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爬升的施工工艺

高层建筑施工网上辅导材料4：

第八章高层混凝土结构施工

【教学基本要求】

通过本章的学习，使学生：

1了解钢筋的电渣压力焊及钢筋的气渣压力焊的工艺参数。

2熟悉钢筋的机械连接技术。

3了解滑升模板的组成及特点。

4熟悉液压滑升模板的施工工艺及质量施工处理。

5了解大模板的施工工艺。

6掌握爬升模板的施工工艺。

【学习重点】

1钢筋的连接工艺参数。

2爬升模板的施工工艺及事故处理。

【内容提要和学习指导】

1.1现浇高层钢筋混凝土结构施工的几个问题

本章着重阐述了现浇高层钢筋混凝土结构施工中的钢筋连接技术；大模板，滑升模板以及爬模施工。

对于现浇高层钢筋混凝土结构施工中其他几个重要的问题简述如下：

1.2钢筋连接技术

高层建筑现浇钢筋混凝土工程中,大直径钢筋竖向连接的工作量较大，目前常用的连接技术主要有：

有电渣压接技术、气渣压力焊接技术、气压焊接技术和机械连接技术等。

1.2.1竖向钢筋电渣压力接

电渣压力焊是利用电流，通过渣池产生的电阻热将钢筋端熔化，然后施加压力使钢筋焊接为一体。

焊接开始时，首先在上下两钢筋端面之间引燃电弧，使电弧周围焊剂熔化形成空穴，随后在一定的焊接电压的情况下，进行“电弧过程”的延时，利用电弧热量，一方面使电弧周围的焊剂不断熔化，以使渣池形成必要的深度；另一方面使钢筋端面逐渐烧平，为获得优良接头创造条件。

接着，将上钢筋端部潜入渣池中，电弧熄灭，进行“电渣过程”的延时，利用电阻热能使钢筋全断面熔化并形成有利于保证焊接质量的断面形状。

最后，在断电的同时，迅速进行挤压，排除全部熔渣和熔化金属，形成焊接接头

（1）焊接参数

钢筋电渣压力焊主要经过引弧、电弧、电渣和挤压四个过程，其中引弧、挤压过程很短，对焊件加热有重要影响的是电弧和电渣过程，故应根据不同直径的钢筋，选择好焊接电流和焊接时间，电渣压力焊焊接参数见表1。

表1电渣压力焊焊接参数

项次

钢筋直径

（）

焊接参数

熔化量

（）

焊接电流

（）

焊接电压（V）

焊接通电时间（S）

电弧过程

电渣过程

电弧过程

电渣过程

200~220

200~250

250~300

300~350

350~400

400~450

500~550

600~650

700~750

850~900

35~45

22~27

22~25

22~30

不同直径钢筋采用电渣压力焊时，应按较小直径钢筋选择焊接参数，焊接通电时间可延长。

（2）施焊要点

1）用夹具夹紧钢筋。

2）安放铁丝圈。

3）装填焊剂。

4）施焊。

2．质量要求

（1）外观检查

钢筋电渣压力焊接头，应逐个进行外观检查，检查结果符合下列要求：

四周焊包凸出钢筋表面的高度应大于或等于4；

钢筋与电极接触处，应无烧伤缺陷；

接头处的弯折角不得大于4º；

接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径的0.1倍，且不得大于2；

外观检查不合格的接头应切除重焊，或采取强焊接措施。

（2）强度检验

1）以每一楼层或施工区段中300个同级别钢筋接头作为一批，不足300个接头仍应作为一批。

从每批接头中随机切取3个试件做拉伸试验。

2）3个试件的抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的拉强度。

当试验结果有1个试件的抗拉强度低于规定值，应再取6个试件进行复验。

复验结果，当仍有1个试件的抗拉强度小于规定值，应确认该批接头为不合格品。

3．焊接缺陷及防治措施

钢筋电渣压力焊焊接过程中，如发现裂纹、未熔合、烧伤等缺陷，应查找原因，采取措施，及时消除。

1.2.3钢筋气压焊接

钢筋气压焊，是采用一定比例的氧气和乙炔焰为热源，对需要接头的两钢筋端部接缝处进行加热烘烤，使其达到热塑状态，同时对钢筋施加30~402的轴向压力，使钢筋顶锻在一起。

钢筋气压焊有敞开式和闭式两种。

前者是将两根钢筋端面稍加离开，加热到熔化温度，加压完成的一种方法，属熔化压力焊；后者是将两根钢筋端面紧密闭合，加热到1200~1250ºC，加热完成的一种方法，属固态压力焊。

目前，常用的方法为闭式气压焊。

这种焊接方法属于固相焊接。

这项工艺不仅适用于竖向钢筋的连接，也适用于各种方向布置的钢筋连接。

适用范围为热轧Ⅰ、Ⅱ级钢筋，其直径为φ14～40。

当不同直径钢筋焊接时，两钢筋直径差不得大于7。

另外，热轧Ⅲ级钢筋中的20，20亦可适用，但不包括含碳量、含硅量较高的25。

1.2.4钢筋套筒挤压连接

钢筋套筒挤压连接，属于钢筋机械连接工艺，俗称冷接头，即用钢套筒将两根待连接的变形钢筋套在一起，采用挤压机将套筒挤压变形，使它紧密地咬住变形钢筋，以此实现两根钢筋的连接。

钢筋的轴向力，主要通过变形的套筒与变形钢筋的紧固力传递。

钢筋挤压连接技术由于它属于非冶金连接，具有以下优点：

1．节省电能（约为电弧焊所用电能的1/20），现场施工可不使用明火，可在易燃、易爆、高空等环境中施工。

2．节省钢材（比绑扎连接节省电能的1/4~1/2），并不受钢筋可焊性的制约，适合于任何直径的变形钢筋（包括可焊性不好的钢筋）的连接；

3．由于不存在因焊接工艺或材料因素可能产生的脆性接头，接头质量易于控制，便于检查；

4．不受季节气候变化的影响，可以常年施工；

5．施工简便，一般可提高工效3倍；操作人员只需进行一般培训。

目前，我国已经开发的钢筋挤压技术主要有两种，即钢筋径向挤压法和钢筋轴向挤压法。

套筒挤压接头按静力单位拉伸性能及高应力和大变形条件下反复拉压性能的差异分为A、B两级。

其各项指标详见《带肋钢筋套筒挤压连接技术规程》（108-96）。

A级：

接头抗拉强度达到或超过母材抗拉强度标准值，并具有优良的延性及反拉压性能的接头。

适应于房屋建筑和一般构筑物混凝土结构中要求充分发挥钢筋强度或对接头延性要求高的部位。

B级：

接头抗拉强度达到或超过母材抗屈服强度标准值的1.35倍，并具有一定的延性及反复拉压性能的接头适用于上述结构中钢筋受力较小或对接头延性要求不高的部位。

采用套筒挤压连接，其受力钢筋机械连接接头的位置应相互错开。

在任一接头中心至长度为钢筋直径35倍的区段范围内，有接头的受力钢筋截面积占受力钢筋总截面面积的百分率，应符合下列规定：

1．受拉区的受力钢筋接头百分率不宜超过50%；

2．在受拉区的钢筋受力力小的部位，A级接头可不受限制；

3．接头宜避开有抗震设防要求的框架的梁端和柱端的箍筋加密区；当无法避开时，接头应采用A级，且接头百分率不应超过50%；

1.2.5螺纹套筒连接

螺纹套筒连接是将两根待接钢筋端头用套丝机做出外丝，然后用带内丝的套筒将钢筋两端拧紧的钢筋连接方法。

这种连接方法具有接头可靠、自锁性能好、能承受拉、压轴向力及水平力、操作简单、不用电源、全天候施工、对中性好、施工速度快等优点，可连接各种钢筋（同径或异径的竖向、水平或任何倾角的钢筋），不受钢筋种类、含碳量的限制。

采用螺纹套筒连接的钢筋接头，其设置在同一构件内同一截面受力钢筋的接头位置应相互错开。

在任一接头中心至长度为钢筋直径的35倍的区段范围内，有接头的受力钢筋截面积占受力钢筋总截面面积的百分率应符合下列规定：

1．拉加区的受力钢筋接头百分率不2．宜超过50%。

3．在受拉区的钢筋受力小部位，4．A级接头百分率不5．受限制。

6．接头宜避开有抗震7．设防要求的框架梁端和柱端的箍筋加密区；当无法避开时，8．接头应采用A级接头，9．且接头百分率不10．应超过50%。

11．受压区和装配式构件中钢筋受力小于较小部位，12．A级和B级接头百分率可不13．受限制。

接头端距钢筋弯曲点不14．得小于钢筋直径的10倍15．。

不同16．直径钢筋连接时，17．一次连接钢筋直规格不18．宜超过二级。

19．在同20．一构件的跨间或层高范围内的同21．一根钢筋上，22．不23．得有两个锥纹钢筋接头。

普通锥螺纹接头。

其锥坡为1:

5这种接头仅能满足B级要求，加强（型等强）锥螺纹接头。

其锥坡为1:

10可满足A级接头要求；普通锥螺纹接头因在钢筋端头车削螺纹使母材截面尺寸减小，而造成接头承受能力偏低，达不到与母材等强。

型等强钢筋锥螺纹接头是针对以上问题而提出的。

在钢筋端头切削锥螺纹之前，先对钢筋端头沿径向通过压模施加很大压力，使其发生塑性变形，形成圆锥柱体，然后在预压过的钢筋端头车削锥形螺纹。

由于冷作硬化，塑性变形后的钢筋端头材料强度比钢筋母材提高10%—20%，从而弥补了因车削螺纹使钢筋母材截面尺寸减小而造成的接头承受能力下降的缺陷，使螺纹接头强度大于相应的钢筋母材强度。

粗锥螺纹接头。

其锥坡为1:

10，可满足A级接头要求；

锥螺纹接头适用于混凝土结构中钢筋直径为16~40的Ⅱ、Ⅲ级钢筋的连接。

锥螺纹接头的连接质量受人为因素的影响，螺纹的旋紧力对接头的强度较敏感，工人须用力矩扳手拧至规定力矩值。

而近年来开发的直螺纹套筒接头，除了保证接头与钢筋母材等强度外，只需目测钢筋露在套筒外的长度即可判别接头的对接是否合格。

因此大大简化了对接头的质量控制及检测。

接头可用手或普通扳手拧紧，连接接头的稳定性高。

直螺纹接头分为镦粗式接头及滚压式接头。

1.3滑升模板施工

滑升模板是施工现浇混凝土工程的有效方法之一，它机械化程度较高，施工速度快，建筑物的整体性好。

因而在国内外得到广泛应用。

用滑升模板施工高层建筑，楼板的施工是关键之一。

近年来各种楼板施工新工艺的应用，使楼板施工可用多种方法进行选择。

再加上可以将外装饰与结构施工结合起来。

上面用滑升模板浇筑墙体，下面随着在吊脚手上进行外装饰施工，也大大加快了施工速度。

由于上述施工措施的应用，使得滑升模板工艺成为高层建筑施工中的一种有效工艺，并有日益扩大的趋势。

滑升模板施工时模板是整体提升的，一般不宜在空中重新组装或改装模板和操作平台；同时，要求模板提升有一定的连续性，混凝土浇筑具有一定的均衡性，不宜有过多的停歇。

为此，用滑升模板施工对设计有一定的要求。

比如，建筑的平面布置和立面处理，在不影响设计效果和使用的前提下，应力求做到简洁、整齐。

在结构构件布置方面，应使构件竖向的投影重合，有碍模板滑升的局部突出结构要尽量避免。

1.3.1滑升模板的构成

滑升模板由模板系统、操作平台系统、液压提升系统以及施工精度控制与观测系统等四部分组成，详见图1。

图1滑模装置示意图

1-支撑杆；2-液压千斤顶；3-提升架；4-模板；5-围圈；6-外挑脚手架；7-外挑操作平台；8-固定操作平台；9-活动操作平台；10-内围圈；11-外围圈；12-吊脚手架；13-栏杆；14-楼板；15-混凝土墙体

1.3.2滑升模扳的施工工艺

近年来，墙体滑模施工工艺不断改进，并且吸收了其他施工工艺一些特点（如大模板等）。

目前，除一般滑模施工工艺外，滑框倒模、液压提升爬模等工艺也相继出现，并不断得到完善。

模板的滑升分为初试滑升、正常滑升和完成滑升三个阶段。

对阶梯形变截面壁厚的处理可以采用调整丝杠法，衬模板法，吊柱调整法，平移提升架立柱法，模板双挂钩法等方法。

当滑升至需要改变壁厚时，停止浇灌混凝士，空滑到一定高度后停止。

此时上下围圈与桁架及提升架均不动，只将模板的双挂钩的外钩挂在上下围圈上，与模板双挂钩相连的模板也相应向外窜动。

整个过程仅需一天半时间，既改变了壁厚，也大大缩短了工期。

1.3.3滑框倒模施工工艺

滑框倒模施工工艺是在滑模施工工艺的基础上发展而成的一种施工方法。

这种方法兼有滑模和倒模的优点，因此，易于保证工程质量。

但由于操作较为繁琐，因而施工中劳动量较大，速度略低于滑模。

施工墙体结构的程序为

滑框倒模工艺的特点

（1）滑框倒模工艺与滑模工艺的根本区别在于：

由滑模时模板与混凝土之间滑动，变为滑道与模板滑动，而模板附着于新浇灌的混凝土面而无滑移。

（2）滑框倒模工艺只需控制滑道脱离模板时的混凝土强度下限大于0.05，不致引起混凝土坍塌和支承杆失稳，保证滑升平台安全即可。

不必考虑混凝土硬化时间延长造成的混凝土粘模、拉裂等现象，给施工创造很多便利条件。

（3）采用滑框倒模工艺施工有利于清理模板，涂刷隔离剂，以防止污染钢筋和混凝士；同时可避免滑模施工容易产生的混凝土质量通病（如蜂窝麻面、缺棱掉角、拉裂及粘模等）。

（4）施工方便可靠。

当发生意外情况时，可在任何部位停滑，而无需考虑滑模工艺所采取的停滑措施，同时也有利于插入梁板施工。

（5）可节省提升设备投入。

由于滑框倒模工艺的提升阻力远小于滑模工艺的提升阻力，相应地可减少提升设备。

与滑模相比可节省6的千斤顶和15％的平台用钢量。

（6）采用滑框倒模工艺施工高层建筑时，其楼板等横向结构的施工以及水平、垂直度的控制，与滑模工程基本相同。

1.4大模板施工法

我国目前采用大模板施工的工程基本上分为三类：

预制外墙板内墙现浇混凝土（简称内浇外挂）；内外墙全现浇；外墙砌体内墙现浇（简称内浇外砌）。

大模板施工，就是采用工具式大型模板，配以相应的吊装机械，以工业化生产方式在施工现场浇筑钢筋混凝土墙体。

这种施工方法，施工工艺简单，施工速度快，劳动强度低，装修的湿作业减少，而且房屋的整体性好，抗震能力强，因而有广阔的发展前途。

采用大模板施工，要求建筑结构设计标准化，预制构配件与大模板配套，以便能使大模板通用，提高重复使用次数，降低施工中模板的摊销费。

在建筑方面，大模板施工要求设计参数简化，开间和进深尺寸的种类要减少，而且应符合一定的模数，层高要固定，在一个地区内墙厚也应当固定，这样就为减少大模板的类型创造了条件。

此外，还要求建筑物体型力求简单，尽量避免结构刚度的突变，以减少扭转、振动及应力集中。

大模板的构造由于面板材料的不同亦不完全相同，通常由面板、骨架、支撑系统和附件等组成。

图2所示为一整体式钢大模板的构造示意图。

图2横墙大模板构造图

1-面板；2-横肋；3-竖肋；4-小肋；5-穿墙螺栓；6-吊环；

7-上口卡座；8-支撑架；9-地脚螺丝；10-操作平台

1.5爬升模板施工高层

爬升模板（即爬模），是一种适用于现浇钢筋混凝土竖向（或倾斜）结构的模板工艺，如墙体、电梯井、桥梁、塔柱等。

爬升模板是综合大模板与滑动模板工艺和特点的一种模板工艺，具有大模板和滑动模板共同的优点。

目前，国内外的自动爬模工艺，按提升动力又分为电动和液压等类型；按爬模的构造和基本原理又可分为：

“模板爬架子、架子爬模板”和“模板爬模架”等形式。

但无论哪一种自动爬模，其提升动力的构造虽有变化，但基本原理都是利用构件之间的相对运动，即交替爬生来实现的。

它与滑动模板一样，在结构施工阶段依附在建筑竖向结构上，随着结构施工而逐层上升，这样模板可以不占用施工场地，也不用其他垂直运输设备。

另外，它装有操作脚手架，施工时有可靠的安全围护，故可不需搭设外脚手架，特别适用于在较狭小的场地上建造多层或高层建筑。

它与大模板一样，是逐层分块安装，故其垂直度和平整度易于调整和控制，可避免施工误差的积累。

不会出现墙面被拉裂的现象。

1.5.1模板与爬架互爬

其工艺原理，是以建筑物的钢筋混凝土墙体为支承主体，通过附着于已完成的钢筋混凝土墙体上的爬升支架或大模板，利用连接爬升支架与大模板的爬升设备，使一方固定，另一方作相对运动，交替向上爬升，以完成模板的爬升、下降、就位和校正等工作。

其施工程序见图3。

图3爬升模板施工程序图

（a）头层墙完成后安装爬升支架；（b）安装外模板悬挂于爬架上，绑扎钢筋，悬挂内模；

（c）浇筑第二层墙体混凝土；（d）拆除内模板；（e）第二层楼板施工；

（f）爬升外模板并校正，固定于上一层；（g）绑扎第三层墙体钢筋，安装内模板；

（h）浇筑第三层墙体混凝土；（i）爬升底座，将底座固定于第二层墙体

1-爬升支架；2-外模板；3-内模板；4-墙体混凝土；5-底座

爬升模板由大模板、爬升支架和爬升设备三部分组成，模板与爬架互爬工艺流程见图4。

图4模板与爬架互爬工艺流程

1.5.2模板与模板互爬

液压爬模系统主要由模板、爬升装置、液压油路、平台挑架、支撑、三角爬架、千斤顶和“生根”背楞等组成。

模板由大型组合钢模板拼装而成，分A型和B型两种。

A型模板宽0.9m、高6.3m，布置在外墙与内墙交接处的外侧，或大开间房间外墙外侧的中央。

B型模板宽2.6～3.0m，高3m，与A型模板交替布置。

液压爬模施工时，A型模板和B型模板交替布置，交替爬升。

每块模板靠近左右两端的竖向背楞上均装设三角爬架和千斤顶等爬升装置。

当B型模板由其上口的千斤顶带动爬升时，以A型模板的爬架和支承杆为依托；当A型模板由其中部的千斤顶带动爬升时，以B型模板的爬架和支承杆为依托。

具体爬升流程为：

（一）模板安装就位、校正后，装设穿墙螺栓，浇灌混凝土（图5a）。

（二）待混凝土达到拆模强度，拆除A型模板的穿墙螺栓，松动A型模板，将A型模板爬升一个楼层的高度,校正后,再装入穿墙螺栓（图5b）。

图5爬升流程图

（a）模板变位，浇灌混凝土；（b）A型模板爬升；（c）B型模板爬升，浇灌混凝土

（三）拆除B型模板的穿墙螺栓,借助A型模板,将B型模板爬升至A型模板上口平齐校正后,装入穿墙螺栓,浇灌混凝土（图5c）。

如此反复，交替爬升。

【思考题】

1．钢筋挤压连接技术的优点及适用范围是什么？

2．简述滑升模板，爬模的基本构造及差异是什么？

3．模板滑升分哪几个阶段？

4．为什么控制滑升模板的滑升速度？

5．简述大模板的工艺流程。

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