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《國家級施工工法》

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《國家級施工工法》

發布日期:2018-08-29 作者: 點擊:

1.前言

混凝土(裝配箱)網梁樓蓋技術是一種新型的樓蓋形式。樓蓋由小型預制構件(混凝土裝配箱)與現澆混凝土肋梁結合成梁板合一、具有連續箱型截面的整體,箱體與肋梁共同受力。它具有預制構件工廠化加工施工質量穩定、減少施工現場勞動強度、降低環境污染等優點,也具有現澆結構整體性好的特點。其中,裝配箱由預制高強度鋼筋混凝土底箱、輕質材料側板和預制高強度鋼筋混凝土頂箱組成。裝配箱根據位置不同,可分為明箱和暗箱。

網梁樓蓋技術發明人通過從蜂窩和機翼的構造獲得啟示,創造出了具有空間骨架、梁板合一、箱形斷面的樓蓋形式。該項技術通過幾十個工程的應用,不斷總結改進,逐漸形成一套完整的施工工法。

《混凝土裝配箱網梁樓蓋技術》于2005年7月通過了山東省建設廳鑒定委員會的科學技術成果鑒定。2005年7月榮獲山東省建設廳《山東省建設新技術新產品推廣證書》。

《新型組合式混凝土裝配箱》2006年8月取得國家知識產權局《實用新型專利證書》,專利號:ZL2005 2 0084212.9。

2.工法特點

2.1網梁樓蓋是實現大空間建筑的技術手段

網梁樓蓋很容易實現大跨度、大空間。非預應力結構可實現30m的跨度,滿足建筑物多功能、多用途的需要。

2.1網梁樓蓋與現澆混凝土結構比較能節約大量鋼材和混凝土

網梁樓蓋自重輕、承載力高,其性能優于現有混凝土結構體系。其折算厚度(折算實心厚度與樓蓋截面高度之比)在25%~35%之間,節約鋼材30%~40%,現澆混凝土量為一般用量的三分之一。

2.3網梁樓蓋技術節約用地

由于網梁樓蓋減少了結構的厚度,從而降低樓層高度,減少建筑物之間的距離或增加建筑物的層數。

2.4節能環保

網梁樓蓋保溫隔聲性能良好,加之樓蓋減少了無效空間,降低了建筑的運行成本,所節省的鋼材、水泥均是高能耗材料。

2.5節約投資

由于網梁樓蓋技術節能、節材、節地、降低層高,頂板不用抹灰和吊頂,能直接減少工程造價。根據已完工程統計,節約造價均超過110元/m2。

2.6縮短施工工期

網梁樓蓋在工廠預制,減少了施工現場鋼筋、模板和混凝土的工作量,從而縮短施工工期。

2.7抗震性能好

網梁樓蓋不同于一般實心板、空心板無梁樓蓋,由于自重極輕且承載力極高,選擇網梁樓蓋的結構厚度可比無梁樓蓋要高(達到寬扁梁的尺度),網梁樓蓋肋梁鋼筋構造形式與密肋樓蓋相同而與無梁樓蓋差別較大,其變形與受力形態與無梁樓蓋有較大差別。與同濟大學、上海交通大學聯合進行的高層(9層、36m高,11.5m×12.5m柱網,無剪力墻)網梁樓蓋動力試驗研究結果表明,網梁樓蓋具有良好的抗震性能。

2.8整體性好

網梁樓蓋通過一系列的構造措施,保證了網梁樓蓋具有很好的整體性,多次的試驗充分證明了這一點,主要表現在以下現象:

2.8.1早中期受拉區裂縫并不出現在裝配箱與后澆肋梁的結合部位,極限破壞時結合部位的裂縫寬度也小于其他部位的裂縫寬度。

2.8.2肋梁受拉筋與相應部位裝配箱內受拉筋的應變值始終保持一致,結合部位剪應力方向直到構件破壞也沒有發現有錯動現象。

3.適用范圍

網梁樓蓋技術適用于各類多層高層建筑,如商場、多層倉庫、多層廠房、大會議廳、圖書館、地下車庫、教學樓、電視演播廳、寫字樓、辦公樓、小型體育館等較大跨度的建筑。

4.工藝原理

4.1網梁樓蓋的基本構造

4.1.1網梁樓蓋是箱形截面的密肋樓蓋,由預制疊合構件“裝配箱”與后澆肋梁連接成梁板合一的整體。裝配箱由預制高強度鋼筋混凝土頂板、輕質材料側壁和預制高強度鋼筋混凝土底板組成。肋梁采用普通混凝土現澆而成,與裝配箱結合成整體樓蓋。網梁樓蓋基本構造見圖4-1,4-2。

4.1.2網梁樓蓋體系具有底部平整、大空腔蜂窩構造、空間受力的特性。網梁樓蓋不屬于現澆空心板樓蓋,它的基本受力單元是大翼緣箱形肋梁。裝配箱是由復合混凝土制作的中空箱體,箱體參與結構整體受力,同時又起到肋梁模板的作用。

4.2裝配箱的基本形

4.2.1裝配箱的高度在180~1400mm內任意調整,可根據不同情況進行選擇。

4.2.2裝配箱的平面尺寸系列(mm):1000×1000,1000×700,1000×500,1000×300,700×700,500×500等。

4.2.3裝配箱側壁為薄壁,厚度為8~12mm。

4.2.4裝配箱頂板、底板厚度可按結構不同部位進行調整,頂板最小厚度為15mm,底板最小厚度為25mm。

4.3裝配箱網梁樓蓋結構設計方法

4.3.1網梁樓蓋結構設計的基本假定

網梁樓蓋結構設計有一個基本假定就是整體性假定,即網梁樓蓋應按整體樓蓋進行計算。網梁樓蓋整體性好,表現在幾個方面。

1、試驗結果表明,早中期裂縫不會出現在預制與現澆的結合部位。

2、試驗數據顯示,裝配箱與后澆肋梁能夠協調變形共同受力。(裝配箱混凝土與鋼筋的應變與后澆肋梁混凝土與鋼筋的應變是同步變化的。)

3、大量的工程調查結果表明,網梁樓蓋可有效減少混凝土裂縫,在同一工程中全現澆部分的收縮裂縫明顯多于網梁樓蓋的收縮裂縫。

4.3.2網梁樓蓋力學模型

網梁樓蓋具有板梁合一的結構特性。按普通梁板體系的荷載和內力傳力過程是: 板傳給梁,梁傳給柱或墻。一般的實心板厚度都比較薄,梁就作為板的支撐。但是網梁樓蓋的厚度一般都比較大(完成的工程最厚達到了1200mm),與邊梁的截面高度相差不大,但寬度卻比邊梁大很多,因此邊梁對網梁樓蓋的支撐作用不明顯,網梁樓蓋的內力很大一部分是直接傳給柱。(計算分析和實測數據證實這一規律)。網梁樓蓋與邊梁是協調變形共同受力的關系。這一點與桿系結構方法的結果有很大不同。

網梁樓蓋力學模型就是一個具有連續箱形截面的板。但是網梁樓蓋與無梁樓蓋又有很大的不同,主要有兩方面:

1、網梁樓蓋比較厚,其厚度介于梁、板之間,接近于寬扁梁的尺度(因大空腔,可以做厚)。

2、網梁樓蓋中有密布的肋梁,不同于無梁樓蓋的板式配筋。

因此,網梁樓蓋的抗側移動能力和結構延性比無梁樓蓋好得多。

下圖是用有限元方法計算的網梁樓蓋內力圖Mx。

網梁樓蓋內力圖Mx


4.3.3網梁樓蓋的計算方法

1、有限元計算方法

根據網梁樓蓋的結構特點和受力特性,計算網梁樓蓋最好是用有限元方法進行設計。網梁樓蓋的力學計算單元是箱形截面的板單元。目前,用有限元方法計算逐漸普及了。有限元軟件處理的力學模型更加接近實際結構。

1)板單元中實心部分和空心部分可分別輸入。

2)可對同時具有梁、板、柱、墻、殼、索、膜、塊體等力學單元的結構進行結構計算。

3)計算單元劃分可以非常精細,用個人電腦處理幾十萬個單元的結構是非常簡單的問題。

因此推薦采用有限元方法計算網梁樓蓋。用有限元方法計算網梁樓蓋時的幾個問題:

1)計算網梁樓蓋的板單元劃分大小一般不宜大于0.5米。考慮實際工程,也沒必要劃分太細,一般不宜小于0.1米。

2)進行裂縫寬度計算時,應注意肋梁配筋與裝配箱內配筋要匹配。

2、桿系結構計算方法

把網梁樓蓋人為進行板帶劃分后再用等代梁計算也是規范給出的方法,比較規則的結構可以用此方法。具體計算規則按相關規范和手冊即可。

3、等代梁確定問題

工程中有時只有一小部分或局部使用網梁樓蓋,為了加快設計,仍使用桿系結構設計方法。此時對網梁樓蓋部分需用等代梁方法進行整體結構分析。確定等代梁的原則就是:

1)等代梁與網梁樓蓋的柱端彎矩相等。

2)等代梁與網梁樓蓋的結構總重量相等。

4.3.4其他說明

網梁樓蓋材料選用和構造方法均滿足設計規范的要,因此構件計算完全按現行規范進行。

5.施工工藝流程及操作要點

5.1施工工藝流程見圖5.1

圖5.1  裝配箱施工工藝流程

5.2操作要點

5.2.1裝配箱構件制作

1、網梁樓蓋是專利技術,裝配箱構件應授權委托具有混凝土建筑預制構件施工資質的企業負責加工。

2、裝配箱預制構件的施工質量應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002)的規定。

5.2.2混凝土裝配箱網梁樓蓋施工

1、施工準備

1)裝配箱預制構件進場檢驗:檢查產品出廠合格證書、試驗報告。檢查裝配箱的表面質量,檢查有無裂縫、缺損,凡不符合質量要求的不得使用。并按設計圖紙核對裝配箱的型號和規格。

2)檢查墻體或柱標高及軸線。墻體或柱的鋼筋辦完隱、預檢。

2、裝配箱構件的吊裝

1)裝配箱構件原子施工現場后應使用塔吊等起重設備進行吊裝。起重設備最大幅度的起重荷載應不小于10KN。

2)使用裝配箱構件專用吊裝工具進行吊裝。將短鋼管置于板底,鋼管距板外邊100mm,用吊環將鋼管套住,垂直起吊。開始起吊、落地時應緩慢進行,并派專人指揮。裝配箱構件吊裝見圖5.2.2-1。

3)裝配箱的堆放及場地要求。堆放場地應事先抄平、整實。裝配箱應按照不同型號、規格分類堆放,不允許不同板號重疊堆放。條件允許時應隨到隨上樓,上下對齊、對正、墊平、墊實。板的堆放高度宜不大于15層。底箱的底面應朝下放置,頂箱的頂面應朝上放置。

圖5.2.2-1 裝配箱構件吊裝圖

3、鋪設底板模板

1)根據肋梁位置,搭設底模板。底模板可在肋梁范圍搭設,底模板寬度比肋梁寬度大80mm,即保證底模板支撐裝配箱的寬度每邊不小于40mm。底模板也可以滿堂鋪設。

2)網梁樓蓋的跨度大于6m時,模板需要起拱。如圖紙無明確規定時,起拱高度按短跨尺寸的1/400考慮。

3)模板支設完成應組織相關人員進行模板分項工程驗收。

4、放裝配箱位置線

在已驗收合格的底模板上,根據施工圖紙的軸線尺寸,彈出肋梁邊線(即裝配箱外邊的位置線),以保證裝配箱準確就位。彈線前須復核工程軸線總尺寸,確認無誤后方可彈線。裝配箱暗箱位置應用紅漆做出特殊標記,防止錯放箱體。

5、粘貼密封膠條

在底模板上,按照已彈好的肋梁邊線(裝配箱外邊線)向內側偏移30mm粘貼20mm×10mm(寬×厚)規格的海綿單面膠條,要求海棉膠條高壓縮性、高彈性、和低密度。也可以粘貼15mm×5mm(寬×厚)規格的雙面膠帶。

膠條應距離裝配箱外邊線尺寸一致,并與模板粘貼牢固。粘貼松動部位需用小鐵釘釘牢。膠條可密閉模板與底箱之間的縫隙,防止裝配箱的底板與模板之間產生漏漿。裝配箱粘貼膠條示意圖見圖5.2.2-2。

圖5.2.2-2裝配箱粘貼膠條示意圖

6、安裝裝配箱底板

1)仔細對照箱型布置圖紙,按照裝配箱位置線進行底板布置。底板之間的間距由設計要求的肋梁寬度確定,裝配箱是受力構件,位置不同,箱體的厚度配筋也不同,要嚴格按照箱型布置圖進行擺放,防止錯放箱型。

2)擺放裝配箱底箱時,應按設計要求區分明箱、暗箱。明箱底箱、暗箱頂箱板厚為40~70mm,明箱頂箱、暗箱底箱板厚為80~110mm。明、暗箱板厚示意圖見圖5.2.2-3。

圖5.2.2-3 明、暗箱板厚示意圖

3)就位時慢降到位,穩定落實。箱底外邊線應與肋梁邊線吻合。

4)擺放裝配箱底板時,應保證模板上的海綿膠條粘貼牢固,且位置正確。作業人員應注意對密封膠條的保護,不得破壞膠條。

5)裝配箱與底模板之間應結合緊密,嚴禁漏漿。

7、綁扎肋梁鋼筋

1)鋼筋綁扎應按圖紙設計要求及鋼筋施工技術規范施工。雙向密肋樓板的鋼筋應由設計明確縱向和橫向底筋的上下位置,以免因底筋互相編織而無法施工;

2)進行肋梁鋼筋綁扎時,須將底板預留鋼筋與肋梁主筋連結。裝配箱預留筋與肋梁主筋構造見圖5.2.2-4。

圖5.2.2-4 裝配箱預留筋與肋梁主筋構造

3)肋梁箍筋彎折半徑應嚴格按規范規定執行,箍筋彎弧內徑滿足規范規定最小半徑即可,不應隨意加大半徑,以防肋梁主筋位移。箍筋彎折半徑做法見圖5.2.2-5。

圖5.2.2-5 肋梁箍筋彎折半徑示意圖

4)肋梁主筋及箍筋下料時須注意圖紙對鋼筋保護層厚度的要求,一般要求是:側向保護層厚8mm,上下保護層厚25mm。

5)鋼筋綁扎完成應組織相關人員進行隱蔽工程驗收。

8、安裝裝配箱側壁

在裝配箱底板上安裝裝配箱側壁,側壁應安裝在底箱的外槽上。側壁尺寸應與裝配箱尺寸相符。

9、安裝裝配箱頂箱

對照箱型布置圖紙,進行頂盒安裝,不得錯放箱型。

裝配箱網梁樓蓋施工順序見圖5.2.2-6。

圖5.2.2-6 裝配箱網梁樓蓋施工順序示意圖

10、混凝土澆筑

1)裝配箱安裝完成,應組織有關人員對裝配箱安裝進行驗收。

2)混凝土澆筑時,應提前對裝配箱壁板、箱頂側壁、箱底側壁進行灑水濕潤,防止現澆混凝土失水,影響混凝土強度。

3)混凝土根據設計要求配制,骨料選用粒徑為5~20mm的石子和中砂,并根據季節溫差選用不同類型的減水劑。

4)混凝土澆搗應垂直于主龍骨方向進行;肋梁部位采用Φ30mm或≯50mm插入式振搗器振搗,嚴禁使用振搗器振搗裝配箱的側壁,防止裝配箱因混凝土振搗產生位移。

5)混凝土澆筑完成要防止混凝土水分過早蒸發,早期宜采用塑料薄膜等覆蓋的養護方法,并按照《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB 50204—2002)的要求進行混凝土養護。

11、底模板拆除

1)模板的拆除對結構混凝土強度要求應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB 50204—2002)中4.3模板拆除的規定。

2)拆除前須提出拆模申請,并獲得批準后方可進行。

3)應遵循先支后拆,后支先拆;先拆不承重的模板,后拆承重部分的模板;自上而下,先拆側向支撐,后拆豎向支撐等原則。

4)模板工程作業組織,應遵循支模與拆模統一由一個作業班組進行作業。其好處是,支模就考慮拆模的方便和安全,拆模時,人員熟知情況,易找拆模關鍵點位,對拆模進度、安全、模板及配件的保護都有利。 

5)拆除底板模板時,應避免鋼架桿等重物對裝配箱的撞擊。

12、板底清理

1)將裝配箱板底粘貼的海綿單面膠條(雙面膠帶)清除干凈。

2)清理裝配箱底部與板底肋梁之間滲漏的混凝土砂漿,保證混凝土邊角順直,棱角分明。

5.3注意事項

5.3.1為保證海綿膠條粘貼牢固,底模板應在海綿膠貼粘貼完成后,方可涂刷脫模劑。

5.3.2海綿膠條應與模板粘貼牢固且位置正確,確保模板不漏漿。

5.3.3裝配箱明箱、暗箱位置正確,不得錯放箱型。

5.3.4裝配箱預留鋼筋與肋梁主筋的錨固應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB 50204—2002)的規定。

5.3.5不得在板上任意鑿洞,板上如需要打洞,應用機械鉆孔,并按設計要求做相應的加固處理。

6.材料與設備

    本工法采用的主要材料與機具見表6

表6  主要材料、設備

7.質量控制

7.1混凝土、鋼筋、模板施工質量標準

混凝土、鋼筋、模板施工質量標準執行《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB 50204—2002)的規定。

7. 2裝配箱構件制作施工質量標準

裝配箱構件施工質量標準執行《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB 50204—2002)的規定。

7. 3裝配箱安裝質量標準

7.3.1主控項目

1、裝配箱強度等級必須符合設計規定。

2、裝配箱鋼筋質量必須符合有關標準的規定。

3、裝配箱應嚴格按照箱型布置圖進行擺放,嚴禁錯放箱型。

7.3.2一般項目

1、網梁樓蓋的跨度大于4m時,模板應按設計要求起拱;當設計無具體要求時,起拱高度需按短跨尺寸的1/400考慮。

2、密封膠條應距離裝配箱外邊線尺寸一致,并與模板粘貼牢固,嚴禁漏漿。

3、裝配箱安裝允許偏差及檢驗方法見表7.3.2-1。

裝配箱安裝允許偏差和檢驗方法    表7.3.2-1

    4、結構混凝土拆模后裝配箱樓板的尺寸允許偏差及檢驗方法見表7.3.2-2。

裝配箱樓板允許偏差和檢驗方法    表7.3.2-2

8.安全措施

8.1樓面四周設置安全護欄及安全網,操作人員佩戴好安全帽。

8.2裝配箱模板支柱應安裝在平整、堅實的底面上,一般支柱下墊通長腳手板,用楔子楔緊。

8.3當支柱使用高度超過3.5m時,每隔2m高度用直角扣件和鋼管將支柱互相連接牢固(當采用碗扣架時,每隔1.2m設置水平拉桿)。

8.4各種裝配箱應按不同型號存放整齊,高度符合安全要求。

8.5吊裝裝配箱構件時應注意安全,構件的碼放方法正確,一次吊裝不得超過十層。

8.6裝配箱側壁安裝時應輕拿輕放,不得使用重物敲擊。

8.7箱體安裝人員應按規定穿戴勞動用品,嚴禁人員穿拖鞋進行作業。

9.環保措施

9.1施工現場成立以項目經理為組長的環境保護小組,完善各項管理制度,逐級落實責任,將組織、落實、檢查、驗收一體化、規范化、制度化。

9.2裝配箱網梁樓蓋施工中,應該做好建筑施工現場的環境管理工作,依照ISO 14000標準,根據《中華人民共和國環境保護法》,采取有效的管理措施做好環保工作。

9.3混凝土施工時,應采用低噪聲環保型振搗器,以降低城市噪聲污染。

9.4脫模劑應使用無污染環保型脫模劑。

10.效益分析

10.1工程概況

濟南軍區九分部經濟適用房工程位于濟南市文化東路,地下二層,地上十六層。地下一、二層為停車庫,一至十五層為單元式住宅,十六層閣樓為儲藏室。建筑面積17516m2,其中地下車庫面積7816m2。地下車庫頂板全部采用裝配箱網梁樓蓋結構體系,柱網尺寸主要為7.8m×7m、7.8m×5.7m,裝配箱網梁樓蓋結構厚度為450mm。

10.2效益分析

10.2.1節約投資:該工程采用裝配箱網梁樓蓋技術,主體造價480元/m2。若采用現澆井字梁樓蓋體系,工程主體造價605元/m2。裝配箱網梁樓蓋節約工程造價125元/m2。

10.2.2降低層高、增加凈空:該工程裝配箱網梁樓蓋結構厚度為450mm。若采用現澆井字梁樓蓋體系,井字梁高度需800mm。裝配箱網梁樓蓋降低了梁板結構高度,增加了使用空間。

10.2.3節約鋼材和混凝土:該工程車庫采用裝配箱網梁樓蓋技術,主體鋼材用量40kg/m2,現場混凝土澆筑量100mm/m2。若采用現澆井字梁樓蓋體系,鋼材用量65kg/m2,現場混凝土澆筑量470mm/m2。裝配箱網梁樓蓋節約鋼材46%,現場混凝土澆筑量僅為現澆井字梁樓蓋體系21%。

10.2.4節能環保:網梁樓蓋保溫隔聲性能良好,加之樓蓋減少了無效空間,降低了建筑的運行成本。網梁樓蓋所節省的鋼材、水泥均是高能耗材料。

10.2.5縮短施工工期:由于網梁樓蓋在工廠預制,減少了施工現場鋼筋、模板和混凝土的工作量。該工程車庫二層主體施工工期18d,若采用現澆井字梁樓蓋體系,主體施工工期約25d,縮短施工工期7d。


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