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《国家级施工工法》

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《国家级施工工法》

发布日期:2018-08-29 作者: 点击:

1.前言

混凝土(装配箱)网梁楼盖技术是一种新型的楼盖形式。楼盖由小型预制构件(混凝土装配箱)与现浇混凝土肋梁结合成梁板合一、具有连续箱型截面的整体,箱体与肋梁共同受力。它具有预制构件工厂化加工施工质量稳定、减少施工现场劳动强度、降低环境污染等优点,也具有现浇结构整体性好的特点。其中,装配箱由预制高强度钢筋混凝土底箱、轻质材料侧板和预制高强度钢筋混凝土顶箱组成。装配箱根据位置不同,可分为明箱和暗箱。

网梁楼盖技术发明人通过从蜂窝和机翼的构造获得启示,创造出了具有空间骨架、梁板合一、箱形断面的楼盖形式。该项技术通过几十个工程的应用,不断总结改进,逐渐形成一套完整的施工工法。

《混凝土装配箱网梁楼盖技术》于2005年7月通过了山东省建设厅鉴定委员会的科学技术成果鉴定。2005年7月荣获山东省建设厅《山东省建设新技术新产品推广证书》。

《新型组合式混凝土装配箱》2006年8月取得国家知识产权局《实用新型专利证书》,专利号:ZL2005 2 0084212.9。

2.工法特点

2.1网梁楼盖是实现大空间建筑的技术手段

网梁楼盖很容易实现大跨度、大空间。非预应力结构可实现30m的跨度,满足建筑物多功能、多用途的需要。

2.1网梁楼盖与现浇混凝土结构比较能节约大量钢材和混凝土

网梁楼盖自重轻、承载力高,其性能优于现有混凝土结构体系。其折算厚度(折算实心厚度与楼盖截面高度之比)在25%~35%之间,节约钢材30%~40%,现浇混凝土量为一般用量的三分之一。

2.3网梁楼盖技术节约用地

由于网梁楼盖减少了结构的厚度,从而降低楼层高度,减少建筑物之间的距离或增加建筑物的层数。

2.4节能环保

网梁楼盖保温隔声性能良好,加之楼盖减少了无效空间,降低了建筑的运行成本,所节省的钢材、水泥均是高能耗材料。

2.5节约投资

由于网梁楼盖技术节能、节材、节地、降低层高,顶板不用抹灰和吊顶,能直接减少工程造价。根据已完工程统计,节约造价均超过110元/m2。

2.6缩短施工工期

网梁楼盖在工厂预制,减少了施工现场钢筋、模板和混凝土的工作量,从而缩短施工工期。

2.7抗震性能好

网梁楼盖不同于一般实心板、空心板无梁楼盖,由于自重极轻且承载力极高,选择网梁楼盖的结构厚度可比无梁楼盖要高(达到宽扁梁的尺度),网梁楼盖肋梁钢筋构造形式与密肋楼盖相同而与无梁楼盖差别较大,其变形与受力形态与无梁楼盖有较大差别。与同济大学、上海交通大学联合进行的高层(9层、36m高,11.5m×12.5m柱网,无剪力墙)网梁楼盖动力试验研究结果表明,网梁楼盖具有良好的抗震性能。

2.8整体性好

网梁楼盖通过一系列的构造措施,保证了网梁楼盖具有很好的整体性,多次的试验充分证明了这一点,主要表现在以下现象:

2.8.1早中期受拉区裂缝并不出现在装配箱与后浇肋梁的结合部位,极限破坏时结合部位的裂缝宽度也小于其他部位的裂缝宽度。

2.8.2肋梁受拉筋与相应部位装配箱内受拉筋的应变值始终保持一致,结合部位剪应力方向直到构件破坏也没有发现有错动现象。

3.适用范围

网梁楼盖技术适用于各类多层高层建筑,如商场、多层仓库、多层厂房、大会议厅、图书馆、地下车库、教学楼、电视演播厅、写字楼、办公楼、小型体育馆等较大跨度的建筑。

4.工艺原理

4.1网梁楼盖的基本构造

4.1.1网梁楼盖是箱形截面的密肋楼盖,由预制叠合构件“装配箱”与后浇肋梁连接成梁板合一的整体。装配箱由预制高强度钢筋混凝土顶板、轻质材料侧壁和预制高强度钢筋混凝土底板组成。肋梁采用普通混凝土现浇而成,与装配箱结合成整体楼盖。网梁楼盖基本构造见图4-1,4-2。

4.1.2网梁楼盖体系具有底部平整、大空腔蜂窝构造、空间受力的特性。网梁楼盖不属于现浇空心板楼盖,它的基本受力单元是大翼缘箱形肋梁。装配箱是由复合混凝土制作的中空箱体,箱体参与结构整体受力,同时又起到肋梁模板的作用。

4.2装配箱的基本形

4.2.1装配箱的高度在180~1400mm内任意调整,可根据不同情况进行选择。

4.2.2装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装配箱侧壁为薄壁,厚度为8~12mm。

4.2.4装配箱顶板、底板厚度可按结构不同部位进行调整,顶板Z小厚度为15mm,底板Z小厚度为25mm。

4.3装配箱网梁楼盖结构设计方法

4.3.1网梁楼盖结构设计的基本假定

网梁楼盖结构设计有一个基本假定就是整体性假定,即网梁楼盖应按整体楼盖进行计算。网梁楼盖整体性好,表现在几个方面。

1、试验结果表明,早中期裂缝不会出现在预制与现浇的结合部位。

2、试验数据显示,装配箱与后浇肋梁能够协调变形共同受力。(装配箱混凝土与钢筋的应变与后浇肋梁混凝土与钢筋的应变是同步变化的。)

3、大量的工程调查结果表明,网梁楼盖可有效减少混凝土裂缝,在同一工程中全现浇部分的收缩裂缝明显多于网梁楼盖的收缩裂缝。

4.3.2网梁楼盖力学模型

网梁楼盖具有板梁合一的结构特性。按普通梁板体系的荷载和内力传力过程是: 板传给梁,梁传给柱或墙。一般的实心板厚度都比较薄,梁就作为板的支撑。但是网梁楼盖的厚度一般都比较大(完成的工程Z厚达到了1200mm),与边梁的截面高度相差不大,但宽度却比边梁大很多,因此边梁对网梁楼盖的支撑作用不明显,网梁楼盖的内力很大一部分是直接传给柱。(计算分析和实测数据证实这一规律)。网梁楼盖与边梁是协调变形共同受力的关系。这一点与杆系结构方法的结果有很大不同。

网梁楼盖力学模型就是一个具有连续箱形截面的板。但是网梁楼盖与无梁楼盖又有很大的不同,主要有两方面:

1、网梁楼盖比较厚,其厚度介于梁、板之间,接近于宽扁梁的尺度(因大空腔,可以做厚)。

2、网梁楼盖中有密布的肋梁,不同于无梁楼盖的板式配筋。

因此,网梁楼盖的抗侧移动能力和结构延性比无梁楼盖好得多。

下图是用有限元方法计算的网梁楼盖内力图Mx。

网梁楼盖内力图Mx


4.3.3网梁楼盖的计算方法

1、有限元计算方法

根据网梁楼盖的结构特点和受力特性,计算网梁楼盖Z好是用有限元方法进行设计。网梁楼盖的力学计算单元是箱形截面的板单元。目前,用有限元方法计算逐渐普及了。有限元软件处理的力学模型更加接近实际结构。

1)板单元中实心部分和空心部分可分别输入。

2)可对同时具有梁、板、柱、墙、壳、索、膜、块体等力学单元的结构进行结构计算。

3)计算单元划分可以非常精细,用个人电脑处理几十万个单元的结构是非常简单的问题。

因此推荐采用有限元方法计算网梁楼盖。用有限元方法计算网梁楼盖时的几个问题:

1)计算网梁楼盖的板单元划分大小一般不宜大于0.5米。考虑实际工程,也没必要划分太细,一般不宜小于0.1米。

2)进行裂缝宽度计算时,应注意肋梁配筋与装配箱内配筋要匹配。

2、杆系结构计算方法

把网梁楼盖人为进行板带划分后再用等代梁计算也是规范给出的方法,比较规则的结构可以用此方法。具体计算规则按相关规范和手册即可。

3、等代梁确定问题

工程中有时只有一小部分或局部使用网梁楼盖,为了加快设计,仍使用杆系结构设计方法。此时对网梁楼盖部分需用等代梁方法进行整体结构分析。确定等代梁的原则就是:

1)等代梁与网梁楼盖的柱端弯矩相等。

2)等代梁与网梁楼盖的结构总重量相等。

4.3.4其他说明

网梁楼盖材料选用和构造方法均满足设计规范的要,因此构件计算完全按现行规范进行。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程见图5.1

图5.1  装配箱施工工艺流程

5.2操作要点

5.2.1装配箱构件制作

1、网梁楼盖是专利技术,装配箱构件应授权委托具有混凝土建筑预制构件施工资质的企业负责加工。

2、装配箱预制构件的施工质量应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)的规定。

5.2.2混凝土装配箱网梁楼盖施工

1、施工准备

1)装配箱预制构件进场检验:检查产品出厂合格证书、试验报告。检查装配箱的表面质量,检查有无裂缝、缺损,凡不符合质量要求的不得使用。并按设计图纸核对装配箱的型号和规格。

2)检查墙体或柱标高及轴线。墙体或柱的钢筋办完隐、预检。

2、装配箱构件的吊装

1)装配箱构件原子施工现场后应使用塔吊等起重设备进行吊装。起重设备Z大幅度的起重荷载应不小于10KN。

2)使用装配箱构件专用吊装工具进行吊装。将短钢管置于板底,钢管距板外边100mm,用吊环将钢管套住,垂直起吊。开始起吊、落地时应缓慢进行,并派专人指挥。装配箱构件吊装见图5.2.2-1。

3)装配箱的堆放及场地要求。堆放场地应事先抄平、整实。装配箱应按照不同型号、规格分类堆放,不允许不同板号重叠堆放。条件允许时应随到随上楼,上下对齐、对正、垫平、垫实。板的堆放高度宜不大于15层。底箱的底面应朝下放置,顶箱的顶面应朝上放置。

图5.2.2-1 装配箱构件吊装图

3、铺设底板模板

1)根据肋梁位置,搭设底模板。底模板可在肋梁范围搭设,底模板宽度比肋梁宽度大80mm,即保证底模板支撑装配箱的宽度每边不小于40mm。底模板也可以满堂铺设。

2)网梁楼盖的跨度大于6m时,模板需要起拱。如图纸无明确规定时,起拱高度按短跨尺寸的1/400考虑。

3)模板支设完成应组织相关人员进行模板分项工程验收。

4、放装配箱位置线

在已验收合格的底模板上,根据施工图纸的轴线尺寸,弹出肋梁边线(即装配箱外边的位置线),以保证装配箱准确就位。弹线前须复核工程轴线总尺寸,确认无误后方可弹线。装配箱暗箱位置应用红漆做出特殊标记,防止错放箱体。

5、粘贴密封胶条

在底模板上,按照已弹好的肋梁边线(装配箱外边线)向内侧偏移30mm粘贴20mm×10mm(宽×厚)规格的海绵单面胶条,要求海棉胶条高压缩性、高弹性、和低密度。也可以粘贴15mm×5mm(宽×厚)规格的双面胶带。

胶条应距离装配箱外边线尺寸一致,并与模板粘贴牢固。粘贴松动部位需用小铁钉钉牢。胶条可密闭模板与底箱之间的缝隙,防止装配箱的底板与模板之间产生漏浆。装配箱粘贴胶条示意图见图5.2.2-2。

图5.2.2-2装配箱粘贴胶条示意图

6、安装装配箱底板

1)仔细对照箱型布置图纸,按照装配箱位置线进行底板布置。底板之间的间距由设计要求的肋梁宽度确定,装配箱是受力构件,位置不同,箱体的厚度配筋也不同,要严格按照箱型布置图进行摆放,防止错放箱型。

2)摆放装配箱底箱时,应按设计要求区分明箱、暗箱。明箱底箱、暗箱顶箱板厚为40~70mm,明箱顶箱、暗箱底箱板厚为80~110mm。明、暗箱板厚示意图见图5.2.2-3。

图5.2.2-3 明、暗箱板厚示意图

3)就位时慢降到位,稳定落实。箱底外边线应与肋梁边线吻合。

4)摆放装配箱底板时,应保证模板上的海绵胶条粘贴牢固,且位置正确。作业人员应注意对密封胶条的保护,不得破坏胶条。

5)装配箱与底模板之间应结合紧密,严禁漏浆。

7、绑扎肋梁钢筋

1)钢筋绑扎应按图纸设计要求及钢筋施工技术规范施工。双向密肋楼板的钢筋应由设计明确纵向和横向底筋的上下位置,以免因底筋互相编织而无法施工;

2)进行肋梁钢筋绑扎时,须将底板预留钢筋与肋梁主筋连结。装配箱预留筋与肋梁主筋构造见图5.2.2-4。

图5.2.2-4 装配箱预留筋与肋梁主筋构造

3)肋梁箍筋弯折半径应严格按规范规定执行,箍筋弯弧内径满足规范规定Z小半径即可,不应随意加大半径,以防肋梁主筋位移。箍筋弯折半径做法见图5.2.2-5。

图5.2.2-5 肋梁箍筋弯折半径示意图

4)肋梁主筋及箍筋下料时须注意图纸对钢筋保护层厚度的要求,一般要求是:侧向保护层厚8mm,上下保护层厚25mm。

5)钢筋绑扎完成应组织相关人员进行隐蔽工程验收。

8、安装装配箱侧壁

在装配箱底板上安装装配箱侧壁,侧壁应安装在底箱的外槽上。侧壁尺寸应与装配箱尺寸相符。

9、安装装配箱顶箱

对照箱型布置图纸,进行顶盒安装,不得错放箱型。

装配箱网梁楼盖施工顺序见图5.2.2-6。

图5.2.2-6 装配箱网梁楼盖施工顺序示意图

10、混凝土浇筑

1)装配箱安装完成,应组织有关人员对装配箱安装进行验收。

2)混凝土浇筑时,应提前对装配箱壁板、箱顶侧壁、箱底侧壁进行洒水湿润,防止现浇混凝土失水,影响混凝土强度。

3)混凝土根据设计要求配制,骨料选用粒径为5~20mm的石子和中砂,并根据季节温差选用不同类型的减水剂。

4)混凝土浇捣应垂直于主龙骨方向进行;肋梁部位采用Φ30mm或≯50mm插入式振捣器振捣,严禁使用振捣器振捣装配箱的侧壁,防止装配箱因混凝土振捣产生位移。

5)混凝土浇筑完成要防止混凝土水分过早蒸发,早期宜采用塑料薄膜等覆盖的养护方法,并按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)的要求进行混凝土养护。

11、底模板拆除

1)模板的拆除对结构混凝土强度要求应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)中4.3模板拆除的规定。

2)拆除前须提出拆模申请,并获得批准后方可进行。

3)应遵循先支后拆,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,先拆侧向支撑,后拆竖向支撑等原则。

4)模板工程作业组织,应遵循支模与拆模统一由一个作业班组进行作业。其好处是,支模就考虑拆模的方便和安全,拆模时,人员熟知情况,易找拆模关键点位,对拆模进度、安全、模板及配件的保护都有利。 

5)拆除底板模板时,应避免钢架杆等重物对装配箱的撞击。

12、板底清理

1)将装配箱板底粘贴的海绵单面胶条(双面胶带)清除干净。

2)清理装配箱底部与板底肋梁之间渗漏的混凝土砂浆,保证混凝土边角顺直,棱角分明。

5.3注意事项

5.3.1为保证海绵胶条粘贴牢固,底模板应在海绵胶贴粘贴完成后,方可涂刷脱模剂。

5.3.2海绵胶条应与模板粘贴牢固且位置正确,确保模板不漏浆。

5.3.3装配箱明箱、暗箱位置正确,不得错放箱型。

5.3.4装配箱预留钢筋与肋梁主筋的锚固应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)的规定。

5.3.5不得在板上任意凿洞,板上如需要打洞,应用机械钻孔,并按设计要求做相应的加固处理。

6.材料与设备

    本工法采用的主要材料与机具见表6

表6  主要材料、设备

7.质量控制

7.1混凝土、钢筋、模板施工质量标准

混凝土、钢筋、模板施工质量标准执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)的规定。

7. 2装配箱构件制作施工质量标准

装配箱构件施工质量标准执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)的规定。

7. 3装配箱安装质量标准

7.3.1主控项目

1、装配箱强度等级必须符合设计规定。

2、装配箱钢筋质量必须符合有关标准的规定。

3、装配箱应严格按照箱型布置图进行摆放,严禁错放箱型。

7.3.2一般项目

1、网梁楼盖的跨度大于4m时,模板应按设计要求起拱;当设计无具体要求时,起拱高度需按短跨尺寸的1/400考虑。

2、密封胶条应距离装配箱外边线尺寸一致,并与模板粘贴牢固,严禁漏浆。

3、装配箱安装允许偏差及检验方法见表7.3.2-1。

装配箱安装允许偏差和检验方法    表7.3.2-1

    4、结构混凝土拆模后装配箱楼板的尺寸允许偏差及检验方法见表7.3.2-2。

装配箱楼板允许偏差和检验方法    表7.3.2-2

8.安全措施

8.1楼面四周设置安全护栏及安全网,操作人员佩戴好安全帽。

8.2装配箱模板支柱应安装在平整、坚实的底面上,一般支柱下垫通长脚手板,用楔子楔紧。

8.3当支柱使用高度超过3.5m时,每隔2m高度用直角扣件和钢管将支柱互相连接牢固(当采用碗扣架时,每隔1.2m设置水平拉杆)。

8.4各种装配箱应按不同型号存放整齐,高度符合安全要求。

8.5吊装装配箱构件时应注意安全,构件的码放方法正确,一次吊装不得超过十层。

8.6装配箱侧壁安装时应轻拿轻放,不得使用重物敲击。

8.7箱体安装人员应按规定穿戴劳动用品,严禁人员穿拖鞋进行作业。

9.环保措施

9.1施工现场成立以项目经理为组长的环境保护小组,完善各项管理制度,逐级落实责任,将组织、落实、检查、验收一体化、规范化、制度化。

9.2装配箱网梁楼盖施工中,应该做好建筑施工现场的环境管理工作,依照ISO 14000标准,根据《中华人民共和国环境保护法》,采取有效的管理措施做好环保工作。

9.3混凝土施工时,应采用低噪声环保型振捣器,以降低城市噪声污染。

9.4脱模剂应使用无污染环保型脱模剂。

10.效益分析

10.1工程概况

济南军区九分部经济适用房工程位于济南市文化东路,地下二层,地上十六层。地下一、二层为停车库,一至十五层为单元式住宅,十六层阁楼为储藏室。建筑面积17516m2,其中地下车库面积7816m2。地下车库顶板全部采用装配箱网梁楼盖结构体系,柱网尺寸主要为7.8m×7m、7.8m×5.7m,装配箱网梁楼盖结构厚度为450mm。

10.2效益分析

10.2.1节约投资:该工程采用装配箱网梁楼盖技术,主体造价480元/m2。若采用现浇井字梁楼盖体系,工程主体造价605元/m2。装配箱网梁楼盖节约工程造价125元/m2。

10.2.2降低层高、增加净空:该工程装配箱网梁楼盖结构厚度为450mm。若采用现浇井字梁楼盖体系,井字梁高度需800mm。装配箱网梁楼盖降低了梁板结构高度,增加了使用空间。

10.2.3节约钢材和混凝土:该工程车库采用装配箱网梁楼盖技术,主体钢材用量40kg/m2,现场混凝土浇筑量100mm/m2。若采用现浇井字梁楼盖体系,钢材用量65kg/m2,现场混凝土浇筑量470mm/m2。装配箱网梁楼盖节约钢材46%,现场混凝土浇筑量仅为现浇井字梁楼盖体系21%。

10.2.4节能环保:网梁楼盖保温隔声性能良好,加之楼盖减少了无效空间,降低了建筑的运行成本。网梁楼盖所节省的钢材、水泥均是高能耗材料。

10.2.5缩短施工工期:由于网梁楼盖在工厂预制,减少了施工现场钢筋、模板和混凝土的工作量。该工程车库二层主体施工工期18d,若采用现浇井字梁楼盖体系,主体施工工期约25d,缩短施工工期7d。


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