大跨陡坡“书山”结构施工方法研究

大跨陡坡“书山”结构施工方法研究

肖梦意,李黎 ,路文宇 ,折志刚 ,李朋飞

中国建筑第八工程局有限公司西南分公司  成都  610041

摘要：本工程健身馆较为复杂，存在大跨度钢桁架结构，利用Y型钢骨柱与劲性柱进行固定，整个钢结构上下落差近十米，由外之内逐层递增，建筑整体下大上小，屋面为楼承板、檐口为清水混凝土结构，屋面造型复杂。我们通过新技术开发与研究解决了上述施工难题，对整体施工流程进行了跟踪式管理，对全过程工序进行管控，总结形成本文，为后续类似项目施工提供参考。

关键词：Y型钢骨柱；钢桁架结构；楼承板；清水混凝土

0引 言

随着城市化建设的快速发展，设计师的理念也更具特色性，施工难度也随之提高。宜城市四馆两中心建设项目D馆为健身中心，此馆因含室内篮球场、羽毛球场等大型运动场所，也含健身中心、四周功能用房等。为达到“向心聚拢”之意，整个钢结构为接近30°的坡屋面，上下落差近10m。地上部分由外至内逐层递增，层数为一至四层，建筑整体形态下大上小。同时，屋面有“书山”造型的光伏板平屋面，有清水挑檐与高窗，有格子状天沟与种植屋面，施工难度大。本文通过施工方法的创新对该工程施工进行研究讨论。

附图1健身中心效果图

1 项目背景

该项目位于宜城市鲤鱼湖北路七里岗村，建设内容包括图书馆、科技与规划展示馆、文化馆、工人文化宫、健身中心、妇女儿童文化中心、以及楚文化展示中心等公共文化设施及配套设施。

2  重难点分析

本工程钢结构屋面采用跨度达47m桁架，两侧由Y型钢柱+劲性柱固定，整个大空间屋面通过四榀桁架搭建，桁架重达30t，保证结构稳定性存在问题。因扇形结构，为保证坡度，四榀桁架在径向长度不一，也就是标高不一，施工难度极大。桁架楼承板跨度不一，支座高度不一，环向梁为弧形，加工定位难。陡坡底部挑檐为钢混结构，“书山”造型挑檐为混凝土结构，构造异型，且为清水混凝土结构，施工难度大。

3解决措施

3.1 通过增加底坑来满足嵌固深度，通过劲性柱外围包裹钢筋并嵌入基础底部，来加强“Y”型柱抵抗倾覆力矩，满足结构稳定性。

1）首先将柱子钢骨可以先行安装，待柱子钢骨外侧钢筋施工完成后，立即浇筑混凝土，形成劲性构件。此时劲性柱与基础为整体受力，可以抵抗屋面桁架的倾覆力矩，保证屋面桁架安装时的稳定及安全性。

2）在基础底部下挖一个500mm深小坑，坑底截面尺寸稍大于钢柱底部即可，提前将钢柱底板对应的螺栓进行定位。同时将上部钢筋锚入小坑内基础，加强该构造锚入基础的深度，保证安全。

3.2  通过优化钢桁架安装思路，保证安装精度

将桁架分四段进行吊装，第一步安装的为标高16m位置的Y型柱连接部分，由Y型柱和H型桁架组成，H型桁架长近10.4m。第二步安装的是标高7m位置的Y型柱与桁架的部分，由Y型柱和方管钢梁组成，钢梁长5.9m。第三步安装的第三、四段桁架部分，全部由方管桁架组成，长近30.8m。安装时，需先利用汽车吊及高空作业车安装，并搭设胎架进行高空拼装。

3.3  书山及楼承板施工

1）“书山”平台采用简单钢柱、钢梁组合，利用塔吊进行吊装。在桁架安装完成后，开始进行书山平台安装，安装完成效果如下图所示。

附图2  书山平台示意

2）钢筋桁架模板组合楼板，是将钢筋在工厂加工成三角形钢筋桁架，并与底模连接成一体，形成组合楼板，底模采用镀锌钢板，楼承板与钢梁通过栓钉焊接连接，与钢柱通过角钢连接。

3）钢筋桁架楼承板平面及立面施工顺序：每层钢筋桁架楼承板的铺设宜从起始位置向一个方向铺设，边角部分最后处理；随主体结构安装施工顺序铺设相应各层的钢筋桁架楼承板。

4 楼板铺设前，应按图纸所示的起始位置放设铺板时的基准线。对准基准线，安装第一块板，并依次安装其它板。楼板连接采用扣合方式，板与板之间的拉钩连接应紧密，保证浇筑混凝土时基本不漏浆，排板方向要一致。

5 平面形状变化处（钢柱角部、梁面衬垫连接板等），可将钢筋桁架楼承板切割，切割前应对要切割的尺寸进行检查复核，在楼承板上放线后切割。

6 跨间收尾处若板宽不足600mm，可将钢筋桁架楼承板沿钢筋桁架长度方向切割，切割后板上应有一榀或二榀钢筋桁架，不得将钢筋桁架切断。

7 严格按照图纸及相应规范的要求来调整位置，板的直线度误差为10mm，板的错口要求小于5mm。

8 钢筋桁架平行于钢梁处，底模在钢梁上的搭接不小于30mm。钢筋桁架垂直于钢梁处，楼承板端部的竖向钢筋在钢梁上的搭接长度（指钢梁的上翼缘边缘与端部竖向支座钢筋的距离）不宜小于50mm，且应保证镀锌底模能搭接到钢梁之上。

9 钢筋桁架楼承板就位之后，应立即将其端部的竖向钢筋及底模与钢梁点焊牢固。沿长度方向将镀锌钢板与钢梁点焊，焊接采用手工电弧焊，间距为300mm。

3.4  清水混凝土挑檐施工

1）屋面挑檐存在两种形式，一是下侧型钢混凝土檐口，二是中间钢混挑檐及封边构造。

（1）桁架底部型钢混凝土檐口施工

①楼承板在无法完成过于复杂的挑檐构造，屋檐要求为清水混凝土，楼承板底部的镀锌钢板无法实现清水混凝土的效果。

②首先为满足楼承板支撑钢梁与劲性柱边梁平行，需对桁架低侧端部钢梁做弯折加工，使其与柱侧钢梁平行，满足受力及美观要求。

③楼承板面筋仍沿着原坡面往下，延伸至檐口，满足坡度及整体观感要求。楼承板底筋随弯折钢梁敷设，在劲性柱端部调成水平，并在檐口端部与面筋交叉上挑形成挡水坎，保证端部有水平段可作为排水沟。

（2）“书山”钢混挑檐及其封边构造

①屋面为钢筋桁架楼承板，板厚较薄。屋檐端部为钢结构柱，因所有场馆屋檐全部为清水混凝土。整个屋檐要保证在同一标高，需对屋檐构造进行调整。

②楼承板底钢筋延伸至钢柱外侧，为满足檐口全造型需求上挑，并在檐口端部与楼承板面筋上挑形成挑檐上口。

③檐口处混凝土较厚，因此楼承板上部钢筋在内侧开始向上弯折并延伸至钢柱中间。为满足檐口挑檐上口造型，楼承板上部钢筋在钢柱中间以另一角度向上弯折并与楼承板底筋形成挑檐上口。

④钢柱下方空洞需设挡墙，防止雨水倒灌。钢柱外侧挡墙钢筋由楼承板底部钢筋弯折并向上延伸。钢柱之间挡墙，由楼承板钢筋弯折并向上延伸形成。

4  综合效益

4.1 经济效益

按常规施工周期约60天，该技术只需40天，节约工期20天。新技术免除大面积搭设胎架，节约胎架约3000㎡。经测算，共计节约415667元。

4.2 社会效益

通过对本项目的成功实施，圆满完成了业主方下达的任务。本工程达到了提高工作效率，降低施工成本，保证施工质量及安全的目的，得到了业主、监理、及政府监督部门的一致好评。

参考文献

[1]李文斌,杨强跃,钱磊.钢筋桁架楼承板在钢结构建筑中的应用[J].施工技术,2006,35(12):3.

[2]赵文征.Y型钢柱骨架吊装技术[J].工程技术(全文版),2016(5):00156-00157.

[3]周红波,孙金科.清水混凝土的质量标准与控制[J].建筑技术,2001,32(9):2.