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清水型钢混凝土柱木制大模板施工案例解析--国家体育馆

2020-07-16 16:35 来源:圆柱模板 标签:圆柱模板

     国家体育馆作为奥林匹克公园核心区的三大比赛 场馆之一,是第29届北京奥运会的主要比赛场馆,届 时将承担体操、手球和轮椅篮球的比赛任务;其建筑面 积80 890m2,设有18 000个固定座席,2 000个活动座 席,赛时可容纳20 000名观众;国家体育馆主体结构采用了型钢混凝土框架.钢 支撑.框架剪力墙相结合的混合型结构,其中型钢混凝 土框架作为一种较新颖的结构体系在本工程得到了广 泛的应用。设计于比赛场馆及热身场馆外框架的78 根型钢混凝土柱将做为最重要的结构受力构件承受来 自钢屋架和看台板传递的荷载,型钢柱截面尺寸有 】400mmX 700mm、1 400×900mm、1 400X 1 400ram、1 600×700ram、1 600×1 400mm、l 800×1 4001nln六种;柱内 型钢钢骨呈“十”字和“王”字形;柱子主筋直径粗、数量 多(最多达60业32),箍筋及拉钩分布密集;混凝土强 度等级为cso(首层),c40(2层及2层以上);柱子高度 变化大(从9.2~13.5m);柱子施工层高且与周边楼层 连接很少,4个角部观众大厅部位的柱子与楼层没有 任何连接,从首层拔地而起直接伸向屋顶。这些结构 特点,决定了模板方案选择的复杂性和重要性。 

1、模板方案选择

     本工程型钢混凝土柱施工主要特点及难点是柱子 一次性施工层高(最大施工高度达到了13.5m)且混凝 土外观质量要达到免装饰清水混凝土效果,在综合考 虑了质量、进度、安全、效益等多方面的因素后,我们提 出了以下3种技术方案进行了对照比较,通过专家论 证,以确定最科学合理的技术方案。 

1)方案1    使用定型钢模板对13.5m高型钢混凝土柱一次性浇筑。

      该方案的优点在于利用了钢模板自 身刚度好,尺寸精确的特点,对超高柱模板安装工序简 单,对混凝土成型质量控制有较大的把握;缺点在于由 于本工程型钢柱高度及断面尺寸变化多,非标准模板 加工量太大,无法周转使用,成本上投入太大,且由于 塔吊吊力的限制,部分钢模无法吊运。

 2)方案2    使用木模板分两次浇筑施工。

      该方案 的优点是将超高柱施工分成两次进行,减小了模板安 装高度,混凝土浇筑高度,混凝土侧压力对模板变形的 影响可以得到很好的控制;缺点在于本工程型钢混凝 土柱外观质量均要求达到免装饰清水混凝土效果,如 若分两次浇筑施工缝接茬部位的混凝土质量不易控 制,混凝土存在色差,且前后两次浇筑在垂直度控制方 面难度较大,不易达到清水混凝土要求。 

3)方案3    使用双层木模板一次性浇筑施工。

       该 方案的优点在于利用了木模板成本低廉、加工制作简 单的特点,一次性浇筑混凝土对混凝土柱的成型质量 无论是垂直度、平整度还是表面观感都可满足清水混 凝土的要求;缺点在于使用木模板一次浇筑自密实混 凝土最大高度达13.5m,在以往工程中还没有先例,第 1次采用这种施工技术,难点很多,需要承担很大的技 术风险。 根据本工程自身特点,我们进行了反复比较论证, 最终确定选择方案3做为超高型钢柱施工技术方案。 

2、模板设计 以单次浇筑高度最大(13.5m)的XGZ3—11(700mm x 1 600ram)为例计算型钢混凝土柱模板体系。根据测 试结果,口取值0.6。 1)荷载计算 柱模板受到混凝土侧压力标准值为: F=0.6y。日=O.6 x 24×13.5=194.4kN/矗。 并考虑倾倒混凝土产生的水平荷载标准值2kN/m2,振 捣混凝土产生荷载标准值4kN/m2,则柱模板混凝土侧 压力最大设计值F=194.4 x 1.2+(2+4)×1.4= 242kN/M。 

3、模板选型设计 根据计算结果确定了13.5m高型钢混凝土柱一次 性浇筑模板体系:面板为双层18mm厚木胶合板,以加 强面板刚度,面板错缝拼接,防止板缝错台、漏浆;双道 竖肋(I-1200木工字梁@230mm+50mm×100mm双方钢 管)用以加强柱模板的竖向刚度,保证柱的竖向平直; 内外2层横肋(50mm x 100mm双方钢管,6m以下间距 300ram,6m以上间距450mm)用以加强柱模板的水平刚 度;'/,16mm对拉螺栓间距为6m以下450mm,6m以上 900mm,将柱模体系连接成整体。如图3所示。

 4、模板加工 

     由于本工程型钢混凝土柱外观要求达到免装饰清 水混凝土的观感效果,因此在模板;0Ⅱ-r制作之前必须 对模板拼缝、对拉螺栓孔洞等进行整体设计以求成型 的型钢混凝土柱内坚外美。

 4.1对拉螺栓设计 

     根据计算得出的对拉螺栓直径、间距,在型钢柱加 工之前绘制深化设计图,定好对拉螺栓的位置,在车问 加工型钢柱时按照深化设计要求留好对拉螺栓孔。对 拉螺栓使用三节头螺栓,对拉螺栓两端与模板接触处 分别套一硬聚酯锥套,锥套外侧与模板接触面可以顶紧,锥套与模板之间还要加一个直径与锥套相同的密 封条垫圈,确保混凝土不漏浆。


4.2模板蝉缝设计 

     本工程使用双层18mm厚木胶合板作面板,内层 模板使用新模板,按照建筑师的设计理念,水平蝉缝竖 向间距2,Om,柱边长大于1.2m时设置竖向蝉缝,竖向 蝉缝居中,外层模板使用旧木胶合板,内外层模板板缝 错开,以避免板面错台和漏浆。2层模板用钢钉连接, 所有钉眼均用腻子刮平,板缝用玻璃胶嵌填严实。 

4。3木工字梁接长设计 

     由于柱模板加工高度高,标准木工字梁长度无法 满足,我们采用了加工接高件的方法接长木工字梁,满 足使用,加高件为2片加工好的80mm×600mm×6mm 钢板,在每根木工字梁端头用2根六角螺栓固定,木工 字梁和模板连接完毕后,安装模板吊钩,吊钩安装在距 模板边第2根工字梁。

 5、模板施工工艺 

模板安装工艺流程:穿墙螺栓安装一沿模板边线 贴海绵密封条一立柱子片模一安装柱箍一校正柱模位 置、垂直度一模板加固。 

1)根据型钢柱腹板上已开的螺栓孔安装eel6mm对 拉螺栓,对拉螺栓间距450mm。 

2)每个柱子4片模板,单片模板采用宽边压窄边 的方式,柱模安装前在模板边线外2mm粘贴海绵条进行密封;用塔吊吊装柱模板,并临时固定。

 3)自下而上安装柱箍,柱箍间距在6m以下为 300mm,6m以上部分450mm。 

4)根据柱控制线校正柱模位置,将线坠分别吊于 模板及相邻模板的上口,使线坠由模板上口延伸接近 楼面,检查模板的垂直度,通过斜撑校正柱身垂直度和 柱身扭向,用花篮螺栓校正柱模垂直度。柱模除靠近 外防护架边外,其他三边设置斜撑,每边水平向设2道 斜撑,竖向斜撑间隔3m。斜撑固定在柱周围操作架 上。 模板下口无顶板或型钢梁时,在下一层柱顶设置 柱箍,柱箍与模板下口问设置lOOmm×lOOmm方木支 撑。

 5)柱上口钢筋与模板间设置3em宽木条用于控制 钢筋保护层。木条与钢筋间绑丝绑扎牢固。柱上口模 板与型钢柱腹板问设置方木顶撑,用于控制柱截面,方 木顶撑必须与钢筋、模板有可靠连接。

 6)模板加固 由于型钢柱层高高,与楼板连接分 为有连接和无连接两种情况,施工时除借用结构外侧 的外脚手架外,还需在结构内侧搭设4排单立杆脚手 架做为施工操作架加固斜撑,用来校正模板的垂直度,


6、混凝土浇筑 

     采用汽车泵浇筑混凝土,同时浇筑3~4根柱子以 控制混凝土浇筑速度和分层厚度,浇筑时从型钢柱两 侧均匀下灰,防止钢骨两侧混凝土高差过大使模板受 不均匀侧压力导致变形;浇筑过程中用定制的16m长 振捣棒辅以振捣,保证混凝土密实无气泡。 7模板拆除 拆除柱模板之前应掌握混凝土的拆模强度,柱模 的拆除在混凝土浇筑完成16h后进行,拆模顺序要在 支模时预先设计,拆模时敲打、对顶模板使其逐渐脱 离,必要时采用木楔,严禁用撬杠硬撬。 

8、实施效果 

      本工程78根型钢混凝土柱均一次浇筑成功,经检 查柱的垂直度、平整度、断面尺寸、观感质量均符合设 计所要求的清水混凝土标准。 通过结合现场试验和自密实混凝土侧压力计算、 合理优化的超高型钢混凝土柱模板设计,确保了所有 型钢混凝土柱一次浇筑成功,保证了混凝土成型质量, 节约了工期,为今后高大清水混凝土柱模板设计、施工 积累了宝贵的经验。

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