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大跨度、大厚度钢筋桁架组合楼板施工工艺及技术要点

发布时间:2021/03/05 点击量:
钢筋桁架组合楼板目前无相关国家标准,实行的是工程建设协会标准。钢筋桁架组合楼板是在由上、下弦钢筋、腹杆钢筋、支座水平和竖向钢筋焊接成型的桁架与钢底模通过焊接连接成一体的组合承重板上现浇混凝土,组合承重板与混凝土共同承受荷载的楼板。其具有传统的混凝土楼板整体性好、刚度大、防火性能好及压型钢板施工快等优点。本文结合某军工工程实例,先容大跨度、大厚度钢筋桁架组合楼板在施工过程中采取的一系列不同的技术措施及实施方案,通过分析和总结形成较为完整的施工工艺,有效解决了大跨度、大厚度钢筋桁架组合楼板施工的难题。
 
一、工程概述
 
1、项目概述
 
本工程位于四川省乐山市夹江县境内,为国家重点工程,由室外工程、主厂房机厅、主厂房堆厅、河水泵房等多个单项工程组成,均为核安全级、抗震I类的钢筋混凝土结构。工程大量使用了钢筋桁架组合楼板结构体系,如主厂房机厅-0.050m屋面板钢筋桁架组合楼板净跨为15500mm、厚度为500mm(见图1)。
 
某工程主厂房机厅
图1 某工程主厂房机厅
 
2、重点、难点分析
 
协会标准中规定钢筋桁架组合楼板最大厚度为300mm,而核军工设施工程、核电站等有特殊要求的建筑物楼板跨度大、厚度厚(通常大于300mm),致使钢筋桁架组合楼板各结构钢筋规格均大于协会标准中规定的最大规格(见表1),目前市场上只有协会标准中规定直径范围为4.5~8mm的腹杆钢筋机械折弯设备和生产厂家,超过该规格的腹杆钢筋无机械折弯设备和生产厂家。
 
某工程钢筋桁架钢筋规格与行标规格
表1 某工程钢筋桁架钢筋规格与行标规格 mm
 
根据钢筋桁架组合楼板自身特性,在施工阶段,组合承重板承受混凝土自重和施工荷载;在使用阶段,组合承重板与混凝土共同作用,承受使用荷载。对于大跨度、大厚度楼板,在施工阶段,组合承重板无法承受混凝土自重和施工荷载。
 
二、施工工艺流程(见图2)
 
钢筋桁架组合楼板施工工艺流程
图2 施工工艺流程
 
三、施工技术要点
 
1、钢筋桁架腹筋工装设计与制作
 
1)钢筋桁架腹筋工装设计
 
通过对钢筋桁架腹杆钢筋图纸的研究,结合腹杆钢筋上、下节点弯曲芯轴直径和弯曲半径,将钢筋桁架腹杆钢筋由三维立体结构放样成二维平面展开图,同时统计各种长度、高度及节间距离的钢筋桁架用量,在单个钢筋桁架腹筋工装就能满足现场实际操作情况下,完成工装的设计。
 
为避免腹杆钢筋在折弯过程中移动,在工装一端利用开洞的竖向钢板焊接一水平螺母,待腹杆钢筋穿过竖向钢板孔洞就位后通过拧紧螺栓从而固定腹杆钢筋。单个工装的加工如图3所示。
 
钢筋桁架腹筋工装加工
图3 钢筋桁架腹筋工装加工
 
2)钢筋桁架腹筋工装制作
 
原材料进场验收后,对工装相关构件材料进行放线、切割并组对焊接,焊接应满焊,并随焊随纠,以避免成品偏差较大,增加腹杆钢筋的弯曲误差。
 
工装各构件焊接完成后,按工装设计图尺寸进行弯曲芯轴中心位置的定位放线,并用相应的磁力钻进行钻孔,成孔既需要控制各相邻弯曲芯轴中心的间距误差在±3mm以内,又需要控制工装的整体误差在+6mm(www.4355.com长度L≤5m时)或+10mm(www.4355.com长度L>5m时)以内。
 
2、上、下弦钢筋定位工装设计与制作
 
1)上、下弦钢筋定位工装设计
 
通过对钢筋桁架图纸的研究,确定上弦与下弦钢筋、下弦与下弦钢筋间的相对距离,结合钢筋桁架的加工长度,完成上、下弦钢筋定位工装的设计。根据上弦钢筋高度,在型钢翼缘(钢板)上表面纵向中心线通过短钢筋焊接固定一块水平钢板以确定上弦钢筋位置;根据钢筋桁架下弦与下弦钢筋间距,在型钢翼缘上表面纵向中心线两侧通过焊接竖向限位钢板来确定下弦钢筋位置。同时,为保证上弦钢筋、下弦钢筋端部整齐,在型钢一端焊接竖向钢板,将上、下弦钢筋顶置型钢端部竖向钢板表面即可。单个工装的加工如图4所示。
 
上、下弦钢筋定位工装加工
图4 上、下弦钢筋定位工装加工
 
2)上、下弦钢筋定位工装制作
 
原材料进场验收后,对工装相关构件材料进行放线、下料,然后按工装设计图尺寸进行上弦钢筋就位钢板及下弦钢筋限位钢板的定位放线,放线时既需要控制上弦钢筋与下弦钢筋间距误差在±3mm以内,又需要控制两侧下弦钢筋间距误差在±2mm以内。放线完成后按放线位置进行各构件的组对焊接工作,焊接可点焊,并随焊随纠,以避免成品偏差较大,上弦钢筋就位钢板应用水平尺检查其水平度,水平度控制在±1.5mm以内。
 
3、钢筋桁架加工
 
1)上、下弦钢筋制作
 
上、下弦钢筋在钢筋加工场进行加工。首先根据钢筋图、模板图等编制钢筋料单,然后根据钢筋料单在车间成批加工,并按图纸及相关规范要求进行端部弯折。
 
2)腹杆钢筋平面制作
 
钢筋桁架腹杆钢筋二维平面结构采用钢筋桁架腹筋工装进行制作,根据钢筋桁架腹杆钢筋上、下节点弯曲半径选用相应的弯曲芯轴,钢筋折弯时,在钢筋上套一不锈钢钢管,以防止折弯时钢筋划伤手掌。
 
a)第1步将腹杆钢筋穿过工装端部的竖向钢板,用扳手拧紧竖向钢板上的螺栓固定腹杆钢筋,同时放下第1个弯曲芯轴(见图5),以限制腹杆钢筋折弯的角度,对腹杆钢筋进行折弯,折弯幅度以腹杆钢筋通过第2个弯曲芯轴所在位置为宜,以便第2个弯曲芯轴能就位。
 
放置第1个弯曲芯轴折弯
图5 放置第1个弯曲芯轴折弯
 
b)第2步放置第2个弯曲芯轴对腹杆钢筋进行折弯,折弯幅度以腹杆钢筋通过第3个弯曲芯轴所在位置为宜,以便第3个弯曲芯轴能就位。
 
c)第3步放置第3个弯曲芯轴对腹杆钢筋进行弯曲,同时放下第4,5个弯曲芯轴(见图6),以限制腹杆钢筋折弯的角度,折弯幅度以腹杆钢筋通过第6个弯曲芯轴所在位置为宜,以便第6个弯曲芯轴能就位。
 
放置第3~5个弯曲芯轴折弯
图6 放置第3~5个弯曲芯轴折弯
 
d)第4步放置第6个弯曲芯轴对腹杆钢筋进行折弯,折弯幅度以腹杆钢筋通过第7个弯曲芯轴所在位置为宜,以便第7个弯曲芯轴能就位。
 
e)第5步依次如此,重复步骤2~4中的操作方法对腹杆钢筋进行折弯,直至将整根腹杆钢筋折弯成设计图纸的形状。
 
3)下弦钢筋焊接
 
将事先加工好的下弦钢筋紧贴弯曲芯轴内侧放置,用焊机将下弦钢筋与腹杆钢筋进行焊接,焊接应满焊。焊接前,利用卷尺确定下弦钢筋伸出端长度,以保证下弦钢筋就位符合图纸要求;焊接过程中,为确保下弦钢筋与腹杆钢筋焊接间隙符合相关要求,可通过“F”型工装进行矫正,“F”型工装采用钢筋焊接连接。
 
4)腹筋立体制作
 
腹杆钢筋与下弦钢筋焊接完成后,利用专业机械冲床设备对腹杆钢筋下节点进行加工,将腹杆钢筋由二维平面结构加工成三维立体结构,加工过程中应注意下节点与腹杆钢筋平面的角度。
 
5)上弦钢筋焊接
 
将事先加工好的上弦钢筋和与下弦钢筋焊接成型的三维立体腹杆钢筋在上、下弦钢筋定位工装上采用焊接连接,焊接应满焊,焊接时可先将一侧的腹杆钢筋和上弦钢筋进行焊接。为保证腹杆钢筋与上弦钢筋焊接处两者焊接间隙符合相关规范要求,可通过“F”型工装进行矫正。
 
6)支座钢筋焊接
 
上弦钢筋焊接完成后,依次进行钢筋桁架水平支座钢筋和竖向支座钢筋的焊接,焊接均采用满焊。
 
4、钢筋桁架和底板模块化组对焊接
 
底板根据排版图纸在车间成批加工,为方便组合承重板吊装,单块底板不宜太大,以焊接3~5榀钢筋桁架为宜。钢筋桁架和底板组对焊接前先在底板上放线定位,确定钢筋桁架焊接位置,然后根据放线位置进行焊接,钢筋桁架节点与钢板底模接触点均应点焊,且点焊实测承载力应≥5kN。
 
钢筋桁架与底板焊接完成后,对于超差的变形,采用氧乙炔火焰进行矫正,矫正过程中用远红外测温仪控制加热温度,以使矫正达到良好效果,并防止过烧而损伤母材。
 
5、组合承重板模块吊装、就位
 
组合承重板模块采用垂直运输设备进行吊装。吊装前须确保吊钩挂于腹杆钢筋与上弦钢筋焊接位置,以避免组合承重板模块吊装过程中吊钩滑动发生倾斜。
 
组合承重板模块的铺设应从起始位置向另一个方向铺设,铺设前设置基准线。组合承重板模块吊至墙体正上方时,通过人工牵引设置在组合承重板模块上的揽风绳对准基准线安装第一块板,将底板与钢支座点焊固定,再依次铺设其他板,在铺设过程中,每铺设一跨板均要按照图纸尺寸进行校对,若有偏差随即调整。
 
6、组合承重板底板焊接
 
组合承重板模块安装完成后,全面检查保证无漏浆部位的存在。钢筋桁架底板与钢支座之间采取断续焊接,每200mm长焊100mm长;底板之间焊接采用对接焊缝,保证底板之间不漏浆。
 
7、反吊法施工技术运用
 
钢筋桁架组合楼板施工时,运用反吊法施工技术对组合承重板进行支撑,可加大组合楼板施工跨度,同时也能保证大跨度、大厚度组合楼板的施工安全。反吊法施工采用临时支撑钢架和钢柱体系,通过临时支撑钢架为组合承重板模块提供端部支点,从而将多跨组合承重板模块连接在一起组成大跨度钢筋桁架组合楼板体系(见图7),待组合楼板混凝土达到设计强度后,再拆除临时支撑钢架和钢柱。
 
组合楼板与临时支撑钢架连接图
图7 组合楼板与临时支撑钢架连接图
 
8、组合楼板埋件安装、钢筋绑扎及模板支设
 
1)埋件安装
 
预埋件安装前应由测量放线人员将预埋件的位置进行准确定位,并作出标记,预埋件可固定在模板、钢筋上或根据需要另加支撑固定。当组合承重板板底有埋件时,应先根据埋件大小在组合承重板上开孔,然后将埋件面板代替组合承重板底板,将其与底板对接焊接连接。
 
2)钢筋绑扎
 
组合承重板模块吊装就位后,及时按照设计图纸进行组合承重板构造钢筋及支座负弯矩钢筋的绑扎,钢筋绑扎要求对所有交叉点都应绑牢。
 
组合承重板支撑于墙体上,宜在墙体预留插筋,并与组合承重板连接。墙体侧面预埋钢托座(见图8),以确保组合楼板安装时的标高一致,加大组合楼板支座的承载能力。
 
组合楼板端部预埋钢托座
图8 组合楼板端部预埋钢托座
 
钢筋桁架下弦钢筋伸入墙内的锚固长度应≥5倍的下弦钢筋直径,且应≥50mm(见图9)。
 
组合楼板端部钢筋锚固
图9 组合楼板端部钢筋锚固
 
3)模板支设
 
模板安装前,检查确认钢筋、埋件安装并通过验收,楼板侧模加固采用撑拉结合的方式。对拉体系方面,采用高强拉杆、铁锥体、三爪螺母等张拉材料,将模板与楼板内下层主筋固定,高强拉杆水平间距≤1000mm,竖向间距根据楼板厚度进行设置,一般≤400mm;顶撑配合拉杆,水平间距同拉杆一致。
 
9、组合楼板混凝土浇筑、养护
 
楼板钢筋、埋件、模板验收合格后,方可进行楼板混凝土浇筑。在混凝土布料时,避免混凝土对组合楼板造成冲击,倾倒混凝土在正对钢梁或临时支撑的部位倾倒,严禁在组合楼板跨中部位倾倒混凝土。布料完成后,应保证混凝土振捣密实。
 
10、组合楼板开洞
 
在组合楼板上开洞,必须待混凝土强度达到75%的设计强度后方可切断组合楼板。为避免开洞时造成底板卷边、毛刺,烧伤镀锌层等,组合楼板开洞或切割,宜采用等离子切割,不得采用火焰切割。孔洞切断桁架上、下弦钢筋时,孔洞边应设加强钢筋(见图10,11),当孔洞边有较大的集中荷载或洞边长>1000mm时,应在孔洞周边设置边梁。
 
组合楼板开圆洞构造措施
图10 组合楼板开圆洞构造措施
组合楼板开方洞构造措施
图11 组合楼板开方洞构造措施
 
结语
 
以往国内所有已建核电站和核军工核设施中对于有较多的设备罐体等需在房间顶板施工之前引入,因设备罐体较大,设计的房间跨度大、高度较高,罐体引入后,导致房间剩余空间小,在房间顶板施工时,无法采用传统的塔架和钢管脚手架支撑体系。而采用钢筋桁架组合楼板施工工艺不仅能够解决施工难度问题,钢筋桁架组合承重板可以在现场模块化制作,减少了现场底模支设以及钢筋绑扎的时间,加快了现场施工进度,节约了人工、机械、材料及运输成本。
 
随着核军工设施工程、核电站等有特殊要求的建筑物的不断成熟和发展,钢筋桁架组合楼板以其自身的优越性将得到更广泛的运用。按照本文中的施工工艺及施工流程,本技术为军工核设施工程、核电站、工业厂房、民用建筑等大跨度、大厚度钢筋桁架组合楼板施工提供借鉴意义。编辑:张凯
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