異形結(jié)構(gòu)建筑在施工過程中的難度會比常規(guī)建筑工程更大,因此施工項目部在著手施工前,有4項工作必須提前完成,確保施工萬無一失。究竟包括哪些內(nèi)容呢?
施工總體部署
異形結(jié)構(gòu)施工應(yīng)遵循施工工藝要求,合理地安排施工程序,并組織人員進(jìn)行施工。采用科學(xué)的施工組織,合理組織人力、物力。
引進(jìn)先進(jìn)的施工技術(shù)和科學(xué)的管理方法,優(yōu)質(zhì)高效完成施工任務(wù)。采取有力措施,提高施工機械化水平,合理儲備物資,確保工程需要。
施工前,應(yīng)確認(rèn)異形結(jié)構(gòu)建筑關(guān)鍵部位的施工順序,確保每個步驟都能達(dá)到預(yù)期效果。以高空異形鋼結(jié)構(gòu)為例,具體施工可分為以下步驟。
(1)采用結(jié)構(gòu)施工階段設(shè)置的塔吊吊裝第一層平臺標(biāo)高以下所有鋼柱、鋼梁、斜撐,按照設(shè)計及規(guī)范要求全面施工完成,對焊縫進(jìn)行無損檢測,要求全部合格,反力支撐平臺采用型鋼臨時支撐牢固。
(2)采用塔吊安裝中心芯柱及安裝芯柱限位裝置,芯柱高度應(yīng)滿足安裝自制桁架式吊裝平衡臂的高度要求;同時,用于芯柱提升的手拉葫蘆及千斤頂就位。
(3)安裝旋轉(zhuǎn)體,旋轉(zhuǎn)體與芯柱間設(shè)置軸承傳動承,保證平衡和靈活。
(4)安裝桁架式吊裝平衡臂及相應(yīng)提升裝置,調(diào)整水平度和垂直度,驗收合格后投入使用,芯柱的提升采用設(shè)置固定在第一層平臺的反力支撐平臺上的四只大噸位手拉葫蘆進(jìn)行人工均勻提升操作,每天提升高度根據(jù)芯柱每節(jié)長度確定;芯柱每次提升到指定位置后,下部采用四只千斤頂對角對稱頂緊芯柱底部以避免下沉,同時通過芯柱限位器牢牢固定住芯柱以避免芯柱產(chǎn)生水平位移或傾斜;芯柱提升的同時,桁架式吊裝平衡臂同時提升,并處于空載狀態(tài),時刻觀測芯柱的垂直度偏差情況,如有偏差及時調(diào)整;每次芯柱提升的高度為超過下一層需安裝平臺高度以上3m以下,然后吊裝相應(yīng)平臺以下鋼柱、鋼梁及斜撐。
(5)依次重復(fù)步驟4,直至完成所有平臺的鋼構(gòu)件安裝工作;具體是指主體結(jié)構(gòu)分層施工,第二層結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝完成后,驗收合格,切割平衡臂外挑過長部分,提升芯柱并使旋轉(zhuǎn)體隨之升高,高度達(dá)到后,固定芯柱,吊裝第三層結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝完成后,驗收合格,切割平衡臂外挑過長部分,提升芯柱,以此類推,直至構(gòu)件全部吊裝完成。
(6)桁架式吊裝平衡臂隨著結(jié)構(gòu)截面變化而逐漸縮短;每層鋼構(gòu)件吊裝完成后應(yīng)隨之搭設(shè)鋼管腳手架平臺,為焊接工作提供操作平臺。
結(jié)構(gòu)深化設(shè)計與施工準(zhǔn)備
一些異形結(jié)構(gòu)建筑的材料處理十分困難,尤其是鋼結(jié)構(gòu)建筑,如梅溪湖國際文化藝術(shù)中心要把22000t鋼結(jié)構(gòu)編織成“芙蓉花”的骨架,其中一部分是要彎曲4.5cm厚的鋼板。
因此在對此類鋼結(jié)構(gòu)建筑工程進(jìn)行深化設(shè)計時,應(yīng)使用了軟件進(jìn)行整體深化設(shè)計,使用該軟件可自定義生成復(fù)雜三維節(jié)點。如最復(fù)雜的蜂窩鋼結(jié)構(gòu)由于存在大量彎扭構(gòu)件,利用鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計軟件對彎扭構(gòu)件三維實體建模,并對壁板展開及放樣,解決加工成型問題。
除了結(jié)構(gòu)深化設(shè)計外,在異形結(jié)構(gòu)吊裝前,還應(yīng)使用軟件對蜂窩鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計算后設(shè)置基準(zhǔn)點、分區(qū)域吊裝等。通過軟件應(yīng)用計算后可以得知,施工過程中該如何確保幾千次吊裝的安排與部署,在工期內(nèi)準(zhǔn)確無誤安裝完成。
結(jié)構(gòu)深化設(shè)計與施工準(zhǔn)備是異形結(jié)構(gòu)施工中必須完成的工作,利用軟件及信息化平臺平臺進(jìn)行溝通流,實現(xiàn)了加工企業(yè)深化設(shè)計、總包和業(yè)主復(fù)核、設(shè)計院審批的連動工作機制,大幅節(jié)省了時間,提高了工作效率。
結(jié)構(gòu)專項分析
1.高位斜墻收進(jìn)區(qū)受力分析
一些超高層建筑部分結(jié)構(gòu)為異形結(jié)構(gòu),如某工程核心筒在高區(qū) L48~L50 層采用斜墻收進(jìn),針對該部位的受力和傳力進(jìn)行了詳細(xì)分析,以確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性。 在豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值的作用下核心筒墻體所受的水平拉應(yīng)力最大值為 1MPa,豎向壓應(yīng)力為1.5MPa,小于2.64MPa混凝土開裂應(yīng)力,因此可判斷墻體水平向不會開裂。
中震荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值下,除了墻體與連梁相交處 有水平集中拉應(yīng)力約為 5MPa,其余大部分約為1.5MPa,小于2.64MPa 混凝土開裂應(yīng)力,實際設(shè)計時,連梁內(nèi)設(shè)置鋼板并深入墻肢一定深度用以抵抗拉應(yīng)力;墻體在中震作用下,豎向拉應(yīng)力約為3MPa,局部最大值約為5MPa,但疊加豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值后,豎向基本無拉應(yīng)力。
在中震彈性組合工況作用下,由于墻體本身在豎向力及中震的應(yīng)力水平并不高,最大設(shè)計壓應(yīng)力約為 13~16MPa,小于混凝土受壓承載力,最大設(shè)計拉應(yīng)力 1~2MPa,小于鋼筋混凝土的等效受拉承載力,因此可以滿足中震彈性的承載力性能目標(biāo)。
在豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值的作用下樓面梁板的傳力路徑,核心筒內(nèi)混凝土梁最大拉力為 335kN少于混凝土開裂應(yīng)力,水平樓面鋼梁最大應(yīng)力值約為 6MPa 遠(yuǎn)少于鋼材設(shè)計應(yīng)力。
L50 層核心筒外樓板在與核心筒交界處拉應(yīng)力最大,約為1MPa,其余區(qū)域拉應(yīng)力很小,核心筒內(nèi)樓板的壓應(yīng) 力約為1.5MPa;L48層核心筒外樓板的壓應(yīng)力約為0.5MPa,核心筒內(nèi)樓板的拉應(yīng)力約為 1.8MPa,均可滿足設(shè)計要求。
2.典型外框偏心節(jié)點分析
由于建筑要求室內(nèi)做到無柱的效果,結(jié)構(gòu)外框梁柱節(jié)點采用全偏心的節(jié)點連接形式,即外環(huán)梁與外框鋼柱連接時,外環(huán)梁位于鋼柱的內(nèi)側(cè),因此類似工程應(yīng)分析典型節(jié)點構(gòu)造分解圖。
質(zhì)量保證技術(shù)措施
(1)施工圖審查。檢查圖紙設(shè)計的深度能否滿足施工的要求,核對圖紙上構(gòu)件的數(shù)量和安裝尺寸,檢查構(gòu)件之間有無矛盾;對施工圖紙進(jìn)行工藝審核,審查圖紙在技術(shù)上是否合理,構(gòu)造是否便于施工。對構(gòu)件的結(jié)構(gòu)不合理處或施工有困難的地方,及時與設(shè)計單位溝通。
(2)備料和核對。根據(jù)施工圖紙計算出各種材質(zhì)、規(guī)格的材料用量,提出材料計劃;按照材料計劃和材料合格證、材質(zhì)單認(rèn)真核對來料的規(guī)格、尺寸、重量和材質(zhì)。
(3)支架、模板質(zhì)量控制。模板厚度尺寸應(yīng)滿足要求,要有足夠的強度、剛度、平整度和光潔度并;外露面使用模板不倒用不得超過梁次,模板接縫采用先進(jìn)可靠的技術(shù)工藝,以確保接縫滿足外觀質(zhì)量要求和混凝土耐久性需要。加強模板的維修與保養(yǎng),拆摸后及時清理、整修、涂刷脫模劑。
(4)鋼筋工程質(zhì)量保證措施。鋼筋采購:必須有出廠質(zhì)量保證書,沒有出廠質(zhì)量保證書的鋼筋不采購,對使用的鋼筋嚴(yán)格按規(guī)定取樣,試驗合格后方能使用。鋼筋配料卡必須經(jīng)過技術(shù)主管審核后再下料,下料成型的鋼筋,按圖紙編號順序掛牌,堆放整齊,鋼筋的堆放場地要采取防銹措施。鋼筋綁扎完畢,要經(jīng)過監(jiān)理工程師驗收合格后,方可澆筑混凝土,及時處理在施工過程中發(fā)生的鋼筋及預(yù)埋件移位等問題。
(5)混凝土攪拌質(zhì)量控制?;炷翑嚢钑r,應(yīng)隨時監(jiān)測攪拌質(zhì)量,確保符合設(shè)計要求的規(guī)定。季節(jié)性施工時,應(yīng)考慮混凝土的降溫與保溫,對拌和物測定坍落度、擴展度、泌水率、含氣量等進(jìn)行測定,保證良好的工作度和可泵性。攪拌混凝土?xí)r,骨料不得帶有雜物,并嚴(yán)格控制混凝土的配合比和坍落度。