异形柱施工工法在高层建筑施工中的应用
0 引言
异形柱是在满足建筑结构刚度、承载力要求的基础上,根据建筑平面变化情况采用的不规则截面柱,在优化建筑空间布局、增加使用面积、增强结构抗震能力等方面发挥着重要作用。对此,本文主要围绕异形柱施工工法及其应用展开详细分析。
1 异形柱结构类型
异形柱是指根据建筑功能需求及内部布置要求采用的非常规几何截面柱,包括T形柱、L形柱、十字形柱,且柱截面肢高与肢厚之比≤4。根据结构体系及使用材料的不同,可将异形柱分为以下类型,如表1所示。
从相关建筑工程实践经验分析可知,异形柱的应用具有如下优势。
1)异形柱肢厚与填充墙基本一致,可有效减少建筑内部柱棱角凸出等问题,增加建筑使用面积。
2)异形柱的使用解决了传统柱脚凸出问题,整体空间更加整齐,室内布置更合理有序,在美观性方面更具优势。
3)异形柱的合理布置有利于提高建筑结构抗震性能。
2 施工工艺流程及操作要点
2.1 工艺流程
结合相关工程经验可得,异形柱施工流程如图1所示。由于异形柱结构的特殊性,阴角加固不便,几何形状不易控制,浇筑难度大,故在施工中必须重视内侧模板固定、混凝土浇筑、结构棱角处成品保护等工作,切实保证异形柱成型质量可靠,满足设计要求,发挥应有的承载性能。
2.2 操作要点
1)施工准备做好材料验收与保管工作,包括模板、钢筋及混凝土等材料,备齐所有机具设备,且做好验收、维修、保养等工作,切实保证异形柱施工过程中设备运转正常。
2)钢筋与模板安装严格按规定进行钢筋绑扎、模板安装工作,纵向钢筋接头位置设置在构件受力较小处;模板做好加固工作,十字形柱翼缘较窄,四边象限区需定制相应尺寸的木盒,安装完毕后正常加固。
3)混凝土施工包括泵送法、高位抛落法、人工浇捣等方法,具体需根据实际情况合理选择浇筑方法,可采用多种方法配合应用,保证混凝土密实度满足要求。
4)拆模按规定顺序拆模,落实成品保护措施,混凝土至少养护14d。
3 异形柱施工工法在高层建筑施工中的具体应用
3.1 工程概况
某综合体项目建筑面积17.29万m2,地上57层,高度242.3m,集酒店、办公及商务服务功能于一体。此建筑采用的是框筒结构,塔楼外围布置有16根型钢混凝土柱、8根L形异形柱。从异形柱结构分析可知,截面不规则、尺寸大,柱内有型钢,钢筋、模板及混凝土浇筑难度均较大,且本项目采用高强混凝土(C60),泵送高度超过238m,异形柱施工是项目重难点所在。
3.2 施工方案
根据本项目异形柱结构设计分析可知,采用普通柱加固方法无法满足实际施工需求,具体需根据实际情况合理选择模板类型,科学制定模板加固与混凝土施工方案。
3.2.1 模板加固方案
该项目异形柱结构不规则,不宜采用爬模方法;工程钢结构量较大,楼板未设计成压型钢板形式,宜采用普通支模浇筑方法;工程施工中,2台塔式起重机运输任务均较重,综合分析后确定散拼支模方法较为合理。
异形柱模板安装时,需采用螺杆加固,具体加固方法分为2种。
1)在型钢的腹板上开孔,对拉螺杆加固。
2)螺杆无法穿过异形柱部分,型钢上焊接特制直螺纹套筒,螺杆拧进套筒、套上管套,由此可实现多次周转使用。
3.2.2 混凝土施工方案
该项目异形柱采用C60高强混凝土,砂率为36%。为保证混凝土的可泵性,多次调整混凝土配合比,水泥为400kg/m3,Ⅰ级粉煤灰为70kg/m3,矿粉为70kg/m3,砂为609kg/m3,石子为1 100kg/m3,外加剂为10.80kg/m3,水为160kg/m3。
该项目的柱、梁混凝土强度不同,需分开浇筑;上部钢梁已安装,不宜使用布料机,采用泵管前段接软管浇筑,分区交替施工。
3.3 型钢混凝土异形柱施工工法应用
3.3.1 模板施工
1)设计优化异形柱阴角位置模板支设、拆除难度大,与设计单位协商后对阴角位置进行优化。
2)模板加固采用定型钢箍加固方法,异形柱截面大,主楞采用对拉螺杆加固,结合螺栓孔、直螺纹套筒定位图进行钢结构加工,将直螺纹套筒焊接牢固;模板加固前,严格按定位图开设22mm×50mm椭圆形螺栓孔,螺杆与主楞垂直处设角钢垫片。
3.3.2 钢筋安装
该项目异形柱主筋直径为32mm,直螺纹套筒连接;由于柱体配筋很密,按原设计箍筋方案存在部分无法安装的情况,经与设计单位沟通后部分改为拉钩,实践效果显著。
3.3.3 高强混凝土施工
该项目异形柱采用C60高强混凝土,泵送施工要点如下。
1)每车混凝土出料前,高速搅拌1min。
2)混凝土泵送前,坍落度应为180~200mm,同时做好泵管保湿工作,减小坍落度损失。
3)四周对称浇筑,柱内型钢将混凝土分为独立振捣空间,采用小直径振捣棒振捣,确保混凝土密实度满足要求。
3.4 施工效果
该项目异形柱施工过程顺利,未发生胀模、跑模问题;混凝土成型良好,表面光滑;经复测显示,异形柱各侧面垂直度均满足设计要求,质量达标。
4 结语
现代高层建筑项目实施中,为满足建筑功能、平面布置要求,异形柱的应用越来越广泛。根据相关实践经验可知,由于异形柱截面不规则,实际施工中面临阴角支模特殊、模板加固要求高以及混凝土浇筑难度大等情况,必须根据项目实际情况,与设计单位时时沟通,落实施工图深化设计,制定专项施工方案,确保异形柱成型质量满足要求。
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