十字转化为箱型钢骨柱施工方案.docx
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十字转化为箱型钢骨柱施工方案
xxx工程
十字型转化为箱型
钢骨柱施工方案
编制:
审核:
审批:
xxx集团有限公司
二零一三年九月
一.编制依据
序号
名称
编号或文号
1
xx工程施工图纸
2
xx工程施工组织设计
3
建筑工程施工技术管理规程
DBJ01-80-2003
4
建筑安装分项工程施工工艺标准
DBJ/T01-26-2003
5
混凝土结构工程施工质量验收规范
GB50204-2002
6
混凝土结构工程施工质量验收规程
DBJ01-82-2004
7
建筑结构长城杯工程质量评审标准
DBJ/T01-69-2003
8
自密实混凝土施工规范
JGJ/T283-2012
9
《建筑施工手册》第四版
二.工程概况
xxx工程,地下五层,地上十八层,在顶层设置四合院及停机坪。
主楼标准层平面呈方形,建筑高度72.68m,总建筑面积72452m2,地上建筑面积49910m2,地下建筑面积22542m2。
框架剪力墙结构,梁式筏形基础。
地下为框架-剪力墙结构,地上为钢结构-剪力墙结构(核心筒),钢结构在地下一层与框架结构转换,形成钢骨柱,故地下一层是一个关键控制部位。
三.施工特点、难点简介
由于地上钢结构与地下混凝土框架结构进行转换,故地下一层结构采用钢骨混凝土结构,且钢骨柱由十字型钢柱转化为箱型钢柱,钢骨柱外仅有150mm混凝土结构空间,且需要绑扎柱竖向主筋及箍筋,柱高约4000mm。
浇筑时操作空间狭小,一次浇筑高度高,振捣工具无法充分使用,均增加了施工难度。
钢骨柱混凝土强度等级C50、C40、C30P6,拟采用高抛自密实混凝土,对施工工艺及模板要求高,操作难度大。
典型节点如下图:
四.施工准备
为保证施工质量,施工前必须认真熟悉图纸,做好两种结构转换协调工作。
提前与搅拌站沟通,因高抛自密实混凝土市场需求量不是太大,所以要求搅拌站做好准备工作,包括技术准备、材料准备、设备准备等。
五.施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
操作脚手架搭设—→立钢柱—→校正钢柱—→浇筑钢柱脚下混凝土—→绑扎钢骨柱外钢筋—→支设柱模板—→浇筑柱内混凝土
5.2混凝土性能
节点区内混凝土均采用C50、C40、C30P6自密实混凝土,其要求如下:
3.2.1混凝土工作性能要求不离析、不泌水、不粘结、不起皮,流动性、匀质性、稳定性好,保塑性能良好。
3.2.2坍落度25~27cm、坍落扩展度≤700mm,初凝时间6-8h,终凝≯12h。
3.2.3浇筑前,混凝土要求在罐车内得到充分搅拌。
5.3施工工艺:
3.3.1.操作脚手架搭设
采用Φ48钢管,采用单立杆,围绕柱子做成“井”字型,步距为1200~1500mm,在操作层上放置木质脚手板,每层并排放置不少于两块。
如下图:
3.3.2.立钢柱
钢骨柱在生产车间加工成型,由运输车送至施工现场,利用塔吊进行安装。
首先进行柱脚板下高度调节螺母安装,采用水平仪抄测校正标高,待调节螺母校正完毕后进行钢柱吊装,及时进行钢柱脚上螺母及压板安装就位,再采用经纬仪及地面所弹平面轴线进行校正,最后报请监理工程师进行验收。
3.3.3.柱脚下混凝土浇筑
钢柱安装后,柱脚下部剩余50mm厚空间,采用C40无收缩细石混凝土施工。
施工时在柱脚周围100mm范围处支设150mm高模板,以便保证柱脚下部混凝土浇筑施工密实性。
如下图:
3.3.4.钢柱外钢筋绑扎
认真熟悉图纸,钢柱外钢筋分两种形式,十字型钢柱下部钢筋构造与上部箱型钢柱配筋构造。
柱子钢筋外表面水泥浆,污染物等在钢筋绑扎前清除干净。
检查预留钢筋接头位置及错开距离、保护层厚度等,如发现钢筋位置偏差大于2cm时,请示技术主管人员出示处理方案,对个别有位移可按1:
6弯度调整到位(即竖向钢筋每60mm高,水平方向调整l0mm)。
然后按照计算好箍筋数将箍筋套在柱子甩出钢筋上。
柱子钢筋接头采用直螺纹套筒连接,连接时两人操作,将套筒上紧,丝扣外露不大于一个完整丝扣。
在已立好柱子主筋上用粉笔画出箍筋间距100mm(箍筋中到中距离)。
然后套入箍筋,要求箍筋最下边距混凝土表面为50mm,并且在混凝土表面上200mm处设置第一道定位箍筋,其上每隔1200mm设置一道定位钢筋,定位箍筋采用C18加工。
箍筋与主筋要求垂直和密贴,箍筋绑扎要求用缠扣,绑扎丝朝柱内;箍筋弯钩叠合处沿柱子竖筋交错布置。
箍筋收头处弯钩为135度,平直长度分别为10d,且不小于75mm。
3.3.5.模板支设:
钢骨柱柱模,面板采用15mm厚多层板,竖向背楞采用50×100木方@160,横向背楞采用10#双槽钢背楞间距300/550mm(下部2000mm加密区间距300mm,上部非加密区间距550mm),采用M16对拉螺栓,采用φ48钢管支撑,纵向3道斜撑,一道水平撑。
上层距顶300mm,下层水平撑距底面200mm。
详见下图:
3.3.6.浇筑施工:
A.梁柱节点施工缝以下钢骨柱一次浇筑,浇筑范围为梁下混凝土;转换段内混凝土浇筑高度根据现场浇注情况,只要填充到箱型柱截面范围内即可;
B.通过钢骨柱顶隔板预留A250孔,采用自制钢串筒插入预留孔内,对四个仓(十字钢柱)内混凝土逐一进行浇筑,混凝土输送由汽车泵完成,按浇筑速度向上提升串筒,直至浇筑到梁柱节点区域下部施工缝处(在钢柱侧面预留有观察孔,便于观察混凝土浇筑高度);
C.采用常规方式浇筑梁柱节点区域箱型钢骨柱外侧混凝土;
浇筑示意图如下:
3.3.7浇筑施工要点:
A.浇筑前应做好各项准备工作及所需工器具;
B.浇筑时,由于一次浇筑高度大,应注意放灰速度,防止混凝土发生离析及模板侧压力增大现象;
C.由于操作空间狭小,应根据实际情况,进行浇筑速度控制;
D.柱截面尺寸较大,浇筑高度大,模板测压力大,浇筑时应随时观察模板支撑体系。
发现异常必须立即停止放灰并向相关负责人报告,以便采取必要补救措施;
E.因上部有加劲封板所以无法进行剔凿作业,所以柱顶部标高控制必须准确,以免影响梁钢筋绑扎时穿过箱型钢柱无法通过;
F.高抛自密实混凝土流动性、扩展性都相对好于普通混凝土,故砼侧压力较大,所以对模板支设强度、密封度要求较高,所有支设模板在与混凝土接触面必须是全封闭,故多层板必须采用新采购板材,且各种缝隙均必须做好自粘条密封严密。
3.3.8养护:
A.C50、C40、C30P6混凝土使用水泥量大,释放水化热很大,拆模后必须对柱进行有效养护措施:
先对柱表面均匀洒水湿润,再立即包裹一层塑料薄膜,并用胶带固定好,并指派专人每天向塑料薄膜内补充水分,确保湿润状态不少于14天。
B.高抛自密实混凝土坍落度较大,所以拆模时间较普通混凝土稍长,要确保混凝土强度达到1.2MPa后才能拆除,以免影响拆模后混凝土外观质量。
六.模板计算书
6.1加密区计算书
一、柱模板基本参数
柱模板截面宽度B=1300mm,
柱模板截面高度H=1300mm,
柱模板计算高度L=2000mm,
柱箍间距计算跨度d=300mm。
柱箍采用双槽钢[10号槽钢。
柱模板竖楞截面宽度40mm,高度90mm。
B方向竖楞9根,H方向竖楞9根。
面板厚度15mm,剪切强度1.4N/mm2,抗弯强度15.0N/mm2,弹性模量6000.0N/mm2。
木方剪切强度1.3N/mm2,抗弯强度15.0N/mm2,弹性模量9000.0N/mm2。
柱模板支撑计算简图
二、柱模板荷载标准值计算
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生荷载设计值;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。
新浇混凝土侧压力计算公式为下式中较小值:
其中γc——混凝土重力密度,取24.000kN/m3;
t——新浇混凝土初凝时间,为0时(表示无资料)取200/(T+15),取10.000h;
T——混凝土入模温度,取20.000℃;
V——混凝土浇筑速度,取4.000m/h;
H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取4.000m;
β——混凝土坍落度影响修正系数,取1.000。
根据公式计算新浇混凝土侧压力标准值F1=96.000kN/m2
考虑结构重要性系数0.90,实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值:
F1=0.90×96.000=86.400kN/m2
考虑结构重要性系数0.90,倒混凝土时产生荷载标准值:
F2=0.90×3.000=2.700kN/m2。
三、柱模板面板计算
面板直接承受模板传递荷载,应该按照均布荷载下连续梁计算,计算如下
面板计算简图
面板计算宽度取柱箍间距0.30m。
荷载计算值q=1.2×86.400×0.300+1.40×2.700×0.300=32.238kN/m
面板截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=30.00×1.50×1.50/6=11.25cm3;
I=30.00×1.50×1.50×1.50/12=8.44cm4;
(1)抗弯强度计算
f=M/W<[f]
其中f——面板抗弯强度计算值(N/mm2);
M——面板最大弯距(N.mm);
W——面板净截面抵抗矩;
[f]——面板抗弯强度设计值,取15.00N/mm2;
M=0.100ql2
其中q——荷载设计值(kN/m);
经计算得到M=0.100×(1.20×25.920+1.40×0.810)×0.158×0.158=0.080kN.m
经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.080×1000×1000/11250=7.108N/mm2
面板抗弯强度验算f<[f],满足要求!
(2)抗剪计算
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力Q=0.600×(1.20×25.920+1.4×0.810)×0.158=3.046kN
截面抗剪强度计算值T=3×3046.0/(2×300.000×15.000)=1.015N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2
面板抗剪强度验算T<[T],满足要求!
(3)挠度计算
v=0.677ql4/100EI<[v]=l/250
面板最大挠度计算值v=0.677×25.920×1584/(100×6000×84375)=0.213mm
面板最大挠度小于157.5/250,满足要求!
四、竖楞木方计算
竖楞木方直接承受模板传递荷载,应该按照均布荷载下三跨连续梁计算,计算如下
竖楞木方计算简图
竖楞木方计算宽度取BH两方向最大间距0.158m。
荷载计算值q=1.2×86.400×0.158+1.40×2.700×0.158=16.925kN/m
按照三跨连续梁计算,计算公式如下:
均布荷载q=5.077/0.300=16.925kN/m
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×16.925×0.30×0.30=0.152kN.m
最大剪力Q=0.6ql=0.6×0.300×16.925=3.046kN
最大支座力N=1.1ql=1.1×0.300×16.925=5.585kN
截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=4.00×9.00×9.00/6=54.00cm3;
I=4.00×9.00×9.00×9.00/12=243.00cm4;
(1)抗弯强度计算
抗弯计算强度f=M/W=0.152×106/54000.0=2.82N/mm2
抗弯计算强度小于15.0N/mm2,满足要求!
(2)抗剪计算
最大剪力计算公式如下:
Q=0.6ql
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
截面抗剪强度计算值T=3×3046/(2×40×90)=1.269N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2
抗剪强度计算满足要求!
(3)挠度计算
最大变形v=0.677ql4/100EI=0.677×13.608×300.04/(100×9000.00×2430000.0)=0.034mm
最大挠度小于300.0/250,满足要求!
五、B方向柱箍计算
竖楞木方传递到柱箍集中荷载P:
P=(1.2×86.40+1.40×2.70)×0.158×0.300=5.08kN
B柱箍按照集中荷载下多跨连续梁计算。
B柱箍计算简图
B柱箍弯矩图(kN.m)
B柱箍剪力图(kN)
变形计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
B柱箍变形计算受力图
B柱箍变形图(mm)
经过计算得到最大弯矩M=9.241kN.m
经过计算得到最大支座F=20.310kN
经过计算得到最大变形V=2.198mm
B柱箍截面力学参数为
截面抵抗矩W=79.40cm3;
截面惯性矩I=396.60cm4;
(1)B柱箍抗弯强度计算
抗弯计算强度f=M/W=9.241×106/1.05/79400.0=110.84N/mm2
B柱箍抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!
(2)B柱箍挠度计算
最大变形v=2.198mm
B柱箍最大挠度小于1540.0/400,满足要求!
六、B方向对拉螺栓计算
计算公式:
N<[N]=fA
其中N——对拉螺栓所受拉力;
A——对拉螺栓有效面积(mm2);
f——对拉螺栓抗拉强度设计值,取170N/mm2;
对拉螺栓直径(mm):
16
对拉螺栓有效直径(mm):
14
对拉螺栓有效面积(mm2):
A=144.000
对拉螺栓最大容许拉力值(kN):
[N]=24.480
对拉螺栓所受最大拉力(kN):
N=20.310
B方向对拉螺栓强度验算满足要求!
七、H方向柱箍计算
竖楞木方传递到柱箍集中荷载P:
P=(1.2×86.40+1.40×2.70)×0.158×0.300=5.08kN
H柱箍按照集中荷载下多跨连续梁计算。
H柱箍计算简图
H柱箍弯矩图(kN.m)
H柱箍剪力图(kN)
变形计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
H柱箍变形计算受力图
H柱箍变形图(mm)
经过计算得到最大弯矩M=9.241kN.m
经过计算得到最大支座F=20.310kN
经过计算得到最大变形V=2.198mm
H柱箍截面力学参数为
截面抵抗矩W=79.40cm3;
截面惯性矩I=396.60cm4;
(1)H柱箍抗弯强度计算
抗弯计算强度f=M/W=9.241×106/1.05/79400.0=110.84N/mm2
H柱箍抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!
(2)H柱箍挠度计算
最大变形v=2.198mm
H柱箍最大挠度小于1540.0/400,满足要求!
八、H方向对拉螺栓计算
计算公式:
N<[N]=fA
其中N——对拉螺栓所受拉力;
A——对拉螺栓有效面积(mm2);
f——对拉螺栓抗拉强度设计值,取170N/mm2;
对拉螺栓直径(mm):
16
对拉螺栓有效直径(mm):
14
对拉螺栓有效面积(mm2):
A=144.000
对拉螺栓最大容许拉力值(kN):
[N]=24.480
对拉螺栓所受最大拉力(kN):
N=20.310
H方向对拉螺栓强度验算满足要求!
6.2非加密区计算书
一、柱模板基本参数
柱模板截面宽度B=1300mm,
柱模板截面高度H=1300mm,
柱模板计算高度L=2000mm,
柱箍间距计算跨度d=550mm。
柱箍采用双槽钢[10号槽钢。
柱模板竖楞截面宽度40mm,高度90mm。
B方向竖楞9根,H方向竖楞9根。
面板厚度15mm,剪切强度1.4N/mm2,抗弯强度15.0N/mm2,弹性模量6000.0N/mm2。
木方剪切强度1.3N/mm2,抗弯强度15.0N/mm2,弹性模量9000.0N/mm2。
柱模板支撑计算简图
二、柱模板荷载标准值计算
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生荷载设计值;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。
新浇混凝土侧压力计算公式为下式中较小值:
其中γc——混凝土重力密度,取24.000kN/m3;
t——新浇混凝土初凝时间,为0时(表示无资料)取200/(T+15),取10.000h;
T——混凝土入模温度,取20.000℃;
V——混凝土浇筑速度,取4.000m/h;
H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取2.000m;
β——混凝土坍落度影响修正系数,取1.000。
根据公式计算新浇混凝土侧压力标准值F1=48.000kN/m2
考虑结构重要性系数0.90,实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值:
F1=0.90×48.000=43.200kN/m2
考虑结构重要性系数0.90,倒混凝土时产生荷载标准值:
F2=0.90×3.000=2.700kN/m2。
三、柱模板面板计算
面板直接承受模板传递荷载,应该按照均布荷载下连续梁计算,计算如下
面板计算简图
面板计算宽度取柱箍间距0.55m。
荷载计算值q=1.2×43.200×0.550+1.40×2.700×0.550=30.591kN/m
面板截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=55.00×1.50×1.50/6=20.63cm3;
I=55.00×1.50×1.50×1.50/12=15.47cm4;
(1)抗弯强度计算
f=M/W<[f]
其中f——面板抗弯强度计算值(N/mm2);
M——面板最大弯距(N.mm);
W——面板净截面抵抗矩;
[f]——面板抗弯强度设计值,取15.00N/mm2;
M=0.100ql2
其中q——荷载设计值(kN/m);
经计算得到M=0.100×(1.20×23.760+1.40×1.485)×0.158×0.158=0.076kN.m
经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.076×1000×1000/20625=3.679N/mm2
面板抗弯强度验算f<[f],满足要求!
(2)抗剪计算
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力Q=0.600×(1.20×23.760+1.4×1.485)×0.158=2.891kN
截面抗剪强度计算值T=3×2891.0/(2×550.000×15.000)=0.526N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2
面板抗剪强度验算T<[T],满足要求!
(3)挠度计算
v=0.677ql4/100EI<[v]=l/250
面板最大挠度计算值v=0.677×23.760×1584/(100×6000×154688)=0.107mm
面板最大挠度小于157.5/250,满足要求!
四、竖楞木方计算
竖楞木方直接承受模板传递荷载,应该按照均布荷载下三跨连续梁计算,计算如下
竖楞木方计算简图
竖楞木方计算宽度取BH两方向最大间距0.158m。
荷载计算值q=1.2×43.200×0.158+1.40×2.700×0.158=8.760kN/m
按照三跨连续梁计算,计算公式如下:
均布荷载q=4.818/0.550=8.760kN/m
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×8.760×0.55×0.55=0.265kN.m
最大剪力Q=0.6ql=0.6×0.550×8.760=2.891kN
最大支座力N=1.1ql=1.1×0.550×8.760=5.300kN
截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=4.00×9.00×9.00/6=54.00cm3;
I=4.00×9.00×9.00×9.00/12=243.00cm4;
(1)抗弯强度计算
抗弯计算强度f=M/W=0.265×106/54000.0=4.91N/mm2
抗弯计算强度小于15.0N/mm2,满足要求!
(2)抗剪计算
最大剪力计算公式如下:
Q=0.6ql
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
截面抗剪强度计算值T=3×2891/(2×40×90)=1.205N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2
抗剪强度计算满足要求!
(3)挠度计算
最大变形v=0.677ql4/100EI=0.677×6.804×550.04/(100×9000.00×2430000.0)=0.193mm
最大挠度小于550.0/250,满足要求!
五、B方向柱箍计算
竖楞木方传递到柱箍集中荷载P:
P=(1.2×43.20+1.40×2.70)×0.158×0.550=4.82kN
B柱箍按照集中荷载下多跨连续梁计算。
B柱箍计算简图
B柱箍弯矩图(kN.m)
B柱箍剪力图(kN)
变形计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
B柱箍变形计算受力图
B柱箍变形图(mm)
经过计算得到最大弯矩M=8.768kN.m
经过计算得到最大支座F=19.272kN
经过计算得到最大变形V=2.015mm
B柱箍截面力学参数为
截面抵抗矩W=79.40cm3;
截面惯性矩I=396.60cm4;
(1)B柱箍抗弯强度计算
抗弯计算强度f=M/W=8.768×106/1.05/79400.0=105.17N/mm2
B柱箍抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!
(2)B柱箍挠度计算
最大变形v=2.015mm
B柱箍最大挠度小于1540.0/400,满足要求!
六、B方向对拉螺栓计算
计算公式:
N<[N]=fA
其中N——对拉螺栓所受拉力;
A——对拉螺栓有效面积(mm2);
f——对拉螺栓抗拉强度设计值,取170N/mm2;
对拉螺栓直径(mm):
16
对拉螺栓有效直径(mm):
14
对拉螺栓有效面积(mm2):
A=144.000
对拉螺栓最大容许拉力值(kN):
[N]=24.480
对拉螺栓所受最大拉力(kN):
N=19.272
B方向对拉螺栓强度验算满足要求!
七、H方向柱箍计算
竖楞木方传递到柱箍集中荷载P:
P=(1.2×43.20+1.40×2.70)×0.158×0.550=4.82kN
H柱箍按照