羅 杰，張 逸，羅宗禮，陳學(xué)朋，張 健，肖建春

(1.中建四局第六建設(shè)有限公司, 安徽 合肥 230011；2.貴州大學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究中心, 貴州 貴陽 550003)

1 工程概況

貴陽世界貿(mào)易中心項(xiàng)目位于貴陽市云巖區(qū)，為擁有5棟超高層的建筑項(xiàng)目。建筑最高高度為381m。工程采用框筒結(jié)構(gòu)，外框架柱下部約2/3高度采用分散式鋼棒混凝土柱，其余部分采用鋼筋混凝土柱。

分散式鋼棒混凝土柱是基于核心區(qū)內(nèi)鋼骨含鋼量相同的原則，在柱內(nèi)采用分散布置的鋼棒替代傳統(tǒng)實(shí)腹式型鋼的一種新型結(jié)構(gòu)柱[1]。該結(jié)構(gòu)柱是為了解決實(shí)腹式型鋼混凝土柱箍筋和梁縱筋的布置較困難問題而發(fā)明的。分散式鋼棒混凝土柱可減小軸壓比，改善受壓構(gòu)件的工作條件，并能減小柱的截面尺寸，增加建筑使用面積[2-3]。

貴陽世界貿(mào)易中心分散式鋼棒混凝土柱施工在國內(nèi)基本無施工經(jīng)驗(yàn)可供參考。該工程經(jīng)過大量探索形成了一套完整的施工技術(shù)，具有施工速度較快、施工質(zhì)量較好、施工成本較低等優(yōu)點(diǎn)。

2 鋼棒連接方式

節(jié)點(diǎn)采用螺栓連接，由上下圓鋼棒、上下耳板、連接板和M16螺栓組成。耳板和連接板尺寸分別為60×100×18，50×400×16。在上部和下部圓鋼棒上焊接耳板，并采用連接板和M16螺栓連接上、下耳板。圓鋼棒上有3個(gè)連接節(jié)點(diǎn)且連接角度為120°，如圖1所示。上、下實(shí)心圓鋼棒刨平抵死。上部螺栓開孔為豎向長(zhǎng)圓孔，可允許連接板固定處進(jìn)行一定范圍的移動(dòng)。

圖1 鋼棒連接節(jié)點(diǎn)

研究表明，鋼棒只承受豎向軸力，不受剪力[1]。因此，采用螺栓連接的節(jié)點(diǎn)合理。該裝配連接節(jié)點(diǎn)可解決實(shí)心圓鋼棒內(nèi)側(cè)無法進(jìn)行焊接的問題，避免產(chǎn)生殘余應(yīng)力的同時(shí)可加快施工速度、降低成本。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 鋼棒進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備

1)鋼棒在工廠內(nèi)加工制作，單根鋼棒長(zhǎng)度為2層高度。為了使鋼棒的對(duì)接質(zhì)量好，對(duì)上、下面進(jìn)行打磨處理。

2)柱內(nèi)含鋼棒數(shù)量較多，采用栓釘常規(guī)做法會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)鋼材、箍筋布置困難等情況。因此，采用鋼棒上焊接環(huán)箍的辦法來增強(qiáng)鋼棒和混凝土的組合連接作用。環(huán)箍采用φ6@500鋼筋滿焊。

3)鋼棒堆放應(yīng)整齊規(guī)則，將底層鋼棒放置在槽鋼上。鋼棒堆放采用木方進(jìn)行隔離，木方高度應(yīng)大于連接節(jié)點(diǎn)處耳板的高度。槽鋼和木方的放置間距為2m。為保障安全，堆放高度≤1.5m。地面疊放構(gòu)件應(yīng)全面檢查，為防止傾倒翻落可進(jìn)行局部固定。

4)進(jìn)場(chǎng)后采用直角鋼尺對(duì)鋼棒的2個(gè)面進(jìn)行平整度檢查。

3.2 吊裝準(zhǔn)備

3.2.1BIM技術(shù)應(yīng)用

1)利用Revit軟件對(duì)分散式鋼棒混凝土柱進(jìn)行節(jié)點(diǎn)精確建模，利用測(cè)繪儀器確定柱模板和鋼棒的準(zhǔn)確位置(見圖2)。該做法可有效提高施工質(zhì)量，避免施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝后反復(fù)調(diào)準(zhǔn)。

圖2 BIM坐標(biāo)定位

2)根據(jù)模型檢測(cè)柱內(nèi)鋼筋、箍筋和鋼棒碰撞情況，預(yù)先調(diào)整鋼筋、箍筋和鋼棒位置；利用BIM信息化三維建模技術(shù)的優(yōu)勢(shì)[4-5]，從空間與信息2個(gè)方面準(zhǔn)確確定模板大小和空間位置。

3)對(duì)鋼棒的施工進(jìn)行模擬，分析安裝過程中的難點(diǎn)，如圖3所示。對(duì)施工隊(duì)伍進(jìn)行技術(shù)交底。

圖3 鋼棒施工模擬

3.2.2塔式起重機(jī)布置

在吊裝區(qū)域布置塔式起重機(jī)，保證塔式起重機(jī)覆蓋范圍和吊裝荷載滿足要求。塔式起重機(jī)現(xiàn)場(chǎng)布置分為2個(gè)階段：①階段1 布置2臺(tái)外爬式塔式起重機(jī)(分散式鋼棒混凝土柱施工階段)，鋼棒安裝位置在2臺(tái)塔式起重機(jī)吊裝范圍內(nèi)；②階段2 核心筒內(nèi)布置1臺(tái)內(nèi)爬式塔式起重機(jī)(鋼筋混凝土柱施工階段，分散式鋼棒混凝土柱施工已結(jié)束)，如圖4所示。

圖4 塔式起重機(jī)布置

3.2.3鋼操作平臺(tái)制作

操作平臺(tái)可輔助現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行施工，可提高鋼棒定位、安裝的精確度和施工工作效率。根據(jù)分散式鋼棒混凝土柱尺寸和鋼棒安裝高度確定平臺(tái)尺寸。考慮施工荷載和2根鋼棒的質(zhì)量對(duì)操作平臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。平臺(tái)斜腹桿采用∟50×5，立桿和直腹桿采用[10。操作平臺(tái)如圖5所示。該操作平臺(tái)制作簡(jiǎn)便且安全性好，可移動(dòng)和重復(fù)利用。

圖5 搭設(shè)操作平臺(tái)

4 鋼棒吊裝

4.1 錯(cuò)層吊裝

鋼棒長(zhǎng)度為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層高度，采用2層一吊的方式會(huì)影響施工進(jìn)度和成本。根據(jù)設(shè)計(jì)分節(jié)要求、原材生產(chǎn)長(zhǎng)度和塔式起重機(jī)工況，為使鋼棒吊裝時(shí)不影響其他分項(xiàng)工程，采用錯(cuò)層分節(jié)吊裝。錯(cuò)層分節(jié)吊裝為1層1吊，即采用A塔式起重機(jī)將某一標(biāo)準(zhǔn)層沿對(duì)角線劃分后范圍內(nèi)(A塔式起重機(jī)范圍內(nèi))的鋼棒吊裝，采用B塔式起重機(jī)進(jìn)行該標(biāo)準(zhǔn)層上一層沿對(duì)角線劃分后范圍內(nèi)(B塔式起重機(jī)范圍內(nèi))的鋼棒吊裝。每層只動(dòng)用1臺(tái)塔式起重機(jī)進(jìn)行吊裝。吊裝完成和混凝土澆筑后，鋼棒錯(cuò)層立面如圖6所示。

圖6 鋼棒錯(cuò)層立面

4.2 吊裝和測(cè)量復(fù)核

1) 鋼棒吊裝前采用線垂對(duì)垂直度進(jìn)行復(fù)測(cè)。

2) 采用塔式起重機(jī)進(jìn)行吊裝，單次吊裝鋼棒數(shù)量為2根。結(jié)合吊裝次數(shù)、吊裝根數(shù)、施工成本、施工進(jìn)度和安全質(zhì)量等方面進(jìn)行綜合分析，得出單次吊裝鋼棒數(shù)量為2根時(shí)施工效率最高且能保證施工質(zhì)量和安全。2位操作人員在操作平臺(tái)上進(jìn)行扶持和指揮，直至2根鋼棒安裝完畢后才可解除扶持工作并進(jìn)行塔式起重機(jī)松鉤。

3)進(jìn)行水平對(duì)口初步固定。2位操作人員分別將2根鋼棒下光滑面對(duì)準(zhǔn)下一層鋼棒上光滑面，將2個(gè)端面水平對(duì)口抵死。

4)進(jìn)行3個(gè)耳板的螺栓連接。通過微調(diào)耳板螺栓調(diào)整垂直度，待垂直度校準(zhǔn)完成后將螺栓擰緊。

5)采用線垂和鋼尺分別進(jìn)行垂直度和間距復(fù)核。單節(jié)鋼棒的垂直度偏差控制在5mm以內(nèi)。

6) 在操作平臺(tái)上，操作人員采用φ20鋼筋將所有鋼棒焊接為整體，焊接位置為鋼棒頂部以下500mm處，目的就是將鋼棒群連接成整體，確保其垂直度。

5 鋼筋綁扎、支模和混凝土澆筑

鋼筋綁扎、模板安裝和混凝土澆筑均采用傳統(tǒng)工藝[6-7]。

1) 根據(jù)驗(yàn)收規(guī)范[8]及要求，對(duì)鋼棒垂直度、鋼棒間距、鋼筋間距和鋼棒外側(cè)至豎向鋼筋的距離等進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

2)支模 木模龍骨采用φ48×3鋼管，間距為200mm。采用雙[10固定木模龍骨，間距為450mm，用M14對(duì)拉螺栓對(duì)槽鋼進(jìn)行加固。邊角處采用木板條找補(bǔ)，接縫處貼封口膠。

3)混凝土澆筑 鋼棒混凝土柱澆筑時(shí)應(yīng)注意振搗，確保密實(shí)度?；炷琳駬v應(yīng)快插慢拔，避免撬振鋼棒、鋼筋和模板。每一振點(diǎn)的振搗延續(xù)時(shí)間應(yīng)使混凝土表面呈現(xiàn)浮漿和不再沉落，應(yīng)避免過振產(chǎn)生離析。

6 安全、質(zhì)量措施

工程施工應(yīng)執(zhí)行現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程[7-12]，另需滿足以下要求。

1)堆放場(chǎng)地下方為中風(fēng)化泥灰?guī)r，上方應(yīng)澆筑150mm厚混凝土，滿足構(gòu)件堆放荷載要求。

2)構(gòu)件堆場(chǎng)區(qū)域應(yīng)設(shè)置警戒區(qū)和明顯的警示標(biāo)志，安排專人監(jiān)護(hù)，嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入。

3)構(gòu)件卸車和倒運(yùn)的起重指揮人員必須持有效操作證上崗，應(yīng)熟悉吊、卸區(qū)的作業(yè)環(huán)境和起重機(jī)械性能，并合理選用與鋼構(gòu)件相匹配的起吊索具。

4)構(gòu)件到場(chǎng)準(zhǔn)備卸車時(shí)，應(yīng)先檢查構(gòu)件是否有傾斜和擠壓。應(yīng)先用汽車式起重機(jī)將構(gòu)件扶正后再解開繩索，防止出現(xiàn)構(gòu)件散落和倒塌傷人事故；若構(gòu)件相互擠壓，應(yīng)先用小撬棍將擠壓構(gòu)件撬松，然后再卸運(yùn)構(gòu)件。

5)在倒運(yùn)構(gòu)件時(shí)，構(gòu)件裝車后應(yīng)用鋼絲繩和倒鏈捆綁固定，防止構(gòu)件在運(yùn)輸過程中滑落而發(fā)生意外，卸車時(shí)防止構(gòu)件自行滑落。

6)構(gòu)件卸車和倒運(yùn)作業(yè)時(shí)，如遇6級(jí)以上大風(fēng)或大雨、大霧等惡劣天氣，應(yīng)立即停止吊裝作業(yè)(另有規(guī)定除外)；若遇起重機(jī)突然發(fā)生故障而導(dǎo)致構(gòu)件懸空不能就位時(shí)，應(yīng)指派專人監(jiān)護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。

7)吊裝前要對(duì)起吊索具進(jìn)行檢驗(yàn)，檢查鋼絲繩、起吊索具是否符合要求。

8)構(gòu)件起吊前須計(jì)算重心位置，檢查鋼絲繩長(zhǎng)度、夾角、直徑是否滿足安全要求。鋼棒在吊裝前應(yīng)檢查卡環(huán)是否牢固，了解構(gòu)件的長(zhǎng)度、質(zhì)量和安裝位置，選擇合適的吊繩、卡環(huán)。構(gòu)件吊點(diǎn)應(yīng)焊接牢固可靠。

9)構(gòu)件起吊時(shí)應(yīng)保證水平均勻離開平板車或地面，起吊后構(gòu)件不得前后、左右擺動(dòng)，鋼絲繩應(yīng)受力均勻，施工人員不得站在起吊構(gòu)件上、構(gòu)件運(yùn)動(dòng)方向或扒桿垂直下方，吊裝區(qū)域嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入。

10)夜間吊裝須保證足夠的照明，構(gòu)件不得懸空過夜，特殊情況時(shí)應(yīng)采取可靠的安全防范措施。

11)對(duì)進(jìn)場(chǎng)構(gòu)件進(jìn)行嚴(yán)格的檢查驗(yàn)收，特別是鋼棒垂直度、外形尺寸、連接耳板等。對(duì)超過設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范的構(gòu)件必須處理后再予安裝。

12)按分節(jié)原則吊裝，分節(jié)長(zhǎng)度在滿足設(shè)計(jì)要求的條件下，保證所有構(gòu)件吊裝質(zhì)量在塔式起重機(jī)工況范圍內(nèi)。

13)首節(jié)基礎(chǔ)位置安裝完成后，分節(jié)設(shè)計(jì)要求分節(jié)節(jié)點(diǎn)需在梁上、下1m范圍外，且樓層之間最多設(shè)2個(gè)接頭。

7 結(jié)語

該施工工藝解決了當(dāng)前分散式鋼棒混凝土柱施工無經(jīng)驗(yàn)參考的難題，提供了一套專業(yè)、系統(tǒng)的分散式鋼棒混凝土柱施工工藝和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。該工藝在貴陽世界貿(mào)易中心工程中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了“降本增效”目標(biāo)，滿足可持續(xù)發(fā)展需求。

該施工工藝一定程度上縮短了工期，減小了結(jié)構(gòu)施工難度，減少了鋼材用量，有效提高了結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全，可為類似工程施工提供寶貴經(jīng)驗(yàn)與參考。