘，腹板与原结构全部焊接形式。

根据转换桁架的高空散件拼装方案，悬着合理的转换桁架下部胎架位置，设置点位置需综合考虑下部土建结构形式、转换桁架钢梁的分段位置及中庭主要由支撑胎架受力的原则等多方面因素，避开混凝土梁的位置，以减少对土建后续施工的影响。对中庭转换桁架的胎架点进行支撑力计算，并考虑胎架的高度及当地的风荷载取值等相关因素，选择合理的胎架形式，提前进行详细的支撑胎架设计，最终选择受力较好的支撑胎架。根据支撑胎架计算分析的最大受力值和基础底板的活荷载值，选择合理的胎架底部转换结构来达到扩大受力面积的作用。经过方案优化可以选用“十”字形型钢转换梁。

三、加固、支撑体系的安装及拆除：

临时加固杆件与混合结构的核心筒钢框架同步安装并形成独立稳定体系，由于加固杆件构件较轻，该部分安装主要采用钢结构安装用的吊机及就近的塔吊安装。待一层钢结构连同层的加固措施杆件形成稳定体系后进行下一层体系安装，稳步推进，避免跳跃安装，以保证结构的稳定性。

待主体钢结构通过支撑体系和加固杆件形成独立稳步体系后，土建紧跟后续施工。根据计算分析结果在土建后续施工过程中对其造成影响的临时加固杆件进行拆除，不影响的待土建施工完毕并达到强度后拆除。在加固杆件拆除前，对钢柱上部四周拉好缆风绳，缆风绳的拉设点为每层水平加固支撑节点。

加固杆件拆除原则：土建施工一层加固杆件拆除一层，逐层逐步拆除，拆除与土建施工同步，严禁越层拆除；下一层临时杆件拆除前土建上一层的混凝土需达到设计要求的强度并有可靠的计算分析。若个别杆件拆除对整体结构稳定性有影响需进行二次加固；混凝土柱主筋与加固杆件发生冲突时，需在型钢加固杆件内外加设等强劲板和连接板，以保证主钢筋上下传力。该部分加固杆件考虑自身重量较轻主要采用土建吊拆除，塔吊无法覆盖区域可利用倒链进行配合拆除。拆除过程中加固杆件端部切割可预留20-30mm，以免伤及母材。

根据总体施工方案并结合现场场地条件，临时支撑胎架安装顺序同中庭转换桁架安装顺序：由里之外安装。监狱胎架下端部分存在土建结构，安装前需对胎架位置进行测量放线，并充分考虑格构式胎架的主肢避开下部混凝土梁和柱，以减小对后续混凝土施工的影响。由于基坑内的基础底板场地有限，支撑胎架先进行场外组装并组装成标准节后再在场内整体拼装。

胎架安装流程：1)、预埋件埋设；2)路基箱(钢板)安装；3)转换梁安装；4)底节；5)标注节；6)顶节；7)承重梁。路基箱位置与胎架柱的定位同步进行，保证避开混凝土柱的同时尽量使胎架柱位于路基箱中心处。由于基础底板存在高差，部分路基箱下可能存在悬空现象，摆放路基箱前抄平基础表面，不平的采用薄钢板抄平。保证胎架下的路基箱受力均匀，路基箱(钢板)四周与预埋件焊接固定。

四、钢结构安装施工

混合结构钢结构采用“先钢结构后土建，先核心筒后两侧钢结构，预留施工通道，先下后上，先主后次，流水作业”的安装思路。

(1)两侧核心筒钢框架安装：

1)需要提前规划吊机行走路线，并考虑基础底板活荷载是否满足吊机行走要求，可连同设计提前对底板进行加强处理，以满足后续大型吊机行走及支撑胎架的受力要求。

2)核心筒钢框架中的钢柱、钢梁连同加固杆件在基础底板上一次性逐层连续安装完成，吊装主要使用小型履带吊进行吊装。

3)本单元测量采用一套内部控制网点，安装时确保钢柱上牛腿端部中心的三维坐标。钢柱就位后，先复测标高，然后调整位移，最后调整垂直度，钢柱的校正使用全站仪，校正时要避开阳光直接照射，以免产生误差。使用缆风绳调整垂直度，钢柱的校正按照规范的数值进行校正，垂直度的偏差校正到零，校正后固定焊接。

(2)转换桁架安装：

1)转换桁架安装前检查临时支撑胎架和核心筒框架是否安装、焊接完毕，并对连接转换桁架钢梁的两侧核心筒牛腿的坐标进行复测、检查。

2)转换桁架构建全部散件分段出厂，构建利用大型履带吊场内吊装，采用“临时支撑胎架、桁架梁分段、单间高空散装”的安装思路。安装顺序由下向上(桁架下弦梁-桁架间斜腹杆、立柱-桁架上弦梁)、由一侧向另外一侧依次推进；下弦桁架安装完成后安装斜撑，斜撑安装完毕后进行上弦桁架的安装。第一榀桁架安装完毕后进行第二榀桁架的安装，第一榀桁架安装完成后安装第一榀与第二榀之间的连梁，依次类推。

3)桁架内散件通过对接口的快速连接件进行临时固定，安装时需严格控制桁架梁牛腿端部中心的三维坐标。

中庭转换桁架通过独立稳定的核心筒钢框架、加固杆件及临时支撑胎架形成稳定受力体系，并经过受力计算模拟分析，保证混合结构中的自身钢结构在无外包混凝土情况下安全性和稳定性。

(3)钢板箍安装：

核心筒节点区设计采用钢板箍代替钢筋箍，钢板箍规格类型主要为方形和圆形，主要由扁钢组成。

1)安装前对核心筒钢柱和混凝土外轮廓线进行复测，保证外包钢板箍的混凝土保护层厚度。

2)钢板箍加工厂分为“L”型、单片和半圆形三种，方便现场安装。

3)钢板箍主要采用塔吊安装并配合倒链安装。

五、支撑胎架拆载

通过软件理论计算与对比分析，确定合理的拆载顺序和步骤，拆载总体思路为“同步拆载”。

1、混合结构转换桁架拆载需与设计沟通明确，待核心筒混凝土浇筑至高于转换桁架两层，并达到设计要求强度后进行转换桁架下部临时支撑胎架的卸载。

2、卸载前检查各区域原结构中钢结构的连接焊缝及高强度螺栓连接情况，检查内部的临时加固杆件是否全部拆除完毕，保证卸载过程的安全可靠。

3、支撑卸载的分级大小根据结构计算分析得出的结果进行，以变形量控制分级大小，以支撑胎架的内力变化控制卸载过程，保证卸载时支撑胎架的受力不会产生过大的变化，同时保证结构体系的杆件内力不超出规定的容许应力，避免支撑胎架的内力或结构体系的杆件内力过大而出现破坏现象。卸载后转换桁架完成变形，结构体系初步成型，卸载以位移控制为主，第一步将每个卸载点处于千斤顶微微顶起，使桁架梁与受力短柱的钢垫板脱离，结构与限位支墩上钢垫板间隙2mm，支撑胎架上的顶部支墩受力全部过度到千斤顶受力，锁紧千斤顶旋转开关，取掉一块钢垫板：第二步调整结构与钢垫板，至位移间距为2mm，松开千斤顶旋转开关，结构下降至钢垫板处，再重复第一步，结构与支持胎架完全脱离，卸载完成。

采用传统施工工艺所需费用：

吊机台班费：施工现场至少1台70t汽车吊(月台班费6万元)，用时10个月，小计台班费60万元；1台100t履带吊(月台班费8.5万元)，用时14个月，小计台班费119万元；1台320t履带吊(月台班费28万)，用时4个月，小计台班费112万元；共计吊机费用291万元。

采用本施工方法所需费用：

吊机台班费：采用本技术的倒序法施工工艺，施工现场至少1台70t汽车吊(月台班费6万元)，用时5个月，小计台班费30万元；1台100t履带吊(月台班费8.5万元)，用时8个月。小计台班费68万元；1台320t履带吊(月台班费28万元)，用时2个月，小计台班费56万元；共计吊机费用为154万。

由此，通过以上对比分析，本方法与传统的施工方法相比，至少可降低施工成本为291-154＝137(万元)。本工法与传统施工方法相比尤其表现在提升实体质量和节省人工、材料、缩短工期等方面明显优于传统的施工方法，并显示出其突出的优越性。

应用场景举例：

(1)建筑地下室(二层)底板至顶层均含有钢结构，钢结构主要布置地下室至转换层的劲性十字钢柱，两侧核心筒钢框架。中庭转换桁架、两端悬挑桁架，中庭转换层为大跨重载巨型转换结构，采用箱式空间桁架受力体系；建筑主体用钢量4500t，中庭转换桁架包括4中庭桁架正面图榀单片箱型桁架组成，分别由箱型主梁和箱型交叉撑组成，该部分用钢2200t；其中箱型梁最大规格为1000*1200*80*80(800)，最重吊装箱型梁为65t，单榀桁架重330t，钢桁架高度为9.9m，桁架最大跨度为36.8m；材质为Q390GJC、Q345B；单体与单元重量大，吊装难度大。通过采用本施工方法，有效提高了工作效率和缩短工期，大大减少了钢结构与土建交叉施工，节省了大量人力、物力，大大降低了施工成本，有效解决了钢结构钢筋混凝土施工难度大的问题。

(2)加工区厂房在地面以上分为A/B/C三区，B区厂房主结构为钢结构，其余主结构为混凝土结构，厂房钢结构用钢3500t，材质为Q390GJC、Q345GJ、Q345B，规格包括圆管、型钢、组合箱型梁、方管等多种类型，主要板(管)厚规格为6-50mm。采用本方法，有效解决场地问题，为后续土建施工提供足够的条件，提高整个工程的工作效率，大大减少了钢结构与土建交叉施工。

本施工方法通过临时支撑胎架安装、支撑体系及自身钢结构形成独立稳定结构体系即“先钢结构后钢筋混凝土”，有效解决特殊的钢结构-钢筋混凝土这种混合结构施工难度大和特殊巨型钢结构安装精度控制难的问题。

以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

S1.安装胎架，包括埋件预埋、底板浇筑；

S2.进行钢结构安装施工，包括依次进行的两侧核心筒钢框架安装、中庭转换桁架安装、核心筒节点区加固；

S3.进行支撑胎架拆载；

其中，在进行两侧核心筒钢框架安装时，安装临时支撑胎架，当混凝土浇筑到预定高度后，进行临时支撑胎架逐层拆除；在中庭钢桁架安装后，进行下部钢筋混凝土施工，之后进行核心筒节点区加固。

2.如权利要求1所述的一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法，其特征在于，所述核心筒节点区加固采用钢板箍安装进行加固。

3.如权利要求2所述的一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法，其特征在于，所述钢板箍为方形或圆形，该钢板箍由扁钢组成。

4.如权利要求2或3所述的一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法，其特征在于，所述核心筒节点区加固包括以下步骤：

1)安装前对核心筒钢柱和混凝土外轮廓线进行复测，以保证外包钢板箍的混凝土保护层厚度；

2)钢板箍采用塔吊安装并配合倒链安装；

其中，所述钢板箍随着土建进度进行分片安装。

5.如权利要求1所述的一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法，其特征在于，所述安装胎架步骤依次包括1)预埋件埋设；2)钢板路基箱安装；3)转换梁安装；4)底节安装；5)标注节安装；6)顶节安装；7)承重梁安装；

其中，路基箱位置与胎架柱的定位同步进行，钢板路基箱四周与预埋件焊接固定。

6.如权利要求1所述的一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法，其特征在于，所述两侧核心筒钢框架安装包括以下步骤：

1)规划吊机行走路线，并考虑基础底板活荷载是否满足吊机行走要求，连同设计提前对底板进行加强处理。

2)核心筒钢框架中的钢柱、钢梁连同加固杆件在基础底板上一次性逐层连续安装完成，吊装主要使用小型履带吊进行吊装。

3)进行测量工作；钢柱就位后，先复测标高，然后调整位移，最后调整垂直度，钢柱的校正使用全站仪，校正时避开阳光直接照射，使用缆风绳调整垂直度，钢柱的校正按照规范的数值进行校正，垂直度的偏差校正到零，校正后固定焊接。

7.如权利要求1所述的一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法，其特征在于，所述中庭转换桁架安装包括以下步骤：

1)转换桁架安装前检查临时支撑胎架和核心筒框架是否安装、焊接完毕，并对连接转换桁架钢梁的两侧核心筒牛腿的坐标进行复测、检查；

2)转换桁架安装顺序由下向上、由一侧向另外一侧依次推进；下弦桁架安装完成后安装斜撑，斜撑安装完毕后进行上弦桁架的安装；第一榀桁架安装完毕后进行第二榀桁架的安装，第一榀桁架安装完成后安装第一榀与第二榀之间的连梁，依次类推进行；

3)桁架内散件通过对接口的快速连接件进行临时固定。

8.如权利要求1所述的一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法，其特征在于，所述进行支撑胎架拆载时，待核心筒混凝土浇筑至高于转换桁架两层，并达到设计要求强度后进行转换桁架下部临时支撑胎架的卸载。

9.如权利要求1所述的一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法，其特征在于，在支撑胎架拆载后转换桁架完成变形，该拆载步骤包括：

1)将每个卸载点处于千斤顶顶起，使桁架梁与受力短柱的钢垫板脱离，结构与限位支墩上钢垫板间隙1.5-2.3mm，支撑胎架上的顶部支墩受力全部过度到千斤顶受力，锁紧千斤顶旋转开关，取掉一块钢垫板；

2)调整结构与钢垫板，至位移间距为1.8-2.2mm，松开千斤顶旋转开关，结构下降至钢垫板处；

3)再重复步骤1)，至结构与支持胎架完全脱离，卸载完成。

10.如权利要求9所述的一种用于钢结构钢筋混凝土混合结构的施工方法，其特征在于，在进行支撑胎架拆载时，支撑卸载的分级大小根据结构计算分析得出的结果进行，以变形量控制分级大小，以支撑胎架的内力变化控制卸载过程。