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清水型鋼混凝土柱木制大模板施工案例解析--國家體育館

2020-07-16 16:35 來源:圓柱模板 標簽:圓柱模板

     國家體育館作為奧林匹克公園核心區的三大比賽 場館之一,是第29屆北京奧運會的主要比賽場館,屆 時將承擔體操、手球和輪椅籃球的比賽任務;其建筑面 積80 890m2,設有18 000個固定座席,2 000個活動座 席,賽時可容納20 000名觀眾;國家體育館主體結構采用了型鋼混凝土框架.鋼 支撐.框架剪力墻相結合的混合型結構,其中型鋼混凝 土框架作為一種較新穎的結構體系在本工程得到了廣 泛的應用。設計于比賽場館及熱身場館外框架的78 根型鋼混凝土柱將做為最重要的結構受力構件承受來 自鋼屋架和看臺板傳遞的荷載,型鋼柱截面尺寸有 】400mmX 700mm、1 400×900mm、1 400X 1 400ram、1 600×700ram、1 600×1 400mm、l 800×1 4001nln六種;柱內 型鋼鋼骨呈“十”字和“王”字形;柱子主筋直徑粗、數量 多(最多達60業32),箍筋及拉鉤分布密集;混凝土強 度等級為cso(首層),c40(2層及2層以上);柱子高度 變化大(從9.2~13.5m);柱子施工層高且與周邊樓層 連接很少,4個角部觀眾大廳部位的柱子與樓層沒有 任何連接,從首層拔地而起直接伸向屋頂。這些結構 特點,決定了模板方案選擇的復雜性和重要性。 

1、模板方案選擇

     本工程型鋼混凝土柱施工主要特點及難點是柱子 一次性施工層高(最大施工高度達到了13.5m)且混凝 土外觀質量要達到免裝飾清水混凝土效果,在綜合考 慮了質量、進度、安全、效益等多方面的因素后,我們提 出了以下3種技術方案進行了對照比較,通過專家論 證,以確定最科學合理的技術方案。 

1)方案1    使用定型鋼模板對13.5m高型鋼混凝土柱一次性澆筑。

      該方案的優點在于利用了鋼模板自 身剛度好,尺寸精確的特點,對超高柱模板安裝工序簡 單,對混凝土成型質量控制有較大的把握;缺點在于由 于本工程型鋼柱高度及斷面尺寸變化多,非標準模板 加工量太大,無法周轉使用,成本上投入太大,且由于 塔吊吊力的限制,部分鋼模無法吊運。

 2)方案2    使用木模板分兩次澆筑施工。

      該方案 的優點是將超高柱施工分成兩次進行,減小了模板安 裝高度,混凝土澆筑高度,混凝土側壓力對模板變形的 影響可以得到很好的控制;缺點在于本工程型鋼混凝 土柱外觀質量均要求達到免裝飾清水混凝土效果,如 若分兩次澆筑施工縫接茬部位的混凝土質量不易控 制,混凝土存在色差,且前后兩次澆筑在垂直度控制方 面難度較大,不易達到清水混凝土要求。 

3)方案3    使用雙層木模板一次性澆筑施工。

       該 方案的優點在于利用了木模板成本低廉、加工制作簡 單的特點,一次性澆筑混凝土對混凝土柱的成型質量 無論是垂直度、平整度還是表面觀感都可滿足清水混 凝土的要求;缺點在于使用木模板一次澆筑自密實混 凝土最大高度達13.5m,在以往工程中還沒有先例,第 1次采用這種施工技術,難點很多,需要承擔很大的技 術風險。 根據本工程自身特點,我們進行了反復比較論證, 最終確定選擇方案3做為超高型鋼柱施工技術方案。 

2、模板設計 以單次澆筑高度最大(13.5m)的XGZ3—11(700mm x 1 600ram)為例計算型鋼混凝土柱模板體系。根據測 試結果,口取值0.6。 1)荷載計算 柱模板受到混凝土側壓力標準值為: F=0.6y。日=O.6 x 24×13.5=194.4kN/矗。 并考慮傾倒混凝土產生的水平荷載標準值2kN/m2,振 搗混凝土產生荷載標準值4kN/m2,則柱模板混凝土側 壓力最大設計值F=194.4 x 1.2+(2+4)×1.4= 242kN/M。 

3、模板選型設計 根據計算結果確定了13.5m高型鋼混凝土柱一次 性澆筑模板體系:面板為雙層18mm厚木膠合板,以加 強面板剛度,面板錯縫拼接,防止板縫錯臺、漏漿;雙道 豎肋(I-1200木工字梁@230mm+50mm×100mm雙方鋼 管)用以加強柱模板的豎向剛度,保證柱的豎向平直; 內外2層橫肋(50mm x 100mm雙方鋼管,6m以下間距 300ram,6m以上間距450mm)用以加強柱模板的水平剛 度;'/,16mm對拉螺栓間距為6m以下450mm,6m以上 900mm,將柱模體系連接成整體。如圖3所示。

 4、模板加工 

     由于本工程型鋼混凝土柱外觀要求達到免裝飾清 水混凝土的觀感效果,因此在模板;0Ⅱ-r制作之前必須 對模板拼縫、對拉螺栓孔洞等進行整體設計以求成型 的型鋼混凝土柱內堅外美。

 4.1對拉螺栓設計 

     根據計算得出的對拉螺栓直徑、間距,在型鋼柱加 工之前繪制深化設計圖,定好對拉螺栓的位置,在車問 加工型鋼柱時按照深化設計要求留好對拉螺栓孔。對 拉螺栓使用三節頭螺栓,對拉螺栓兩端與模板接觸處 分別套一硬聚酯錐套,錐套外側與模板接觸面可以頂緊,錐套與模板之間還要加一個直徑與錐套相同的密 封條墊圈,確?;炷敛宦{。


4.2模板蟬縫設計 

     本工程使用雙層18mm厚木膠合板作面板,內層 模板使用新模板,按照建筑師的設計理念,水平蟬縫豎 向間距2,Om,柱邊長大于1.2m時設置豎向蟬縫,豎向 蟬縫居中,外層模板使用舊木膠合板,內外層模板板縫 錯開,以避免板面錯臺和漏漿。2層模板用鋼釘連接, 所有釘眼均用膩子刮平,板縫用玻璃膠嵌填嚴實。 

4。3木工字梁接長設計 

     由于柱模板加工高度高,標準木工字梁長度無法 滿足,我們采用了加工接高件的方法接長木工字梁,滿 足使用,加高件為2片加工好的80mm×600mm×6mm 鋼板,在每根木工字梁端頭用2根六角螺栓固定,木工 字梁和模板連接完畢后,安裝模板吊鉤,吊鉤安裝在距 模板邊第2根工字梁。

 5、模板施工工藝 

模板安裝工藝流程:穿墻螺栓安裝一沿模板邊線 貼海綿密封條一立柱子片模一安裝柱箍一校正柱模位 置、垂直度一模板加固。 

1)根據型鋼柱腹板上已開的螺栓孔安裝eel6mm對 拉螺栓,對拉螺栓間距450mm。 

2)每個柱子4片模板,單片模板采用寬邊壓窄邊 的方式,柱模安裝前在模板邊線外2mm粘貼海綿條進行密封;用塔吊吊裝柱模板,并臨時固定。

 3)自下而上安裝柱箍,柱箍間距在6m以下為 300mm,6m以上部分450mm。 

4)根據柱控制線校正柱模位置,將線墜分別吊于 模板及相鄰模板的上口,使線墜由模板上口延伸接近 樓面,檢查模板的垂直度,通過斜撐校正柱身垂直度和 柱身扭向,用花籃螺栓校正柱模垂直度。柱模除靠近 外防護架邊外,其他三邊設置斜撐,每邊水平向設2道 斜撐,豎向斜撐間隔3m。斜撐固定在柱周圍操作架 上。 模板下口無頂板或型鋼梁時,在下一層柱頂設置 柱箍,柱箍與模板下口問設置lOOmm×lOOmm方木支 撐。

 5)柱上口鋼筋與模板間設置3em寬木條用于控制 鋼筋保護層。木條與鋼筋間綁絲綁扎牢固。柱上口模 板與型鋼柱腹板問設置方木頂撐,用于控制柱截面,方 木頂撐必須與鋼筋、模板有可靠連接。

 6)模板加固 由于型鋼柱層高高,與樓板連接分 為有連接和無連接兩種情況,施工時除借用結構外側 的外腳手架外,還需在結構內側搭設4排單立桿腳手 架做為施工操作架加固斜撐,用來校正模板的垂直度,


6、混凝土澆筑 

     采用汽車泵澆筑混凝土,同時澆筑3~4根柱子以 控制混凝土澆筑速度和分層厚度,澆筑時從型鋼柱兩 側均勻下灰,防止鋼骨兩側混凝土高差過大使模板受 不均勻側壓力導致變形;澆筑過程中用定制的16m長 振搗棒輔以振搗,保證混凝土密實無氣泡。 7模板拆除 拆除柱模板之前應掌握混凝土的拆模強度,柱模 的拆除在混凝土澆筑完成16h后進行,拆模順序要在 支模時預先設計,拆模時敲打、對頂模板使其逐漸脫 離,必要時采用木楔,嚴禁用撬杠硬撬。 

8、實施效果 

      本工程78根型鋼混凝土柱均一次澆筑成功,經檢 查柱的垂直度、平整度、斷面尺寸、觀感質量均符合設 計所要求的清水混凝土標準。 通過結合現場試驗和自密實混凝土側壓力計算、 合理優化的超高型鋼混凝土柱模板設計,確保了所有 型鋼混凝土柱一次澆筑成功,保證了混凝土成型質量, 節約了工期,為今后高大清水混凝土柱模板設計、施工 積累了寶貴的經驗。

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