大跨度鋼筋混凝土桁架施工
摘 要：在現(xiàn)代化的建筑結(jié)構(gòu)中，人們對建筑的穩(wěn)定性能和安全性能需求都有所增加，以往的簡單建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的建筑需求。采用大跨度鋼筋混凝土桁架的施工技術(shù)不僅能滿足建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還能使建筑的使用空間有所增大，從視覺效果和使用性能上都更符合現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文結(jié)合實(shí)例分析了大跨度鋼筋混凝土桁架施工技術(shù)的應(yīng)用，以供借鑒。
關(guān)鍵詞：大跨度;鋼筋混凝土;桁架;施工技術(shù);建筑
同普通的框架梁施工技術(shù)相比，大跨度的鋼筋混凝土桁架施工技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，也更具有一定的施工難度，在結(jié)構(gòu)的配筋上更加密實(shí)，支架的節(jié)點(diǎn)更多，多施工技術(shù)的要求也更高。但是，這種施工技術(shù)也更能發(fā)揮出建筑的功能，增加建筑結(jié)構(gòu)的使用價(jià)值。下面以具體的實(shí)例介紹一下其主要的施工技術(shù)。
一、工程簡介
某建筑工程的結(jié)構(gòu)采用鋼網(wǎng)架的施工技術(shù)，主體部分則用鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)施工，其結(jié)構(gòu)框架的抗震等級為二級，而剪力墻的抗震等級是一級。在這個(gè)演播廳中，多功能廳和觀眾廳的交接梁處的臺(tái)口梁是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的單片桁架，并且以兩側(cè)的柱為主要支點(diǎn)，跨度值為36.6m，其中，第一道梁和地下室的底板面的距離為20.6m，梁的高度為23.7m。整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中由四道桁架梁、三根立柱和兩道交叉梁共同組成。具體結(jié)構(gòu)如圖1。
這個(gè)臺(tái)口梁施工的主要難點(diǎn)有三個(gè)方面：一是整體結(jié)構(gòu)的施工為多層式、大跨度的鋼筋混凝土桁架。二是整體的桁架都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它們的之間的跨度比較大、自重大、高度也比較高，而且周邊沒有梁板結(jié)構(gòu)，處于單片結(jié)構(gòu)的形式。在施工的過程中要支設(shè)結(jié)構(gòu)的支撐體系以保證桁架能安全施工，施工結(jié)束后還要在保證桁架的質(zhì)量情況下將支架安全拆除。三是在架構(gòu)的兩側(cè)都設(shè)置了“米”字形的預(yù)應(yīng)力鋼絞線。
二、模板的支撐體系
這個(gè)桁架結(jié)構(gòu)的梁跨度和自重都比較大，施工前要先利用有限元的分析軟件來建立一個(gè)結(jié)構(gòu)模型，按照模型去模擬一下施工時(shí)各個(gè)模板支撐體系的受力情況。然后找出桁架中受力情況最不好的桿件，再去對比同一種桿件再不同模型下的受力情況，一定要保證支撐體系能發(fā)揮出最大的應(yīng)力比。在模擬施工中，經(jīng)過仔細(xì)對比計(jì)算，確定了施工時(shí)所用的鋼管型號，鋼管的直徑為426mm，而壁厚為10mm，以此來用作立柱，形成一個(gè)水平的支撐體系。
2.1 支撐體系的架體構(gòu)造
具體的支撐構(gòu)造體系見圖2。利用預(yù)埋鋼板支撐好每層的梁和柱之后，要將混凝土的梁和柱同架體連接上，來增加桁架的穩(wěn)定性，其中鋼梁和鋼柱之間要通過焊接來固定。架體兩側(cè)則要用48×3.5型號的.鋼管去做防護(hù)，立桿的縱向間距為1000mm，橫向間距為1500mm，每一層都要從鋼梁上進(jìn)行搭設(shè)，并在兩側(cè)掛上立網(wǎng)，將水平安全網(wǎng)設(shè)置好。
2.2 搭設(shè)和拆除支撐體系
2.2.1 搭設(shè)。在臺(tái)口桁架梁施工階段，是采用分層和分階段的澆筑方式進(jìn)行施工，而支撐體系則是要跟隨臺(tái)口桁架梁施工的進(jìn)度進(jìn)行分層搭設(shè)。澆筑完臺(tái)口桁架梁的下層梁柱之后，上層梁在搭設(shè)模板和支撐的時(shí)候，就要對下層梁柱的澆筑混凝土強(qiáng)度就要逐漸增加，要確保上層梁在澆筑的時(shí)候，下層梁混凝土的強(qiáng)度達(dá)到了相應(yīng)的強(qiáng)度。在澆筑完每層梁柱之后，進(jìn)行預(yù)埋鋼板的施工，使混凝土梁的剛性和支撐架連接為一個(gè)整體，這樣能增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)支撐體系和澆筑之后的下層梁柱共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)所傳遞的荷載力度。
2.2.2 拆除。對鋼架結(jié)構(gòu)的支撐體系進(jìn)行拆除時(shí)，支撐體系所承擔(dān)的荷載要逐漸由主體結(jié)構(gòu)來承擔(dān)，使多個(gè)支撐點(diǎn)的臺(tái)口梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榇罂缍鹊膬啥酥误w系。在這個(gè)轉(zhuǎn)變的過程中，主體結(jié)構(gòu)的重力分布是隨著支撐拆除的進(jìn)行而轉(zhuǎn)變的，一直到所有的支撐體系都拆除掉，主體的結(jié)構(gòu)才正式進(jìn)入受力狀態(tài)。在拆除支撐的時(shí)候要保證主體結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力變化都平穩(wěn)協(xié)調(diào)，而且主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的桿件應(yīng)力范圍在控制好，避免出現(xiàn)位移過大的情況，使結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性，或者沖擊力遭到破壞，要保證安全的拆除掉支撐體系。
三、預(yù)應(yīng)力施工的關(guān)鍵點(diǎn)
預(yù)應(yīng)力桁架梁為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁，采用后張法施工，兩端張拉。由于本預(yù)應(yīng)力桁架梁為豎向構(gòu)件，為方便張拉，須將張拉端設(shè)置在梁側(cè)面;由于該梁內(nèi)部鋼筋較多，所以需要在支完一側(cè)模板時(shí)，就彈出波紋管的位置，以保證當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋與普通鋼筋或其他管線位置沖突時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋的位置保持不變。其關(guān)鍵步驟主要為：(1)鋪設(shè)梁底模、一側(cè)模板及綁扎非預(yù)應(yīng)力鋼筋。(2)支架焊接及金屬波紋管固定。(3)安裝下部張拉端并設(shè)置排氣孔。為防止張拉端過密集中，張拉時(shí)梁局壓應(yīng)力過大，將張拉端在梁上下兩側(cè)各布置3個(gè)。每個(gè)張拉端上均設(shè)有灌漿孔，且每個(gè)張拉端位置處設(shè)置一個(gè)排氣孔。
四、撓度監(jiān)測
4.1 測點(diǎn)的布置
百分表測點(diǎn)布置在一層梁與立桿交接位置的兩側(cè)。測點(diǎn)位置事先用建筑膠把木塊和玻璃層與底層梁粘結(jié)牢固作為百分表的測量端，另用鋼管與兩端鋼柱支撐焊接牢固，作為百分表的固定支座端。
4.2 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)
在拆卸過程中，要求每完成一個(gè)拆除步驟，均需通過監(jiān)測讀數(shù)和分析完成，確定可行后再進(jìn)入下一步的拆除。如果監(jiān)測讀數(shù)發(fā)生異常，則需停止下一步的拆除，分析原因，仔細(xì)查看臺(tái)口梁開裂、支撐變形等情況，排除后方可進(jìn)行下一步拆除步驟。從實(shí)際監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以看出，結(jié)構(gòu)實(shí)測撓度與理論值相差不大，這表明每步拆除產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形與預(yù)期目標(biāo)相近，主體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形變化是緩慢平穩(wěn)的，拆除過程是安全可控的。
4.3 撓度控制
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)采取適宜的措施預(yù)防大跨度受彎構(gòu)件出現(xiàn)過大撓度，可采取下列預(yù)防措施：
4.3.1 設(shè)計(jì)時(shí)可對模板進(jìn)行適當(dāng)起拱，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總說明中明確模板起拱要求。
4.3.2 在驗(yàn)算構(gòu)件的受彎承載力時(shí)留有一定富裕度或適當(dāng)提高混凝土的強(qiáng)度等級。
4.3.3 應(yīng)考慮施工過程中有可能出現(xiàn)的各種不利因素，例如有可能用于施工堆料的部位，在驗(yàn)算其構(gòu)件承載力時(shí)荷載要取足且留有一定富裕度。
4.3.4 適當(dāng)增加大跨度或長懸臂梁、板的截面高度或提高其混凝土強(qiáng)度等級。
4.3.5 在受彎構(gòu)件有可能出現(xiàn)最大撓度的部位，適當(dāng)增配一些受壓鋼筋。
五、結(jié)束語
人們對建筑的性能和使用空間的需求度增加，使大跨度結(jié)構(gòu)的施工越來越多，采用大跨度梁的情況也更常見。在建筑中應(yīng)用大跨度的鋼筋混凝土桁架施工技術(shù)，具有一定的難度，在操作上也對專業(yè)技術(shù)有更高的要求，加上桁架梁的自重比較大，在模板的支撐體系搭設(shè)和拆除上也就更加關(guān)鍵，這直接關(guān)系到施工質(zhì)量的好壞，所以，在具體的施工中要特點(diǎn)注意各項(xiàng)技術(shù)的搭配使用，以保證施工的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。
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