天津周大福金融中心鋼板剪力墻及巨型柱模板設(shè)計
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陳海濤1，柯子平2，裴鴻斌2，陳學(xué)光2，于海申2，劉 鵬2，崔愛珍2
（1．天津?yàn)I海新區(qū)軌道交通投資發(fā)展有限公司，天津300457；2．中國建筑第八工程局有限公司天津分公司，天津 300452）
[摘要]天津周大福金融中心工程塔樓地下室核心筒鋼板剪力墻及巨型柱截面尺寸大，且受鋼管柱、鋼骨柱、鋼板等鋼構(gòu)件影響，模板加固難度大，節(jié)點(diǎn)處理復(fù)雜。從模板選型、對拉螺栓設(shè)計及布置等方面介紹了塔樓地下鋼板剪力墻、巨型柱等豎向大截面構(gòu)件模板施工工藝，應(yīng)用效果良好。重點(diǎn)介紹了結(jié)合對拉螺栓布置原則進(jìn)行過灰孔深化、對拉螺栓設(shè)計與螺桿類型的選擇、模板螺桿接駁器設(shè)計、確定模板加固體系、模板加固體系節(jié)點(diǎn)設(shè)計等技術(shù)措施。
[關(guān)鍵詞]高層建筑；鋼板剪力墻；巨型柱；模板；設(shè)計
[中圖分類號]TU755.2 [文章編號]1002-8498(2016)08-0022-04
隨著超高層建筑的興起，大截面尺寸型鋼混凝土結(jié)構(gòu)已屢見不鮮，受混凝土結(jié)構(gòu)中鋼骨、鋼板等鋼結(jié)構(gòu)的影響，此類混凝土結(jié)構(gòu)的模板加固往往不能按照常規(guī)模板加固工藝進(jìn)行施工。
目前國內(nèi)巨型型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工采用定型鋼模板施工工藝較多，但鋼模板購置一次性投人大，成本較高，必須加速周轉(zhuǎn)，增加使用次數(shù)，才能降低成本。
天津周大福金融中心塔樓地下室結(jié)構(gòu)施工存在工期緊、豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)有型鋼且截面大、模板需求量大、周轉(zhuǎn)次數(shù)少、冬期施工等特點(diǎn)，豎向結(jié)構(gòu)若采用鋼模板，一次性費(fèi)用投入相對較大，鑒于上述原因塔樓地下室模板施工將采用改進(jìn)的“散支散拆”模板體系，充分發(fā)揮“散支散拆”模板體系的方便及靈活性，并對關(guān)鍵工藝和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，以降低施工操作難度，提高工作效率，并確保施工質(zhì)量。
1 工程概況
天津周大福金融中心項(xiàng)目是超高層大型城市商業(yè)綜合體。建筑高度530m，總建筑面積39萬m2（地下98 370m2），由4層地下室、5層裙樓和100層塔樓組成，為天津?yàn)I海第一高樓。
2工程難點(diǎn)
1)塔樓地下室層高較大，最高達(dá)5. 7m，且剪力墻及框架柱結(jié)構(gòu)截面大，如何保證地下室巨型組合柱的施工質(zhì)量將成為塔樓模板工程施工的難點(diǎn)。
2)塔樓四角巨型墻、核心筒剪力墻及外框柱均為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，受剪力墻內(nèi)鋼管以及鋼板的影響，對拉螺栓不能穿過墻體形成對拉，而且墻柱內(nèi)鋼筋密集，模板對拉螺栓設(shè)置成為又一難點(diǎn)，如圖1所示。
3模板方案設(shè)計
3.1 結(jié)合剪力墻鋼板過灰孔進(jìn)行對拉螺栓設(shè)計與 布置
塔樓地下室剪力墻為鋼板剪力墻，模板加固時對拉螺栓無法穿過形成對拉，給模板加固造成困難，根據(jù)設(shè)計圖紙核心筒剪力墻鋼板設(shè)有ɸ150mm，間距1 000mm×1 000mm混凝土過灰孔，因此首先利用過灰孔進(jìn)行對拉螺栓的布置，與鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計協(xié)調(diào)并結(jié)合鋼板深化圖紙對過灰孔進(jìn)行局部微調(diào)使過灰孔得到充分利用。在豎向結(jié)構(gòu)陰角處過灰孔不能滿足加固要求的情況下在鋼板上增加1排（列）ɸ60mm螺栓孔，確保模板體系滿足受力要求，如圖2所示。
3.2對拉螺栓設(shè)計與螺桿類型的選擇
結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)鋼板過灰孔深化圖紙進(jìn)行螺栓孔深化，初步確定螺栓孔的水平間距為1 000mm，豎向間距為1 000mm，按照此間距普通對拉螺栓強(qiáng)度將無法滿足抗拉強(qiáng)度，因此為減少對剪力墻鋼板開洞，塔樓地下室模板將采用高強(qiáng)對拉螺栓。
經(jīng)過計算受力最大的螺栓達(dá)到100kN左右，采用M20高強(qiáng)對拉螺栓(N1b=150kN)在此過灰孔間距下完全可以滿足模板加固的要求。通過利用過灰孔進(jìn)行對拉螺栓布置解決塔樓地下室核心筒鋼板剪力墻螺栓設(shè)置難題。
3.3模板螺桿接駁器設(shè)計
塔樓地下室角部巨型剪力墻受內(nèi)部鋼管、鋼骨阻擋影響，對拉螺栓不能按常規(guī)情況設(shè)置，面對此問題首先考慮避開鋼骨設(shè)置對拉螺栓，如無法避開或避開困難時，在鋼骨上焊接對拉螺桿接駁器，與高強(qiáng)螺桿進(jìn)行機(jī)械連接，通過此方法對模板進(jìn)行拉接加固。
1)接駁器機(jī)械連接強(qiáng)度設(shè)計 接駁器與螺桿需配套，確保高強(qiáng)螺桿與套筒絲扣完全吻合，避免螺桿與套筒不配套影響機(jī)械連接強(qiáng)度，接駁器長度需滿足機(jī)械連接的抗拉強(qiáng)度。
2)接駁器焊接強(qiáng)度設(shè)計 接駁器與鋼管柱（鋼骨柱）焊接，接縫抗拉強(qiáng)度要求高，經(jīng)過計算接駁器需采用坡口設(shè)計，增加焊接的有效截面面積，接駁器鋼材需為Q345B及以上材質(zhì)，且接駁器必須具有較好的可焊性，避免焊接后變形，造成螺桿不能擰入接駁器。
接駁器機(jī)械連接抗拉設(shè)計強(qiáng)度與接駁器與鋼柱（鋼骨）焊接設(shè)計強(qiáng)度不能低于高強(qiáng)螺栓抗拉強(qiáng)度�？珊柑淄查L度、倒角尺寸、倒角底徑、絲牙深度等具體參數(shù)，以及與鋼板焊接的坡口、焊縫尺寸由材料廠家試驗(yàn)自行確定，提供正式的書面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
3.4確定模板加固體系
通過模板加固體系設(shè)計最終確定采用表1材料對塔樓地下室鋼板剪力墻及巨型柱進(jìn)行加固。
3.5模板加固體系節(jié)點(diǎn)設(shè)計
由于塔樓地下室截面尺寸過大，墻體、結(jié)構(gòu)柱等豎向結(jié)構(gòu)采用常規(guī)施工方法對拉螺桿長度過長，難以保障拉接緊固強(qiáng)度。對此進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，通過豎向結(jié)構(gòu)陽角斜拉的原理對豎向結(jié)構(gòu)角部進(jìn)行加固，此方法同時也解決了核心筒剪力墻角部加固難題，如圖3所示。
根據(jù)現(xiàn)場材料情況，槽鋼加工切割之后會產(chǎn)生一定量的短廢槽鋼，為提高現(xiàn)場槽鋼的利用率，現(xiàn)場將利用短廢槽鋼進(jìn)行角部節(jié)點(diǎn)設(shè)計，角部節(jié)點(diǎn)設(shè)計加工制作流程如圖4所示。
3.6豎向結(jié)構(gòu)陰角設(shè)計
核心筒豎向結(jié)構(gòu)陰角部位采用槽鋼進(jìn)行定型加工，以確保陰角部位混凝土成型質(zhì)量。
1)主龍骨槽鋼分段連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計 為確保雙槽鋼主龍骨加固時可操作性，避免雙槽鋼過長、質(zhì)量過大造成工人施工的不便，雙槽鋼主龍骨進(jìn)行分段定型加工，每段長度為2m。各段槽鋼端頭焊接開洞鋼板，通過高強(qiáng)螺栓進(jìn)行緊固，對于豎向結(jié)構(gòu)下端3道槽鋼連接部位增加1段槽鋼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。各連接端頭部位豎向應(yīng)錯開，避免接頭在同一截面上，如圖5所示。
2)剪力墻穿墻洞口處模板設(shè)計 在剪力墻混凝土澆筑過程中，穿墻洞口底部混凝土澆筑難以保證其密實(shí)，且無法振搗，若在洞口底部支模時設(shè)置排氣孔，則會有混凝土溢出，浪費(fèi)材料，且后期處理較為困難。為確保核心筒剪力墻處混凝土施工質(zhì)量在剪力墻洞口支設(shè)模板時，在模板頂部和底部之間設(shè)置DN150 PVC管，根據(jù)洞口長度、寬度決定澆筑導(dǎo)管數(shù)量，每根導(dǎo)管負(fù)責(zé)半徑為500mm范圍內(nèi)混凝土澆筑，且振搗棒可通過導(dǎo)管對洞口底部混凝土進(jìn)行振搗，進(jìn)一步保證混凝土質(zhì)量。
3)接駁器位置對拉螺栓保護(hù)套設(shè)計 由于受鋼骨及鋼板等鋼構(gòu)件影響，用于模板加固的螺桿不能通過，無法對模板體系形成對拉加固，因此需要在鋼板及鋼柱等鋼構(gòu)件上焊接螺桿接駁器。通過螺桿與接駁器（可焊接套筒）機(jī)械連接的方式對模板進(jìn)行加固。為避免螺桿機(jī)械連接端頭處污染造成后期螺桿取出困難或取出后不能擰入接駁器等問題，采用不同直徑的PVC管及相應(yīng)特殊加工制作的塑料堵頭組成螺桿特殊保護(hù)裝置（見圖6），確保對拉螺栓的循環(huán)利用，也有效防止了螺栓孔漏漿的問題。
4模板施工體系創(chuàng)新點(diǎn)
1)鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計技術(shù) 鋼板墻過灰孔深化設(shè)計過程中充分結(jié)合螺栓孔布置圖進(jìn)行局部微調(diào)，確保了模板加固的要求，避免增加剪力墻鋼板開孔數(shù)量，減少了后期鋼板加工補(bǔ)強(qiáng)措施的工作量，同時ɸ150mm的過灰孔為現(xiàn)場模板施工提供了便利，有效地減少了螺栓與密集鋼筋的碰撞，提高了施工效率，有利于塔樓地下室節(jié)點(diǎn)工期的實(shí)現(xiàn)。
2)高強(qiáng)鋼材應(yīng)用技術(shù) 塔樓地下室工程中使用的高強(qiáng)對拉螺栓及相應(yīng)配套的接駁器、螺母的材質(zhì)為Q345B，與常規(guī)螺栓加固所采用間距相比，螺桿間距增大近2倍，且滿足加固要求，減少相當(dāng)一部分加固工作量，且剪力墻螺栓孔數(shù)量較少，更有利于提高混凝土表觀質(zhì)量。
3)高強(qiáng)對拉螺栓機(jī)械連接及可焊接套筒應(yīng)用技術(shù)通過合理利用接駁器焊接及機(jī)械連接的原理解決塔樓地下室模板對拉螺栓不能按常規(guī)情況設(shè)置、模板加固難的問題，而且確保了高強(qiáng)對拉螺桿的回收利用。
4)綠色施工技術(shù) 塔樓地下室進(jìn)行長槽鋼加工時會產(chǎn)生一定短廢槽鋼，在進(jìn)行角部斜拉節(jié)點(diǎn)設(shè)計時，利用短廢槽鋼進(jìn)行兩次切割后形成三角槽鋼與槽鋼進(jìn)行焊接定型化加工，提高了材料的利用率，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。
5 結(jié)語
天津周大福金融中心項(xiàng)目塔樓地下豎向結(jié)構(gòu)模板施工過程采用木模板+槽鋼主龍骨、高強(qiáng)螺桿、可焊接螺桿套筒、陽角斜拉裝置等多項(xiàng)技術(shù)措施，降低了鋼板剪力墻、巨型柱等大截面豎向構(gòu)件模板的施工難度，并提高了施工質(zhì)量和施工效率，工程施工質(zhì)量及工期履約等方面受到工程各方的一致好評�；炷翝仓戤�、拆模后現(xiàn)場檢查，剪力墻和巨型柱混凝土觀感質(zhì)量好，墻體表面無裂縫，無蜂窩麻面，陰陽角方正順直，垂直度、表面平整度、接縫高低差均在規(guī)范允許偏差范圍內(nèi)，施工質(zhì)量整體提高。
