81m高空现浇混凝土箱形屋盖施工技术

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发布时间：2021-09-05

资料介绍

第一卷81m高空现浇混凝土箱形屋盖施工技术
某工程为一大型工业建筑，平面呈“山”字形，建筑总高约94m。整个结构由9个现浇简体和框架联合组成（图3-13-1）。筒体和框架共14层，层高6.8m。单个简体平面尺寸7m×7m，筒体壁厚500mm；框架位于简体之间，柱截面1.2m×1.2m和1.0m×1.0m，梁截面有350mm×750mm等数种。混凝土强度等级C30。
该工程屋盖为现浇双跨非封闭式混凝土箱形屋盖，局部双层双跨。每跨净长26.8m，坐落在81m高空上（箱底标高+81.6m，箱顶+88.4m）。箱体两壁为通长深梁，梁宽500mm，高7.8m；箱顶和箱底为主次梁楼面，板厚400mm。混凝土强度等级C35。该单层单跨箱形屋盖重量达723t，混凝土体积300余m3，构成了一组超高、超重、大跨的屋盖结构。
另外，该工程地处北方地区，气候干燥，冬季时间长，气温低，最低气温达-33℃，而箱形屋盖施工正处冬季。
在81m高空进行如此大型屋盖施工，突出的难点有二：一是必须解决好高空支模的支撑体系，二是如何保证混凝土在高空的冬期施工质量。
第1章箱形屋盖模板支撑方案选择
该工程箱形屋盖支模的特点是一“高”二“重”。选择好高空支模方案具有重要的技术经济意义。在调研和论证过程中，曾考虑以下3种方案。
第1节满堂脚手架方案
参考市政工程中高架桥和高层建筑中高空连廊的施工经验，采用满堂钢管脚手架搭设到80m高空，相互拉结形成群柱。然后在上面架设操作平台，进行支模。该方案施工简便，不需要专门脚手器材，但投入大。经测算，需用ø48钢管约2000t，投入劳力多，占用场地大，且受力不够明确，稳定性难以控制，在技术上经济上都不尽合理。
第2节斜拉悬索方案
参照斜拉悬索大桥的受力模式，在筒体上方架立钢架，采用斜拉悬索将支模工作平台吊起，把箱形屋盖混凝土自重、模板自重和施工荷载通过悬索传给简体结构。这样可不必自地面搭设高空支架，理论上较合理。但该方案要求结构设计作一定变动和修改，技术难度较大，加上工期紧迫，该方案难以实施。
第3节塔架支撑方案
在每跨内部设2个塔架作为箱形屋盖的中央支座，高78m。该塔架与两侧筒体相互拉结，两个塔架之间也要拉结，以增加稳定性。塔架可用钢结构或用现浇混凝土框架。采用钢塔架装卸方便，施工速度快，但成本高、刚度小、弹性变形大；如用混凝土框架作塔架，自身刚度大，与主体结构连结方便，型钢用量少，费用较省。
在塔架顶部再架设操作平台，在操作平台上搭设脚手支模。这种方案受力明确，安全可靠。4座塔架在屋盖建成后拆除。
通过分析比较，经专家多次评审，最后选用第3方案-一混凝土塔架支撑方案。
第2章塔架设计市
塔架及支撑系统委托东南大学房屋加固与改造工程有限公司设计。单个混凝土塔架平面尺寸6.0m×7.0m，层高6.8m。混凝土强度等级C30。根据箱形屋盖分层施工的实际情况，计算结构自重、模板系统自重和施工荷载以确定竖向荷载，水平力考虑风载作用，基本风压取0.5kN/m2。按刚性框架进行内力分析和截面配筋设计。塔架柱截面600mm×600mm，梁截面400mm×600mm，不设各层楼板和楼梯。
混凝土塔架与简体、塔架与塔架之间采用3道钢支撑拉结以增加整体稳定。3道钢支撑分别位于第4、第7和第10层标高。每道钢支撑高3.40m，跨度l0.4m。采用桁架形式。钢支撑与筒体和混凝土塔架均按铰接考虑（图3-l3-2）。
混凝土塔架基础：位于A、B轴线的塔架坐落在地下室墙上，不另设基础，只将塔架柱筋锚入地下室墙内；而E、F轴的室内塔架位于砂层夹砂板岩的地基上，需另设混凝土条形基础。地基允许承载力按[R]=300kN/m2考虑。
第3章塔架施工.
4座塔架与主体结构同步施工，每7d左右完成一层，故混凝土塔架施工不占用控制工期。柱、梁采用组合钢模，脚手架用ø48X3.5mm钢管。现场设自动化搅拌站拌制混凝土。用塔吊和料斗运送混凝土分层浇筑，坍落度50~70mm。
根据设计位置，在混凝土塔架和筒体相应位置预埋钢板，拆模后焊上钢牛腿，待混凝土强度达到90%后，将拉结用的钢支撑吊装到钢牛腿上临时固定，然后焊接使支撑与塔架、筒体连成一体。