CN103635643B - 高层钢结构建筑钢筋砼筒体的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种高层钢结构建筑钢筋砼筒体的施工方法，其采用内支外爬的施工方法，筒体外侧采用液压互爬式附着升降脚手架爬模系统（100），兼具外侧墙板机械化支模和外架防护功能，筒体内侧除根据进度需求留设适当结构后做外，梁板墙均采用钢管支架支模，大大降低架体、模板在高空反复拆搭的工作量，由于架体自带支模系统，可机械化合模、拆模，减少了高空支模、拆模的风险。

Description

高层钢结构建筑钢筋砼筒体的施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工领域，特别涉及高层钢结构建筑钢筋砼筒体的施工方法。

背景技术

目前常见的高层钢结构体系通常是钢框架核心筒形式，即：以钢管混凝土柱、钢梁组成结构框架，以压型钢板-混凝土组合楼板、自承式楼板、钢筋混凝土楼板作为楼盖系统，以钢筋混凝土核心筒作为增强建筑物水平刚度的结构单元。对该类结构体系成套施工技术的深入研究和总结，可以为工程建设的安全、优质、高速提供有力的技术支撑。

常规的高层钢结构建筑钢筋砼筒体施工方法筒体外侧采用钢管扣件式悬挑脚手架防护，内侧采用钢管扣件式支模架结构，存在明显的高空搭拆作业风险大、外墙支模体系不稳定造成的墙板成型质量差、材料周转频繁造成运输压力大等缺陷。

目前高层钢结构建筑钢筋砼筒体施工主要采用筒体外侧钢管扣件式悬挑脚手架防护，内侧钢管扣件式支模架结构的方法。通常做法为先预埋悬挑型钢，搭设悬挑脚手架，绑扎筒体剪力墙钢筋，搭设筒体内侧的梁板支模架与内侧墙板模板支设，再利用悬挑架支设筒体外侧墙板模板，最后绑扎筒体梁板结构钢筋与浇捣混凝土。采用的常规方法存在如下缺陷：

1、常规筒体施工方法采用钢管扣件式悬挑脚手架防护，脚手架须反复高空搭拆，高空作业安全风险大，且材料垂直运输压力大，特别是外围采用钢管柱+钢梁+压型钢板组合楼板结构，钢结构构件吊装与材料垂直运输存在较多冲突。

2、常规筒体施工方法的筒体外墙模板采用脚手架上散拼支设钢管扣件式模板结构，存在稳定性差，筒体墙面成型质量差得缺点。

3、常规筒体施工方法的筒体外墙用模板、钢管材料部分均堆放在悬挑脚手架上，容易造成超载，脚手架失稳等事故，安全风险较大。

4、常规筒体施工方法外墙模板、悬挑脚手架钢管等材料拆除后采用塔吊吊落至地面，待再次封模或搭设时再吊运至工作楼面，造成材料垂直运输压力大，影响施工进度。

5、常规筒体施工方法，材料的周转、垂直运输麻烦，施工进度较慢。

因此，迫切需要寻找一种高层钢筋混凝土核心筒施工安全、优质、快速的施工方法。

发明内容

为了克服现有钢筋混凝土核心筒施工方法的上述缺陷，本发明提供了一种高层钢结构建筑钢筋砼筒体的施工方法，不仅能够确保施工安全与工程质量，而且施工速度较快。

本发明的技术方案为：

一种高层钢结构建筑钢筋砼筒体的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

⑴ 布置液压互爬式附着升降脚手架爬模系统，所述爬模系统包括附着装置、H型导轨、架体、大模板支撑系统、大模板移动台车、爬升机构、电控液压升降系统、防倾覆和防坠落装置以及安全防护系统；

⑵ 制作所述筒体的外墙钢背楞胶合板大模板；

⑶ 在所述筒体外侧安装所述爬模系统；

⑷ 绑扎所述筒体的墙板钢筋；

⑸ 安装所述筒体的墙板内侧模板和梁板模板，所述墙板内侧模板具有背楞；

⑹ 所述爬模系统在所述筒体外侧爬升，安装所述筒体的墙板外侧模板，墙板内外侧模板合模，其中所述筒体的墙板外侧模板即为所述外墙钢背楞胶合板大模板；

⑺ 绑扎所述梁板的钢筋；

⑻ 所述筒体墙板和梁板的混凝土浇捣与养护；

所述爬模系统直线布置时两相邻机位跨度不大于6m，折线或曲线布置时两相邻机位跨度不大于5.4m；所述架体为整体式或组装式，当所述架体为整体式时，所述架体的悬挑长度小于架体跨度的一半，并且不能大于3m，当所述架体为组装式时，所述架体的悬挑长度不大于跨度的1/4，所述架体的总高度为16米，满足3.5～4个标准层的围护及施工要求；

步骤2中的外墙钢背楞胶合板大模板由10号槽钢与100×100方木做背楞覆盖915×1830×18胶合板制作而成，所述大模板之间的拼缝处钉压48×70方木；

在步骤3中，采用所述附着装置将所述爬模系统的H型导轨和架体安装于所述筒体的墙板上从而完成所述爬模系统的安装，所述附着装置包括预埋钢套管、穿墙螺栓和附墙装置，用附着装置安装所述爬模系统架体的步骤为：在欲将所述爬模系统安装于所述筒体的某层时，在绑扎该层的墙板或梁板钢筋时在结构楼板下600mm位置预埋Φ60×2.5的钢套管，钢套管内采用泡沫填充，两端用胶带封闭，钢套管长度与预埋位置墙板厚度相同，当该层土建结构完成后，待混凝土抗压强度达到10Mpa以上时，在预埋套管处安装M48穿墙螺栓，穿墙螺栓内侧通过螺母固定于筒体墙板，穿墙螺栓外侧通过螺母与附墙装置固定，所述爬模系统的H型导轨和架体通过所述附墙装置固定于该层的筒体墙板外侧；

步骤4中的墙板钢筋绑扎是以所述爬模系统的架体作为操作架进行绑扎作业的；

步骤5中的墙板内侧模板和梁板模板的支撑结构是采用钢管扣件式脚手架搭设的，所述墙板内侧模板和梁板模板均采用胶合板；

步骤6具体是：当下面一层的筒体外墙混凝土强度达到脱模要求并且抗压强度达到10Mpa以上后，通过移动所述爬模系统的大模板移动台车将所述墙板外侧模板从该层水平退出，并在该层预埋钢套管位置处安装穿墙螺栓和附墙装置，然后操作电控液压升降系统，将H型导轨从更下面一层爬升到该层，并与该层的附墙装置固定，然后再操作电控液压升降系统，将架体通过爬升机构沿H型导轨也向上爬升一层并与所述附墙装置固定，所述墙板外侧模板相应从下面一层上升到已绑扎好钢筋的上面一层，移动大模板移动台车使所述墙板外侧模板向墙板水平移动，当移动到指定位置时完成墙板内、外侧模板的合模，合模时，所述外墙钢背楞胶合板大模板采用φ12穿墙螺栓与所述筒体的墙板内侧模板的背楞连接固定；

步骤7中的筒体梁板钢筋绑扎时是以所述爬模系统的架体作为四周防护架进行作业的。

本发明方法为内支外爬的高层钢筋混凝土核心筒结构施工方法，筒体外侧采用爬模设备兼具外侧墙板机械化支模和外架防护功能，筒体内侧除根据进度需求留设适当结构后做外，梁板墙均采用钢管支架支模，由此形成“内支外爬”施工方法。内支外爬的工法在筒体外侧采用爬模系统，一次安装和防护完成后可直接爬升到顶，有效地避免了常规挑架方法需多次翻搭的高空作业和坠落风险。且内支外爬的工法将筒体外侧机械化爬模工艺与内侧支架支模成熟工艺结合，施工进度可达3～5天/层（标准层）、5～7天/层（非标准层），而且结构质量水平优于常规工艺。筒体施工中成型大模板与外架结合整体爬升，有效地减少模板、钢管等周转材料的高空吊运和拆装工作量，缓解与钢结构吊装间存在的塔吊使用矛盾。筒体外侧模板采用自制钢框背楞木质面板大模板，除面板外，钢框在不同筒体可经改装后周转使用，与常规全钢大模板相比，自重显著减小，并可有效降低成本。

本发明采用内支外爬的施工方法，解决了现有技术中存在的施工难题，克服了通常施工防范的各种隐患，具有很大的技术优势，确保施工安全，加快施工速度。适用于高层钢筋混凝土核心筒结构施工。

本发明具有以下技术效果：

①   高空作业安全；

②   模板体系稳定，结构成型质量好；

③   减少了材料垂直运输次数，机械设备使用更合理；

④   安全、有效地加快了施工进度；

⑤   型钢钢背楞大模板的轻便周转使用与钢管扣件的少量投入使经济效益明显。

为进一步说明本发明的结构特点和效果，以下结合附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是附着装置示意图。

图2是钢背楞胶合板大模板立面示意图。

图3是安装有所述爬模系统的筒体立面示意图。

图4是绑扎好筒体的墙板钢筋后的立面示意图。

图5是安装好筒体的墙板内侧模板和梁板模板后的立面示意图。

图6是所述爬模系统向上爬升一层后筒体的墙板内、外侧模板合模后的示意图。

图7是绑扎好梁板钢筋后的立面示意图。

图8是浇注好墙板和梁板混凝土后的立面示意图。

具体实施方式

如图1-图3所示，一种高层钢结构建筑钢筋砼筒体的施工方法具体包括以下步骤：

⑴布置液压互爬式附着升降脚手架爬模系统100，所述爬模系统包括附着装置、H型导轨、架体、大模板支撑系统、大模板移动台车、爬升机构、电控液压升降系统、防倾覆和防坠落装置以及安全防护系统。架体布置时应注意机位布置要满足每块外墙大模板施工要求,保证每块外墙大模板都有相应独立的支撑系统和爬升机构。所述爬模系统直线布置时两相邻机位跨度不大于6m，折线或曲线布置时两相邻机位跨度不大于5.4m；所述架体为整体式或组装式，当所述架体为整体式时，所述架体的悬挑长度小于架体跨度的一半，并且不能大于3m，当所述架体为组装式时，所述架体的悬挑长度不大于跨度的1/4，所述架体的总高度为16米，满足3.5～4个标准层的围护及施工要求。同时，要使架体的荷载不能超过液压升降系统的顶升能力。每个机位的预埋位置优先考虑采用穿墙螺杆的型式，应避开劲性钢柱、钢梁、钉子墙、楼梯处等厚度大于标准墙体厚度的和不能穿透的位置，如不能避开应选用特殊预埋爬锥。

⑵ 核心筒外墙钢背楞胶合板大模板设计、制作，外墙钢背楞胶合板大模板由10号槽钢1与100×100方木2做背楞覆盖915×1830×18胶合板3制作而成，所述大模板之间的拼缝处钉压48×70方木4，钢背楞胶合板大模板制作完成后，用塔吊或其它吊装设备整体吊装至附着式升降脚手架模板支撑架上，所述外墙钢背楞胶合板大模板采用φ12穿墙螺栓与所述筒体的墙板内侧模板的背楞连接固定。具有自重轻、结构整体性能好、墙面平整、模板周转快、一次投资省、劳动强度轻、操作简单、施工方便等优点。

在高层钢筋混凝土核心筒结构外墙板上使用，钢背楞胶合板大模板可与外侧附着式升降脚手架配合使用，形成爬模系统。钢背楞胶合板大模板固定在附着式升降脚手架模板支架上，附着式升降脚手架的模板支架可前后移动，向前移动合模并提供外侧模板的斜撑，向后移动则退模，附着式升降脚手架带模板上升。这样配合使用大模板无需落地，减少了模板的转运，提高了工作效率，有效的加快了施工工期。

⑶ 筒体外侧爬模系统安装，采用所述附着装置将所述爬模系统的H型导轨和架体安装于所述筒体的墙板5上从而完成所述爬模系统的安装，所述附着装置包括预埋钢套管6、穿墙螺栓7和附墙装置8，用附着装置安装所述爬模系统架体的步骤为：在欲将所述爬模系统安装于所述筒体的某层时，在绑扎该层的墙板或梁板钢筋时在结构楼板下600mm位置预埋Φ60×2.5的钢套管，钢套管内采用泡沫填充，两端用胶带封闭，钢套管长度与预埋位置墙板厚度相同，当该层土建结构完成后，待混凝土抗压强度达到10Mpa以上时，在预埋套管处安装M48穿墙螺栓，穿墙螺栓内侧通过螺母固定于筒体墙板，穿墙螺栓旋紧后两端必须露出3扣螺杆以上，穿墙螺栓外侧通过螺母与附墙装置固定，所述爬模系统的H型导轨和架体通过所述附墙装置固定于该层的筒体墙板外侧，安装流程还包括：架体地面组装、架体整体吊装、铺脚手板、挂护网、安装电控液压装置。

爬模系统组装、吊装：在出厂前将主承力架体、H型导轨及上下爬升箱、大模板移动台车、防倾装置、防坠落装置组装在一起，现场用塔吊吊至附着装置内，并插上防倾插板，将主承力架体下部的调节支腿靠近结构墙体外立面，使架体保持垂直。架体的整体垂直度应小于3‰，不大于50mm。

当主承力架体都组装完毕后，组装两主承力架体之间的水平梁架，用M12×35的螺栓连接在主承力架体两端。在水平梁架与悬挑梁架上下腹杆相应位置采用Φ48×3.5钢管与钢管扣件搭设横向与纵向杆件，提高每组架体的稳定性。

铺设第三、四步脚手板及挡脚板。在每组架体模板操作平台中间位置预留上下通道700㎜×700㎜洞口，并在洞口位置采用翻板封闭，避免人员与物件坠落。

为解决施工人员上下楼层的问题，可以在架体每步预留上下通道洞口处，安装由脚手管或钢筋焊接成型的爬梯。为了安全起见，每步之间爬梯必须相互交错成“之”字安装，并且设置扶手。

在地面将模板支撑体系组装完毕，整体对其进行吊装。采用Φ48×3.5钢管与钢管扣件在相应位置搭设横向与纵向杆件，提高每组架体的稳定性。

铺上第五、六、七步脚手架（土建施工层）的脚手板与挡脚板，步距在1.8m，在竖向支撑架中间位置与土建结构作刚性拉结。

在地面将爬模架挂架体系组装完毕，整体对其进行吊装。

安装挂架，通过销轴与主承力架下部连接，采用Φ48×3.5钢管与钢管扣件在相应位置搭设横向与纵向杆件，提高每组架体的稳定性。

⑷ 核心筒墙体钢筋9绑扎，钢筋绑扎顺序：在墙体和顶板结构施工时，先进行竖向构件柱和墙体钢筋的绑扎，在顶板满堂脚手架搭设及梁板模板支设完毕后，即可绑扎顶板的梁板钢筋。剪力墙先扎定位筋，再套线分档逐个绑扎，除外围两行钢筋交点全绑扎外，中间部分可采用交错绑扎。剪力墙钢筋网间须设φ8拉结筋，按梅花形排列，并且拉结筋必须勾住外部受力主筋。当剪力墙水平筋与暗柱锚接时必须注意各筋设置方位。

⑸ 筒体墙板内侧模板10、梁板模板11设计安装，核心筒体墙板内侧模板工程安装采用竹木胶合板+纵横钢管钉压的方法进行现场拼装，在模板拼缝位置钉压一根48×70方木，保证拼缝密实、平整。内侧模板与外侧模板采用穿墙螺杆连接。对于梁板模板的支设，模板支撑架12的立杆纵距不超过1m，横向间距不超过1m，梁底长钢管不得在立杆中间采用接扣对接，以防浇筑砼时造成梁下沉。模板支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置。高于4m的模板支架，其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。核心筒采用梁板与墙一同浇捣，因此模板的施工顺序应为：墙模板加固→铺放梁底→梁侧板→梁柱节点→平台板。这样不但可以保证梁柱的轴线位置准确，还可以保证梁柱节点的拼装质量，绝不可先铺梁板模板，再封墙板模，最后拼装梁柱节点。

⑹ 筒体外侧爬模系统爬升、合模； 当下面一层的筒体外墙混凝土强度达到脱模要求并且抗压强度达到10Mpa以上后，通过移动所述爬模系统的大模板移动台车将所述墙板外侧模板13从该层水平退出，并在该层预埋钢套管位置处安装穿墙螺栓和附墙装置，然后操作电控液压升降系统，将H型导轨从更下面一层爬升到该层，并与该层的附墙装置固定，然后再操作电控液压升降系统，将架体通过爬升机构沿H型导轨也向上爬升一层并与所述附墙装置固定，所述墙板外侧模板相应从下面一层上升到已绑扎好钢筋的上面一层，移动大模板移动台车使所述墙板外侧模板向墙板水平移动，当移动到指定位置时完成墙板内、外侧模板的合模，合模时，所述外墙钢背楞胶合板大模板采用φ12穿墙螺栓与所述筒体的墙板内侧模板的背楞连接固定。

⑺ 筒体梁板钢筋14绑扎；梁板钢筋先绑扎定位钢筋，在上面画线分档后，逐个绑扎板的受力筋和构造筋。板筋在施工时易踩蹋变形，为了防止钢筋在施工过程中位移，板筋须设置撑脚和砼垫块，撑脚间距2.5m，钢筋绑扎要整齐。梁钢筋绑扎时先放主受力筋，再放次梁受力筋和架立筋，在上面画线分档，再绑扎箍筋。钢筋的接头和锚固长度应符合设计和规范要求，接头位置应按规范要求相互错开。

⑻ 核心筒混凝土15浇捣与养护；梁、板砼浇筑：浇筑梁板时应注意勿踩踏上部钢筋；浇筑前应设马凳搭设人行通道和操作平台，严禁直接踩踏钢筋。通道随打随拆。振捣器须振实，随打随压光。砼浇捣方向应按平行于次梁方向推进，连续进行，间歇时间控制在两小时之内。墙板砼浇筑：剪力墙一次浇筑至顶，振捣时严格执行“快插慢拔”的原则。每一个振点一般振捣时间为20—30秒，用高频振捣器时，振捣时间不少于10秒，但应视砼表面呈水平不再显著下沉，不再出现气泡，表面泛出灰浆为准。混凝土的养护：混凝土在浇注12h内应进行浇水养护。对柱墙竖向混凝土，拆模后用麻袋进行外包浇水养护，对梁板等水平结构的混凝土进行保水养护，同时在梁板底面用喷管向上喷水养护。

在本高层钢结构建筑钢筋砼筒体施工方法的施工过程中，应注意质量安全控制，详细描述如下：

模板系统制作时，必须严格按模板翻样图要求进行加工，必须加强验收环节，进行预拼装工序以确保模板就位前的平整度和刚度，所有的定型模板都必须分区域进行分别编号，加以区别，更有利于模板的安拆工作快速、便捷的进行。为了避免砼墙体接茬处外鼓，侧模须用水平支撑对顶牢固，在模板上口安放50×50对撑木条，在其下口及穿墙螺杆上焊限位。

墙面模板应拼装平整，墙与墙之间用剪刀撑顶牢，墙身对拉螺栓严格按施工方案设置，并拧紧螺母，确保不爆模。砼浇筑高度应控制在允许范围内。

梁、板混凝土浇捣时，必须严格控制好平台混凝土的面标高及平台板厚度，平台面按双向间距1500mm范围由关砌统一抄平的平台面标高控制标记，由收头的人员用2m长括尺按控制标志括拍平整，并随混凝土的干硬速度情况，用细木蟹打磨两遍，确保平台板混凝土的收头质量，最后视季节气候条件，及时做好养护措施。

液压互爬式附着升降手脚架爬模系统安装后的扣件螺栓必须切实拧紧，不得有松动、滑移，开口处的最小距离不小于5mm。

爬模爬架工程的施工负责人，必须按爬模爬架施工方案的要求，拟定书面操作要求，向班组进行技术交底和安全技术交底，班组必须严格按操作要求和安全技术交底施工。爬模爬架搭好后，要派专人管理，未经安全部门同意，不得改动。

外脚手架实行外立面用密目安全立网和底层兜底全封闭。外挂安全网要与架子拉平，网边系牢，两网接头严密，不准随风飘。

架体上不准有任何活动材料，如扣件、废脚手板、活动钢管、钢筋、小钢模等。

应设专人负责对爬模爬架进行经常检查和维护。检查维护项目如下：

1各主节点处诸杆件安装，卸荷斜拉杆等的构造是否符合施工规范要求；

2扣件螺栓是否松动；

3脚手架立杆的垂直度允许偏差不得在于高度的1/200,且不大于70mm。

4安全防护措施是否符合要求。

在下列情况下，必须对爬模爬架进行全面检查：在六级及以上大风与大雨后；雨雪后上架前要有防滑措施。

Claims (1)

1.高层钢结构建筑钢筋砼筒体的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

⑴ 布置液压互爬式附着升降脚手架爬模系统，所述爬模系统包括附着装置、H型导轨、架体、大模板支撑系统、大模板移动台车、爬升机构、电控液压升降系统、防倾覆和防坠落装置以及安全防护系统；

⑵ 制作所述筒体的外墙钢背楞胶合板大模板；

⑶ 在所述筒体外侧安装所述爬模系统；

⑷ 绑扎所述筒体的墙板钢筋；

⑸ 安装所述筒体的墙板内侧模板和梁板模板，所述墙板内侧模板具有背楞；

⑹ 所述爬模系统在所述筒体外侧爬升，安装所述筒体的墙板外侧模板，墙板内外侧模板合模，其中所述筒体的墙板外侧模板即为所述外墙钢背楞胶合板大模板；

⑺ 绑扎所述梁板的钢筋；

⑻ 所述筒体墙板和梁板的混凝土浇捣与养护；

所述爬模系统直线布置时两相邻机位跨度不大于6m，折线或曲线布置时两相邻机位跨度不大于5.4m；所述架体为整体式或组装式，当所述架体为整体式时，所述架体的悬挑长度小于架体跨度的一半，并且不能大于3m，当所述架体为组装式时，所述架体的悬挑长度不大于跨度的1/4，所述架体的总高度为16米，满足3.5～4个标准层的围护及施工要求；

步骤2中的外墙钢背楞胶合板大模板由10号槽钢与100×100方木做背楞覆盖915×1830×18胶合板制作而成，所述大模板之间的拼缝处钉压48×70方木；

在步骤3中，采用所述附着装置将所述爬模系统的H型导轨和架体安装于所述筒体的墙板上从而完成所述爬模系统的安装，所述附着装置包括预埋钢套管、穿墙螺栓和附墙装置，用附着装置安装所述爬模系统架体的步骤为：在欲将所述爬模系统安装于所述筒体的某层时，在绑扎该层的墙板或梁板钢筋时在结构楼板下600mm位置预埋Φ60×2.5的钢套管，钢套管内采用泡沫填充，两端用胶带封闭，钢套管长度与预埋位置墙板厚度相同，当该层土建结构完成后，待混凝土抗压强度达到10Mpa以上时，在预埋套管处安装M48穿墙螺栓，穿墙螺栓内侧通过螺母固定于筒体墙板，穿墙螺栓外侧通过螺母与附墙装置固定，所述爬模系统的H型导轨和架体通过所述附墙装置固定于该层的筒体墙板外侧；

步骤4中的墙板钢筋绑扎是以所述爬模系统的架体作为操作架进行绑扎作业的；

步骤5中的墙板内侧模板和梁板模板的支撑结构是采用钢管扣件式脚手架搭设的，所述墙板内侧模板和梁板模板均采用胶合板；

步骤6具体是：当下面一层的筒体外墙混凝土强度达到脱模要求并且抗压强度达到10Mpa以上后，通过移动所述爬模系统的大模板移动台车将所述墙板外侧模板从该层水平退出，并在该层预埋钢套管位置处安装穿墙螺栓和附墙装置，然后操作电控液压升降系统，将H型导轨从更下面一层爬升到该层，并与该层的附墙装置固定，然后再操作电控液压升降系统，将架体通过爬升机构沿H型导轨也向上爬升一层并与所述附墙装置固定，所述墙板外侧模板相应从下面一层上升到已绑扎好钢筋的上面一层，移动大模板移动台车使所述墙板外侧模板向墙板水平移动，当移动到指定位置时完成墙板内、外侧模板的合模，合模时，所述外墙钢背楞胶合板大模板采用φ12穿墙螺栓与所述筒体的墙板内侧模板的背楞连接固定；

步骤7中的筒体梁板钢筋绑扎时是以所述爬模系统的架体作为四周防护架进行作业的。