CN105040992B - 逆作法结构型钢柱倒插式施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于逆作法施工技术领域，为解决逆作法施工中临时支撑柱换撑施工工序复杂、施工难度大、施工工期长，拆除后产生废弃物，增加施工费用的技术问题，提供了一种逆作法结构型钢柱倒插式施工方法，其施工步骤为：对钢管临时支撑柱的位置偏差和垂直度偏差进行精确测量，根据计算出的数据进行精确放样，制作十字型钢柱、T型钢柱和柱底板，之后进行上节十字型钢柱的倒插式安装、下节T型钢柱的安装、柱底板及地脚螺栓安装。与临时支撑柱换撑施工相比，本方法简单快捷，降低了施工难度，缩短了施工工期，每根结构型钢柱施工能够减少0.5d；另外减少了临时支撑柱换撑拆除所需投入的人工、材料、设备以及拆除后产生的废弃物，降低了施工费用。
Description
技术领域
本发明属于逆作法施工技术领域，具体涉及一种逆作法结构型钢柱倒插式施工方法。
背景技术
逆作法施工技术是高层建筑物目前最先进的施工技术方法，具体施工方法为：先沿建筑物永久柱轴线位置打下临时支撑柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的临时支撑，然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。同时，由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。然而现有的逆作法施工中需要对临时支撑柱进行换撑施工，现有的临时支撑柱换撑施工工序复杂、施工难度大、施工工期长，另外临时支撑柱拆除后产生废弃物，增加了施工费用。
发明内容
本发明为解决逆作法施工中临时支撑柱换撑施工工序复杂、施工难度大、施工工期长，拆除后产生废弃物，增加施工费用的技术问题，提供了一种逆作法结构型钢柱倒插式施工方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种逆作法结构型钢柱倒插式施工方法，其施工步骤为：
（1）上节十字型钢柱倒插式安装
将钢管临时支撑柱挖出并清理打磨干净，然后逐一对钢管临时支撑柱的位置偏差和垂直度偏差进行精确测量，根据测量后的数据分析计算出钢管临时支撑柱的倾斜情况，并根据计算出的数据进行精确放样，绘制出十字型钢柱腹板掏空部分的切割大样图，钢结构加工厂根据切割大样图对十字型钢柱的腹板进行切割，然后将切割后的十字型钢柱与钢管临时支撑柱进行倒插式连接，形成钢管临时支撑柱与正式结构型钢柱合体化施工，之后进行混凝土柱、梁、板的浇筑；
（2）下节T型钢柱安装
根据钢管临时支撑柱的倾斜情况，制作四个T型钢柱，T型钢柱通过倒链法安装就位。
（3）柱底板及地脚螺栓安装
对柱底板所在标高位置的钢管临时支撑柱偏移数据进行准确测量，根据测量出的数据计算出钢管临时支撑柱的倾斜情况，并根据计算出的数据进行精确放样，绘制出柱底板的分块切割线，然后分块制作柱底板，最后进行柱底板的分块安装，柱底板安装完成后安装地脚螺栓。
对十字型钢柱的腹板进行切割时，按照计算数据减去5mm~10mm进行切割。
对十字型钢柱的腹板进行切割前，在十字型钢柱的下口设置临时支撑，在十字型钢柱上口连接部位也要设置临时支撑，上口与下口之间每间隔2m设置临时支撑。
对十字型钢柱的腹板进行切割时，坡口方向开在腹板与钢管临时支撑柱连接处缝隙较大的一侧。
本发明的有益效果：本发明逆作法施工中将钢管临时支撑柱与正式结构型钢柱合体化施工，优化了临时支撑柱换撑工序，与临时支撑柱换撑施工相比，本方法简单快捷，降低了施工难度，缩短了施工工期，每根结构型钢柱施工能够减少0.5d时间；另外减少了临时支撑柱换撑拆除所需投入的人工、材料、设备以及拆除后产生的废弃物，降低了施工费用。
附图说明
图1为本发明的施工工艺流程图；
图2为钢管临时支撑柱柱头坐标定位示意图；
图3为钢管临时支撑柱轴线位置偏差示意图；
图4为钢管临时支撑柱柱身垂直度偏差测量立体图；
图5为钢管临时支撑柱柱身垂直度偏差测量俯视图；
图6为十字型钢柱腹板掏空切割放样主视图；
图7为十字型钢柱腹板掏空切割放样侧视图；
图8为图6、图7中的A-A剖视图；
图9为图6、图7中的B-B剖视图；
图10为十字型钢柱腹板切割时临时防变形支撑示意图；
图11为十字型钢柱吊装示意图；
图12为十字型钢柱焊接前临时防变形支撑示意图；
图13为十字型钢柱腹板与钢管临时支撑柱连接焊缝示意图；
图14为下节T型钢柱吊装示意图；
图15为柱底板处钢管临时支撑柱偏移数据测量示意图；
图16为柱底板钢管临时支撑柱定位放样图；
图中：1-十字型钢柱的中心坐标定位点，2-十字轴线，3-钢管临时支撑柱顶端侧壁上做标记，4-钢管临时支撑柱，5-十字型钢柱下口的标高位置，6-磁力线坠，7-十字型钢柱，8-临时支撑，9-耳板，10-钢衬板，11-T型钢柱，12-倒链，13-分块切割线，14-地脚螺栓，15-柱底板。
具体实施方式
如图1所示，一种逆作法结构型钢柱倒插式施工方法，其施工步骤为：
（1）上节十字型钢柱倒插式安装
将钢管临时支撑柱4挖出并清理打磨干净，然后逐一对钢管临时支撑柱4的位置偏差和垂直度偏差进行精确测量，根据测量后的数据分析计算出钢管临时支撑柱4的倾斜情况，并根据计算出的数据进行精确放样，绘制出十字型钢柱7腹板掏空部分的切割大样图，钢结构加工厂根据切割大样图对十字型钢柱7的腹板进行切割，然后将切割后的十字型钢柱7与钢管临时支撑柱4进行倒插式连接，形成钢管临时支撑柱4与正式结构型钢柱合体化施工，之后进行混凝土柱、梁、板的浇筑；
（2）下节T型钢柱安装
根据钢管临时支撑柱4的倾斜情况，制作四个T型钢柱11，T型钢柱11通过倒链法安装就位；
（3）柱底板及地脚螺栓安装
对柱底板15所在标高位置的钢管临时支撑柱4偏移数据进行准确测量，根据测量出的数据计算出钢管临时支撑柱4的倾斜情况，并根据计算出的数据进行精确放样，绘制出柱底板15的分块切割线13，然后分块制作柱底板15，最后进行柱底板15的分块安装，柱底板15安装完成后安装地脚螺栓14。
本发明的操作要点：
1. 钢管临时支撑柱4偏差测量
1.1 钢管临时支撑柱4轴线位置偏差测量
钢管临时支撑柱4挖出并清理打磨干净后，采用全站仪在钢管临时支撑柱4顶部测出十字型钢柱的中心坐标定位点1，并在钢管临时支撑柱4顶部放置弹出十字轴线2，同时还需将十字轴线2引测到钢管临时支撑柱顶端侧壁上做标记3，根据十字轴线2的位置分别测量出钢管临时支撑柱4的轴线位置偏差图，并记录数据C1、C2、C3、C4，如图2、3所示。
1.2钢管临时支撑柱4柱身垂直度数据测量
首先采用经纬仪在相互垂直的四个方向从钢管临时支撑柱4顶端侧壁上的标记点往下引垂线，并在钢管临时支撑柱4身上弹黑线，然后使用水准仪将本节十字型钢柱下口的标高位置标5记在钢管临时支撑柱4上，最后采用磁力线坠6放置在柱头侧壁标记点处，待磁力线坠6停止摆动后在十字型钢柱下口标高位置5测量线坠垂线与钢管临时支撑柱4柱身黑线之间的距离，分别记录数据d1、d2、d3、d4，如图4、5所示。
2．数据分析计算、CAD精确放样
2.1 根据以上测量的数据进行分析计算出钢管临时支撑柱4的倾斜情况，并根据计算出的数据采用CAD 进行精确放样，绘制出十字型钢柱7腹板掏空部分的切割大样图，如图6、7、8、9所示。
2.2实际腹板切割时可根据实际情况将计算出的腹板切割数据加大10mm进行切割，即保证十字型钢柱7腹板与钢管临时支撑柱4之间留有一定的间隙，便于十字型钢柱7吊装就位和校正时调整。
3．上节十字型钢柱7腹板局部掏空及下节T型钢柱11切割
3.1 由于十字型钢柱7在腹板局部掏空后翼缘板会发生变形，因此在腹板切割前要在十字型钢柱7的下口进行焊接临时支撑8，为防止在运输、装卸车过程中发生变形，在十字型钢柱7上口连接部位也要设置临时支撑8，上口与下口之间每间隔2m设置临时支撑8，临时防变形支撑示意设置见图10。
3.2临时支撑8加固完毕后，方可根据腹板切割放样图对十字型钢柱7腹板进行切割，切割时要根据实际情况将腹板与钢管临时支撑柱4之间留有5mm~10mm的调整间隙，尽可能采用半自动切割机，确保腹板切割后的边缘顺直。
3.3 另外切割时要特别注意腹板的坡口方向，以免开反，坡口方向应结合实际情况确定，坡口应开在腹板与钢管临时支撑柱4连接处缝隙较大的一侧；坡口的角度应根据CAD放样后腹板与钢管临时支撑柱4连接处缝隙较大一侧的数值大小而确定，保证焊缝的外观宽度在15mm～20mm之间。
4．上节十字型钢柱7倒插安装
4.1 十字型钢柱7的吊装可根据单件钢柱的实际重量、工作半径、现场条件合理选取塔吊或汽车吊进行吊装。
4.2十字型钢柱7吊装时采用耳板吊装法，十字型钢柱7吊点设置在事先焊好的耳板9上，用专用吊具吊装，如图11所示。
5．上节十字型钢柱7焊接
5.1 焊前防变形支撑加固：十字型钢柱7安装校正完成后，进入焊接工序，在正式焊接前，为防止焊接变形要对十字型钢柱7腹板掏空部分进行临时加固，临时支撑的两端要分别与钢柱翼缘板和钢管柱焊接牢固，具体加固措施见图12所示。
5.2 焊缝接头形式：由于十字型钢柱7整体套在钢管临时支撑柱4上，为便于十字型钢柱7顺利插入，依据现场实际测量的钢管临时支撑柱4轴线位置和垂直度偏差，在加工厂内两边各预留10mm间隙，并在背面加6mm厚、40mm宽钢衬板10后进行全熔透焊接，十字型钢柱7与钢管临时支撑柱4焊接焊缝形式如图13所示。
6．下节T型钢柱11安装
6.1 由于十字型钢柱7采用逆作法施工，上节十字型钢柱7柱身上部为完整的十字柱，下部由于有钢管临时支撑柱4的存在，腹板局部掏空，因此下一节钢柱腹板要通长与钢管临时支撑柱4进行连接，十字型钢柱7就变为由四个T型钢柱11与钢管临时支撑柱4焊接成型的组合截面，十字型钢柱7的安装就变为T型钢柱11的安装。
6.2 由于是逆作法施工，上节十字型钢柱7安装完成后，多数要进行上一层的混凝土柱、梁、板的浇筑，下节T型钢柱11在安装时塔吊和汽车吊难以到达安装位置，因此下节T型钢柱11安装时主要使用塔吊将构件尽可能运输至安装位置附近，然后人工采用钢管滑移法将T型柱移11动至安装位置，最后采用倒链12进行安装就位，如图14所示。
7. 柱底板15及地脚螺栓14安装
7.1由于受钢管临时支撑柱4的影响，柱底板15不能正常安装，需要将柱底板15中间切除钢管临时支撑柱4位置的孔洞并分成四块进行安装。因此柱底板15在制作前要对柱底板15所在标高位置的钢管临时支撑柱4偏移数据进行准确测量，测量时使用经纬仪和磁力线坠，测量方法同上，分别记录柱底板15标高位置的数据L1、L2、L3、L4，然后测量线坠根部尺寸e，如图15所示。
7.2 根据计算出的数据使用CAD进行精确放样，确定钢管临时支撑柱4的圆心及具体位置，并需要确定柱底板15的分块切割线13。柱底板钢管临时支撑柱定位放样图如图16所示。
7.3 柱底板15安装时的平面水平度现场采用水平尺控制，水准仪进行复核，水平度不应大于5mm。柱底板15安装固定过后首先进行柱底板15的焊接，焊接时先焊通长的直焊缝，后焊与钢管临时支撑柱4相连的圆弧焊缝，焊接前要在柱底板15下面点焊钢衬板10，焊接时要注意柱底板15的焊接变形，要根据实际情况设置临时支撑加固，焊接完成后安装地脚螺栓14，紧固后将螺栓垫块与柱底板15采用角焊缝进行四面围焊，焊脚尺寸10mm。
本发明的工艺原理：
1、由于逆作法的施工工艺的特殊性，需要在建筑物永久柱轴线位置打下钢管临时支撑柱，作为施工期间与底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的临时支撑。而钢管临时支撑柱的轴线位置准确性，将决定竖向受力方向，通过与用柱顶定位向下引导测量定位法，逐一对钢管临时支撑柱的位置偏差和垂直度偏差精确测量，根据测量后的数据对每根相对应位置的十字型钢柱采用CAD进行精确放样，钢结构加工厂根据放样图对十字型钢柱的腹板进行切割，永久型钢柱轴线位置准确。
2、钢管临时支撑柱与建筑物结构型钢柱设置在相同位置，当型钢柱与钢管临时支撑柱在逆作区B0板位置衔接时，简单的上下对焊连接不能满足结构的受力要求，因此在十字型钢柱与钢管临时支撑柱重合部分需要将十字型钢柱的腹板进行割除后与钢管临时支撑柱之间进行倒插连接，通过水平上线对接焊接、倒插施工竖向焊接等工艺，保证了十字型钢柱与钢管临时支撑柱之间的良好连接，形成钢管临时支撑柱与正式型钢结构柱合体化施工，合理解决竖向传力体系的转换，保证了结构柱轴心受力，从而满足了设计、施工规范要求，确保工程质量。
与临时支撑柱换撑施工相比，本方法简单快捷，降低了施工难度，缩短了施工工期，每根型钢柱施工能够减少0.5d时间；同时减少了临时支撑柱换撑拆除所需投入的人工、材料、设备以及拆除后产生的废弃物，降低了施工费用。
本发明的方法适用于高层、超高层建筑中型钢混凝土结构逆作法施工时，竖向受力结构采用十字型钢柱、临时支撑柱采用钢管支承桩，并在同一位置时的所有工程。对于体型越大、地下建筑规模大、施工现场周边建筑物越复杂的项目尤为适宜，社会、经济效益也更为突出。
本发明已在太原红星美凯龙家居生活广场工程施工中应用，施工全过程处于安全、优质、快速的可控状态，钢结构安装的各项主控项目均达到100%合格，焊接质量可靠，满足设计及规范要求，在确保施工质量的前提下，提高了施工效率，缩短了施工工期，大大降低了施工成本，赢得了各方的好评。
Claims (4)
1.一种逆作法结构型钢柱倒插式施工方法，其特征在于施工步骤为：
（1）上节十字型钢柱倒插式安装
将钢管临时支撑柱（4）挖出并清理打磨干净，然后逐一对钢管临时支撑柱（4）的位置偏差和垂直度偏差进行精确测量，根据测量后的数据分析计算出钢管临时支撑柱（4）的倾斜情况，并根据计算出的数据进行精确放样，绘制出十字型钢柱（7）腹板掏空部分的切割大样图，钢结构加工厂根据切割大样图对十字型钢柱（7）的腹板进行切割，然后将切割后的十字型钢柱（7）与钢管临时支撑柱（4）进行倒插式连接，形成钢管临时支撑柱（4）与正式结构型钢柱合体化施工，之后进行混凝土柱、梁、板的浇筑；
（2）下节T型钢柱安装
根据钢管临时支撑柱（4）的倾斜情况，制作四个T型钢柱（11），T型钢柱（11）通过倒链法安装就位；
（3）柱底板及地脚螺栓安装
对柱底板（15）所在标高位置的钢管临时支撑柱（4）偏移数据进行准确测量，根据测量出的数据计算出钢管临时支撑柱（4）的倾斜情况，并根据计算出的数据进行精确放样，绘制出柱底板（15）的分块切割线（13），然后分块制作柱底板（15），最后进行柱底板（15）的分块安装，柱底板（15）安装完成后安装地脚螺栓（14）。
2.根据权利要求1所述的一种逆作法结构型钢柱倒插式施工方法，其特征在于：对十字型钢柱（7）的腹板进行切割时，按照计算出的腹板切割数据加大5mm~10mm进行切割。
3.根据权利要求1所述的一种逆作法结构型钢柱倒插式施工方法，其特征在于：对十字型钢柱（7）的腹板进行切割前，在十字型钢柱（7）的下口设置临时支撑（8），在十字型钢柱（7）上口连接部位也要设置临时支撑（8），上口与下口之间每间隔2m设置临时支撑（8）。
4.根据权利要求1所述的一种逆作法结构型钢柱倒插式施工方法，其特征在于：对十字型钢柱（7）的腹板进行切割时，坡口方向开在腹板与钢管临时支撑柱（4）连接处缝隙较大的一侧。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Jilai Inventor after: Zhuang Lijun Inventor after: Liu Gang Inventor after: Hao Aizhen Inventor after: Li Wei Inventor after: Liu Qingfang Inventor before: Liu Gang Inventor before: Hao Aizhen Inventor before: Li Wei Inventor before: Liu Qingfang |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |