仿古塔高层混凝土结构梁板综合施工技术研究论文
随着时代的进步，现代建筑物、构筑物等的平面布置形式越来越多样化，建筑造型越来越新颖，逐步采用现代现浇钢筋混凝土结构来建造仿古建筑，而高层仿古塔的出现，给混凝土结构施工技术带来了新的挑战。仿古塔建筑往往设置有大跨度挑檐，其混凝土结构梁板采取特殊的构造形式，梁板造型复杂，施工难度大，为此，本文介绍此仿古塔高层混凝土结构梁板综合施工技术。
1 工程概况及难点分析
1.1工程概况
永定塔及周边群组工程是第九届中国国际园林博览会的标志性建筑，形式上为唐、宋、辽风格，总用地面积26 384 m2，总建筑面积19 275 m2，其中地上10 680 m2，地下8 595 m2，建筑占地面积3 872 m2，容积率0.40。永定塔地上9层，地下2层，另外在永定塔核心部位最下面设置地宫。环绕永定塔的配套建筑组群为地上1层建筑，塔院北侧设置两处消防通道，消防通道上方设门楼。永定塔总高度99.9 m，塔身高69.7 m(台明地面至第9层檐口)，结构形式为现浇钢筋混凝土框架核心筒结构，首层层高12.57m} 2层层高8.16m, 3层层高7.77 m，各层随高度每层层高变低。平面为正八边形，核心筒外侧设有8根圆柱，柱外形成大跨度悬挑结构飞檐，最大悬挑长达8m，为支撑外部的大跨度挑檐，边柱与内核心筒之间沿竖向依次设有平托梁、翼角梁和平梁，三重梁两两交汇，组成三角衔架体系，以满足本楼层翼角梁大跨度悬挑的要求。另外，在正身斜梁与翼角梁之间的飞檐板为双曲面异型空间板，造型独特，无法采用普通的梁板混凝土施工技术进行施工。
1.2难点分析
1.2.1竖向交叉三重混凝土梁结构施工难度大
边柱与内核心筒之间沿竖向设置的平托梁、翼角梁和平梁，三重梁两两交汇，组成三角析架体系，以满足本楼层翼角梁大跨度悬挑的要求，如图2所示。设计柱混凝土强度等级为C40，梁板混凝土强度等级为C30，若按传统方法按照从下往上进行分层施工，此不同标高的三道混凝土梁需留置多道水平施工缝，结构整体性差，且施工缝的处理十分困难，施工进度慢，无法满足第九届园博会筹备处的整体要求。而采用平托梁、翼角梁和平梁组成的竖向交叉三重梁一次浇筑成型施工，不但混凝土结构整体性好，解决了施工缝处理的技术难题，而且施工进度能够显著提高，成本降低。但进行整体浇筑，由于三重梁相互交叉，节点钢筋密集，上下层梁模板如何进行整体支设，如何保证混凝土浇筑密实，是该工程所要面临解决的施工技术难题。
1.2.2双曲面异型空间板的结构施工难度大
永定塔各楼层正身斜梁与翼角梁间的飞檐板双方向均呈弧形，且弧形角度随楼层不断变化。给混凝土成型施工带来极大困难。双曲面空间板的施工重点为模板支设，最简单的办法是预先加工定型钢模板底模现场进行整体支设，但由于永定塔各楼层弧形板形状规格均有差异，若采用定型钢模板无法进行周转使用，一次投入量过大，成本过高，不利于节能环保。而采用多层板进行现场拼装，重点需要解决构件定位放线、模板加工及现场安装等施工技术难题。
2 重点施工技术
2.1竖向交叉三重梁钢筋施工技术
梁柱节点处、多重梁竖向交叉处钢筋密集，给梁主筋及柱箍筋的贯通带来困难，利用AutoCAD绘图软件的优点，对所有构件进行精确放样，确定各钢筋、模板的精确尺寸，放样时，充分考虑梁柱节点处的水平放射梁，竖向多重梁与柱及梁与梁交叉的位置关系，并绘制放样图。先按要求逐梁进行放样，放样完成后再进行整体对比，避免节点处钢筋交叉产生矛盾。翼角梁钢筋构造多样，应精确上下铁钢筋的弯钩角度、弯折部位及锚固长度等。尤其是翼角梁斜向构件端部的槽齿部位的箍筋绘制尺寸要准确。
根据放样结果发现的问题，采用优化主筋弯锚角度及方向、优化箍筋配置方式等方法解决钢筋相互交叉贯通问题，解决平梁与翼角梁、平托梁与翼角梁交叉部位箍筋交叉重叠的问题。
(1)原翼角梁箍筋与平托梁、平梁箍筋交叉，经与设计沟通，将翼角梁箍筋改为竖向布置，避免了平梁与翼角梁、平托梁与翼角梁交叉部位箍筋交叉重叠的问题。
(2)因梁从柱边悬挑较大，平托梁及翼角梁钢筋要求全部锚入内侧核心筒墙体内，而内侧梁上下铁钢筋为双排钢筋，翼角梁的上铁也为双排钢筋，造成内侧梁上铁层层叠加。钢筋放样下料时充分考虑钢筋叠加情况，翼角梁钢筋提前弯锚，达到钢筋锚固要求，并为钢筋绑扎提供条件。要求钢筋放样时在内侧平梁内设直螺纹接头，既保证钢筋抗拉强度，又能解决内侧梁因圆柱与核心筒墙体距离过近无操作面无法插入整根钢筋的问题。
2.2三重梁的模板整体支设技术
利用三重梁相互交叉形成的三角形洞口，设计加工三角形定型洞口模板，并与钢管支架共同组成稳定的模板支撑体系。
三重梁最下一层平托梁底采用扣件式钢管脚手架搭设支撑排架。支撑立杆横向间距不大于300 mm,纵距不大于450 mm、步距不超过600 mm。平托梁与翼角梁间、翼角梁与平梁之间设三角定型模板，定型模板下设钢筋垫支撑三角定型模板。梁底架体支撑体系与周围楼板架体及主体结构进行牢固拉结，连为一体。
模板安装总体按照平托梁底模一翼角梁下三角定型模板一平梁下三角定型模板一侧模的顺序进行依次安装。梁底模次龙骨为5 0 mm X 100 mm方木支撑，布置间距不大于200 mm，与梁底模板钉成整体。梁底模板主龙骨间距450 mm，立杆顶部设U形托支顶100 mm X 100 mm方木。
模板安装前，在已浇混凝土墙、柱上弹出模板标高的水平控制线，按设计标高调整U形托丝杠伸出长度，然后安装梁底模。并拉线找直，梁底模要按跨度的2%起拱。侧模与底模之间采用侧模夹底模，楼板与梁侧模之间采用板模压梁模。顶板模板与梁侧模、梁侧模与梁底模及三角定型模之间接缝贴海绵条，防止漏浆。
2.3三重梁的混凝土浇筑技术
三重梁中间定型模板的下层模设排气孔，保证混凝土浇筑密实，并在最下层平托梁靠圆柱约200 mm处的定型模板上设200 mm X 200 mm的洞口，可观察圆柱内混凝土浇筑情况，并可插入混凝土振捣棒辅以振捣。伸入圆柱内侧的平托梁上口和上层平梁下口设串筒，可将混凝土从上层梁中流下。
三重梁以下的`圆柱混凝土在三重梁模板施工前浇筑完毕，并将圆柱水平施工缝留置于平托梁下口处。三重梁及平托梁以上圆柱的混凝土浇筑顺序。
浇筑多重梁及柱的混凝土前，在柱每个角点不大于振捣棒作用半径的1.5倍范围内插一根48钢管，保证混凝土能顺利通过梁柱节点内的大密度钢筋，使混凝土振捣棒能通过缝隙对下部混凝土进行振捣。原柱混凝土强度等级为C40，梁板为C30，为方便施工，平梁和板混凝土强度仍为C30，平托梁和翼角梁混凝土强度由C30调整为C40，方便梁柱同时浇筑。
2.4异型双曲面空间板的主要施工技术
2.4.1异型空间板的三维放样
利用AutoCAD绘图软件对图纸中立体异型空间板构造的平面、立面进行放样。再利用AutoCAD绘图软件的3D功能，通过设计给定的外弧形的平面和立面曲线得到弧形板的三维立体图。
在三维立体图中选取平行于内侧结构梁的方向进行竖向剖切，将此切出弧线作为空间板的控制弧线。
2.4.2控制龙骨的制作
按特征弧线加工制作弧形控制龙骨，根据放样，得知弧形段向内弯曲的最大距离为190 mm，为保证龙骨厚度不小于100 mm，选用100 mm X 300 mm的通长方木加工制作成弧形主龙骨。
2.4.3模板支架安装
板下模架支架采用扣件式钢管脚手架支撑体系，立杆纵横向间距不超过900 mm，立杆步距不超过1200 mm，立杆接长采用对接扣件连接。在特征弧线上按照支架立杆间距选取控制点，根据预先确定的控制点位置搭设支托弧形控制主龙骨的立杆，除此之外的其他部位立杆按照支撑体系立杆的布置间距进行均匀搭设。
2.4.4模板安装
模板采用18 mm厚多层板，多层板裁成宽300 mm左右的长条形板，便于异型空间板模板拼装。既能保证异型空间的效果，又可重复周转使用，节约了成本。次龙骨采用50mmX 100mm方木，主龙骨除弧线处采用100 mm X 300 mm的通长方木加工外均采用100 mm X 100 mm方木。
弧形主龙骨设在支撑体系特征弧线相应位置的立杆顶部，既用于控制曲面板的空间位置及形状，又作为模板受力主龙骨。弧形主龙骨安装完成后，先铺设次龙骨，次龙骨垂直主龙骨方向设置，间距250mm，见图14。次龙骨在弧形主龙骨上安装完成后，空间板的形状已经确定，其他100 mm X 100 mm主龙骨根据对应位置安装调整立杆顶部U形托高度，使主龙骨与次龙骨顶实，主次龙骨间存在缝隙处，加三角形木楔进行固定。最后在次龙骨上拼接铺设长条形模板，长条形模板短边错缝拼接，将300 mm宽模板碎拼成弧形得到整块异型空间板的板底曲面。
3 其他技术措施
3.1测量放线
各层施工前先进行水平面上的放线，在各层平板上预留4个控制点观察口，直通1层，各层施工均需从1层引至施工层控制点。利用控制点引出结构八角的放射线和梁柱轴线。翼角梁外侧控制点从平板放射线引至下层翼角梁上端和外脚手架水平固定杆上，确保结构平面位置的准确。
3.2钢筋加工
梁柱构件多样，尺寸不一致，存在异型箍筋。放样完成后按照放样图和料单编号下料，下料后及时系上料牌，料牌上注明部位、梁编号和钢筋编号，且有钢筋规格、形状、数量，防止混用。并施行样板制度，样板先行，控制翼角梁端部异型曲线部位钢筋的弯折角度。每种异型尺寸箍筋加工前，现场实际放样，加工制作样板，放出箍筋加工尺寸，尤其是翼角梁斜向构件及梁与梁交叉部位的箍筋尺寸要准确。经过对比确定箍筋加工尺寸，并经验收合格后方可大量加工，加工中随时与样板进行比照。梁构件钢筋在两端节点处均需弯锚。两端钢筋的锚固长度和弯折点位置是钢筋工程中的难点。在钢筋加工前按1:1进行钢筋放样，加工样板钢筋后，进行对比和调整，严格按照样板钢筋加工。
3.3梁模架工程
多重梁下模板支撑脚手架受力较大，永定塔及周边群组工程三重梁高度叠加后达到2714 mm，属超大型截面梁。为保证支撑脚手架的整体稳定，必须单独进行支撑体系的计算，编制专项方案并组织专家论证，严格设置水平及竖向剪刀撑。
3.4浇筑混凝土
不同强度等级的混凝土浇筑时，先浇筑强度等级高的混凝土，后浇筑强度等级低的混凝土(必须在强度等级高的混凝土初凝前浇筑)。
浇筑混凝土前，柱底部应先填3050 mm与混凝土配合比相同的减石子砂浆，混凝土应分层振捣密实。严格控制混凝土的坍落度和扩展度，浇筑平托梁时坍落度控制在190210mm，浇筑翼角梁时坍落度控制在140160 mm o混凝土浇筑前，翼角梁上每隔1000 mm左右设一道竖向的钢丝网片，阻止混凝土向下流淌。对于曲面板采用吊斗输送混凝土，混凝土坍落度控制在100——120mm。
梁柱节点处，用于导入混凝土的钢管应随着混凝土的下料拔出，采用预先在插入钢管上固定直角扣件，并与另一钢管连接，随着混凝土每浇筑lm高，向上逐步旋转拔出。
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