CN105821977B - 一种超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构，核心筒梁柱采用钢管柱结构，牛腿设置于钢管柱结构的单节钢管柱筒外表面，其特征在于，所述牛腿是以牛腿基础为核心浇筑混凝土构成，牛腿包括环形的牛腿本体，牛腿本体四周水平向外延伸连接四个截面呈矩形的横梁，横梁内具有顺向延伸设置的梁钢筋。本发明能够方便建筑各层横梁和楼板的施工，能够提高核心筒梁柱和横梁的连接强度，且具有能够进一步提高施工效率，提高施工质量和提高施工安全性等优点。

Description

一种超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构

技术领域

本发明属于高层建筑工程施工领域，具体涉及一种超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构。

背景技术

核心筒结构，属于高层建筑结构。简单的来讲就是，外围是由梁柱构成的框架受力体系，而中间是筒体（比如电梯井），因为筒体在中间，所以称为核心筒，又名“框架—核心筒结构”。此种结构十分有利于结构受力，并具有极优的抗震性。是国际上超高层建筑广泛采用的主流结构形式。同时，这种结构的优越性还在于可争取尽量宽敞的使用空间，使各种辅助服务性空间向平面 的中央集中，使主功能空间占据最佳的采光位置，并达到视线良好、内部交通便捷效果。核心筒结构中，作为主要承力作用的梁柱结构，一般以钢筋混凝土浇筑，同时需要具备较高的强度和承力要求。

钢管柱（即钢管混凝土柱）是指，在钢管中填充混凝土而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的建筑支撑结构构件，按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土和方钢管柱等，钢管柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。

由于钢管柱上述优点，故在高层建筑尤其是超高层建筑中核心筒的梁柱结构常常采用钢管柱结构得到。但在高层建筑尤其是超高层建筑中，采用钢管柱的核心筒梁柱结构承力大，且对各方面性能要求高，故在设计和施工过程中仍然存在很多难点。

申请人曾申请过的申请号为201410392150.1的专利，公开了一种大直径钢管柱柱脚安装施工方法，其能够确保钢管柱柱脚施工质量，可以用于核心筒梁柱结构钢管柱的柱脚施工。

但在核心筒梁柱结构的钢管柱后续施工时，还需考虑怎样方便建筑各层横梁和楼板的施工，以及怎样优化施工工艺，提高施工效率，提高施工质量和提高施工安全性等问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够方便建筑各层横梁和楼板的施工，能够提高核心筒梁柱和横梁的连接强度的超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构，核心筒梁柱采用钢管柱结构，牛腿设置于钢管柱结构的单节钢管柱筒外表面，其特征在于，所述牛腿是以牛腿基础为核心浇筑混凝土构成，牛腿包括环形的牛腿本体，牛腿本体四周水平向外延伸连接四个截面呈矩形的横梁，横梁内具有顺向延伸设置的梁钢筋。

这样，牛腿基础可以方便牛腿的设置且提高强度，且牛腿采用环形结构，能够提高横梁和钢管柱结合处连接强度。同时，实现了钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的组合结构形式，抗震性更高，能够有效保证框架梁内力传递，达到设计要求。

作为优化，所述牛腿基础，包括上下间隔固定焊接在钢管柱筒外表面的两块呈水平设置的环形钢面板，上方环形钢面板上表面到下方环形钢面板下表面距离小于牛腿本体厚度，环形钢面板外径小于牛腿本体外径，环形钢面板四周方向水平向外焊接固定有一段横截面呈工字的工字型钢，工字型钢厚度和宽度均小于横梁的厚度和宽度。

这样，牛腿基础采用环形钢板加工字型钢构成，能够更好地提高后续浇筑得到的环形牛腿的强度，工字型钢作为横向端头段的核心基础，极大地提高了横梁和牛腿的结合强度，提高了建筑楼层楼板整体承重能力。

进一步地，工字型钢上表面和上方的环形钢面板上表面水平衔接，工字型钢下表面和下方的环形钢面板下表面水平衔接，更好地提高牛腿基础的整体性以保证最终牛腿强度。进一步地，工字型钢上焊接固定有若干沿工字型钢长度方向向外延伸的梁钢筋，这样方便梁钢筋的设置和后续施工。进一步地，梁钢筋焊接固定于工字型钢上部和下部各自的上侧表面上以方便焊接施工且固定点位于后续浇筑后方便振捣的位置，结构强度高，利于提高最终建筑结构强度。进一步地，工字型钢外表面还沿宽度方向套设有若干箍筋，箍筋沿工字型钢长度方向间隔排布；这样可以更好地提高后续结构强度，同时箍筋两侧还可以进一步焊接沿工字型钢长度方向延伸的腰筋，以进一步提高结构强度。进一步地，工字型钢之间的环形钢面板上还连接有若干卡筋，卡筋中部竖向设置且卡筋上端向内弯折后卡接并焊接固定在上方的环形钢面板上表面，卡筋下端向内弯折后卡接并焊接固定在下方的环形钢面板下表面，卡筋沿环形钢面板外表面弧形均匀间隔设置，卡筋中部段内表面还沿水平方向焊接固定有若干弧形筋，弧形筋中部段呈和环形钢面板外表面弧度一致的弧形，弧形筋两端沿工字型钢侧边折向后固定连接在腰筋上，弧形筋沿高度方向均匀分布。这样能够更好地提高后续得到的牛腿位于横梁之间位置的结构强度，以及横梁和牛腿之间的结构连接强度。

作为优化，所述牛腿基础中，位于上方的环形钢面板表面以及位于工字型钢上侧表面均设置有向下的用于供振捣棒插入的穿孔。这样，可以更好地利于牛腿浇筑施工，提高牛腿浇筑质量。作为优化，穿孔大小为直径50mm，穿孔间距为100-200mm，该尺寸要求的穿孔，能够更好地供后续浇筑时振捣棒插入振捣，也能够更利于振捣时的排气，同时能够避免穿孔对结构强度的影响。

作为优化，所述牛腿浇筑施工前，采用BIM技术实现对牛腿基础各构件模型的建立并对各构件下料，完成钢管柱筒外牛腿基础中的环形钢面板和工字型钢的焊接，完成构件材料检验后运输至现场；浇筑前先搭设完成牛腿所在楼层横梁和楼板施工的支架，依靠支架为平台先完成牛腿模具的底面模的支护安装，再完成牛腿基础中其它构件的焊接或安装固定；然后再完成牛腿模具的侧边模的支护安装，其中侧边模中包括用于形成牛腿本体位于横梁之间的弧形侧表面的弧形模；然后完成牛腿模具内混凝土的浇筑；然后养护完毕后拆模得到牛腿结构。

这样，采用上述施工方法得到本牛腿结构，可以使得各步骤统筹安排，以节省时间，提高施工效率，其中环形钢面板和工字型钢属于大型构件先行在地面焊接完毕，方便焊接操作且利于同钢管柱筒一起完成吊运安装。其他梁钢筋、箍筋、腰筋、卡筋和弧形筋等小型构件采用现场焊接安装，能够更好地保证其安装位置尺寸要求，以保证得到的建筑结构质量。先完成底面模的支护安装后再焊接，可以靠底面模屏蔽焊接点下方位置，提高焊接操作安全性。

作为优化，牛腿模具内混凝土浇筑过程中，采用振捣棒插入位于上方的环形钢面板表面以及位于工字型钢上侧表面的穿孔，实现对内部混凝土的振捣。

这样，以提高牛腿基础内部浇筑质量，更好地保证钢管柱和横梁连接节点处的连接强度。

作为优化，所述弧形模包括整体弧度和牛腿本体侧表面弧度一致的弧形模板，弧形模板外侧固定连接有若干竖向设置的木方件，木方件外侧固定连接有水平设置的和弧形模板弧度一致的弧形钢管，其中弧形模板由整块矩形模板弯曲后固定到木方件上得到。

这样，该弧形模结构简单，且可以由形成的平面矩形模板转化得到，充分利用了废旧模板和钢管，在达到质量要求的同时提高了材料利用率。

进一步地，矩形模板和木方件之间采用钉子固定，弧形钢管包括竖向并列的至少两根，且弧形钢管之间竖向连接固定有竖向加强钢管。

具体地说，上述结构的弧形模，可以由下方方法步骤得到：

（1）利用BIM技术建立牛腿基础弧形段模板的模型，得出模板加工的技术参数，引导工人对模板进行加工与制作。

（2）采用现场规格为Ф48.3×3.6mm的普通脚手架钢管，根据牛腿弧形段的弧度,利用专业的弯管机设备加工出满足需要的弧形钢管。

（3）根据牛腿高度H，加工出长度与牛腿高度相同的竖向加强钢管数根和木方数根。

（4）竖向加强钢管沿着弧形钢管外侧弧长方向每隔300mm竖向布置一根，利用扣件将弧形钢管与竖向加强钢管进行紧固；木方沿着弧形钢管内侧方向每隔150mm竖向布置一根，同时利用具有一定强度和韧性的钢丝将木方与弧形钢管进行紧固，保证紧固强度（即不发生偏移）。

（5）根据牛腿弧形段展开矩形的尺寸（弧形段的弧长即为普通模板的长，牛腿高H即为普通模板的宽），加工出需要的矩形模板待用。

（6）将矩形模板的一端对准弧形钢管，置于木方上面，利用钉子将矩形模板与木方进行固定，依次从弧形钢管的一端向另一端进行固定，靠钉子固定强行挤压矩形模板变形为所需弧度，固定过程中要保证矩形模板的垂直度。矩形模板沿着弧形钢管的弧度方向进行了固定，最终形成了具有一定强度的圆柱牛腿弧形施工模具。

进一步地，在钉子固定前，先对模板加温至80-150℃并涂抹上脱模剂，这样，模板一般为木材，加温软化后利于其弯曲呈所需弧形而避免破裂，同时加温后涂抹脱模剂，利于脱模剂渗透至模板表面，提高表面光滑度利于后续脱模，同时脱模剂也能够填充模板弯曲造成的缝隙而避免破裂。脱模剂可以购买现有脱模剂产品或者采用油液得到。

综上所述，本发明能够方便建筑各层横梁和楼板的施工，能够提高核心筒梁柱和横梁的连接强度，且具有能够进一步提高施工效率，提高施工质量和提高施工安全性等优点。

附图说明

图1是一种采用了本发明的高层建筑核心筒梁柱结构施工方法中，采用的外设有牛腿基础的钢管柱筒的结构示意简图。

图2是一种采用了本发明的高层建筑核心筒梁柱结构施工方法中，采用的浇筑辅助装置的结构示意简图。

图3是图2的俯视图。

图4是一种采用了本发明的高层建筑核心筒梁柱结构施工方法中，钢管柱筒吊运对准过程示意图。

图5是图4中能够显示钢管柱筒对接位置的吊运对准调整辅助结构的示意图。

图6是一种采用了本发明的高层建筑核心筒梁柱结构施工方法中，采用的支撑装置的结构示意图。

图7是图6中单片抱箍片的结构示意图。

图8是一种采用了本发明的高层建筑核心筒梁柱结构施工方法中，采用的防护装置的结构示意图。

图9是图8中单独顶面层结构的示意图。

图10是图8中单独底面层结构的示意图。

图11是一种采用了本发明的高层建筑核心筒梁柱结构施工方法中，采用的弧形模的结构示意图。

具体实施方式

下面结合一种采用了本发明的高层建筑核心筒梁柱结构施工方法和附图对本发明作进一步的详细说明。

一种高层建筑核心筒梁柱结构施工方法的最优实施方式，本施工方法包括完成钢管柱的柱脚施工的步骤，其特点在于，将柱脚上方钢管柱结构对应每层建筑楼层均设计一节构成多节单层钢管柱，依次从下到上完成每节单层钢管柱施工，每节单层钢管柱施工时采用外设有牛腿基础的钢管柱筒并完成该层钢管柱上牛腿的施工。

这样，在高层建筑核心筒梁柱结构施工时，采用钢管柱的方式构成梁柱结构，能够保证具有较好的结构强度，满足高层建筑承重支撑要求。钢管柱设计为对应一层楼设计一节，从下到上依次施工，每节钢管柱外设置有牛腿基础，以利于靠牛腿实现对该层楼的横梁和楼板的施工，利于提高建筑整体施工效率。

本实施方式中，所述牛腿是以牛腿基础为核心浇筑混凝土构成，牛腿包括环形的牛腿本体，牛腿本体四周水平向外延伸连接四个截面呈矩形的横梁，横梁内具有顺向延伸设置的梁钢筋。

这样，牛腿基础可以方便牛腿的设置且提高强度，且牛腿采用环形结构，能够提高横梁和钢管柱结合处连接强度。同时，实现了钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的组合结构形式，抗震性更高，能够有效保证框架梁内力传递，达到设计要求。

本实施方式中，所述牛腿基础如图1所示，包括上下间隔固定焊接在钢管柱筒1外表面的两块呈水平设置的环形钢面板2，上方环形钢面板上表面到下方环形钢面板下表面距离小于牛腿本体厚度，环形钢面板2外径小于牛腿本体外径，环形钢面板2四周方向水平向外焊接固定有一段横截面呈工字的工字型钢3，工字型钢3厚度和宽度均小于横梁的厚度和宽度。

这样，牛腿基础采用环形钢板加工字型钢构成，能够更好地提高后续浇筑得到的环形牛腿的强度，工字型钢作为横向端头段的核心基础，极大地提高了横梁和牛腿的结合强度，提高了建筑楼层楼板整体承重能力。

本实施方式的牛腿基础中，工字型钢3上表面和上方的环形钢面板上表面水平衔接，工字型钢3下表面和下方的环形钢面板下表面水平衔接，更好地提高牛腿基础的整体性以保证最终牛腿强度。进一步地，工字型钢3上焊接固定有若干沿工字型钢长度方向向外延伸的梁钢筋4，这样方便梁钢筋的设置和后续施工。进一步地，梁钢筋4焊接固定于工字型钢3上部和下部各自的上侧表面上以方便焊接施工且固定点位于后续浇筑后方便振捣的位置，结构强度高，利于提高最终建筑结构强度。进一步地，工字型钢3外表面还沿宽度方向套设有若干箍筋5，箍筋5沿工字型钢长度方向间隔排布；这样可以更好地提高后续结构强度，同时箍筋5两侧还可以进一步焊接沿工字型钢长度方向延伸的腰筋6，以进一步提高结构强度。进一步地，工字型钢3之间的环形钢面板上还连接有若干卡筋7，卡筋7中部竖向设置且卡筋上端向内弯折后卡接并焊接固定在上方的环形钢面板上表面，卡筋7下端向内弯折后卡接并焊接固定在下方的环形钢面板下表面，卡筋7沿环形钢面板外表面弧形均匀间隔设置，卡筋7中部段内表面还沿水平方向焊接固定有若干弧形筋8，弧形筋8中部段呈和环形钢面板外表面弧度一致的弧形，弧形筋8两端沿工字型钢侧边折向后固定连接在腰筋5上，弧形筋8沿高度方向均匀分布。这样能够更好地提高后续得到的牛腿位于横梁之间位置的结构强度，以及横梁和牛腿之间的结构连接强度。

本实施方式中，所述牛腿基础中，位于上方的环形钢面板表面以及位于工字型钢3上侧表面均设置有向下的用于供振捣棒插入的穿孔9。这样，可以更好地利于牛腿浇筑施工，提高牛腿浇筑质量。作为优化，穿孔9大小为直径50mm，穿孔间距为100-200mm，该尺寸要求的穿孔，能够更好地供后续浇筑时振捣棒插入振捣以提高节点混凝土的浇筑质量，也能够更利于振捣时的排气，同时能够避免穿孔对结构强度的影响。

本实施方式中，每节单层钢管柱施工具体包括以下步骤：

a、采用BIM技术实现对单层钢管柱各构件模型的建立并对各构件下料，完成钢管柱筒外牛腿基础中的环形钢面板和工字型钢的焊接，完成构件材料检验后运输至现场；

b、完成钢管柱筒的现场吊装焊接；

c、搭设用于完成该层钢管柱所在楼层横梁和楼板施工的支架；

d、依靠支架为平台先完成牛腿模具的底面模的支护安装，再完成牛腿基础中的梁钢筋、箍筋、腰筋、卡筋和弧形筋各自的焊接或安装固定；此过程中同步完成钢管柱筒内的混凝土浇筑；

e、再完成牛腿模具的侧边模的支护安装，其中侧边模中包括用于形成牛腿本体位于横梁之间的弧形侧表面的弧形模；

f、完成牛腿模具内混凝土的浇筑；

g、养护完毕后拆模。

上述a步骤中，BIM技术即指建筑信息模型技术，是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础的现有成熟技术。采用该技术完成模型设计，利用BIM技术辅助钢管柱环形牛腿下料与拼装，提高钢管牛腿的下料及安装精度，同时通过BIM技术对钢筋混凝土梁与环形牛腿连接节点中大直径钢筋进行预先定位，确定钢筋与钢板间的具体位置，有效保证节点处的结构强度，能够更好地保证后续建筑质量强度满足要求。

这样，所述施工过程，对各步骤统筹安排，可以同步操作的步骤同步进行，以节省时间，提高施工效率，其中环形钢面板和工字型钢属于大型构件先行在地面焊接完毕，方便焊接操作且利于同钢管柱筒一起完成吊运安装。其他梁钢筋、箍筋、腰筋、卡筋和弧形筋等小型构件采用现场焊接安装，能够更好地保证其安装位置尺寸要求，以保证得到的建筑结构质量。先完成底面模的支护安装后再焊接，可以靠底面模屏蔽焊接点下方位置，提高焊接操作安全性。

上述a步骤，施工时，具体可以包括以下过程。a1、准备施工图纸，由专业的BIM工程师建立钢管柱筒（包括牛腿基础）模型，并根据钢筋混凝土梁与牛腿基础间的关系，绘出钢筋模型，确定钢筋焊接位置。同时做好材料准备。钢管柱的钢管柱筒采用Q345-B钢材(镇静钢),耳板采用 Q235-B 钢材(镇静钢)。焊条选用E4315、E4316和E5015、E5016型系列焊条。a2、原材料检验；钢管柱筒在厂内加工时，控制好钢材、焊条等原材质量，严格按照设计图纸要求进行配置，并做好验收工作；对加工好的钢管柱筒运达现场后，要进行尺寸、外观的二次检验，钢管构件外形尺寸（如直径、长度、管口圆度等）允许偏差不得超过规范要求，复检结果满足设计及规范要求方可使用。a3、钢管柱筒制作与运输；采用Tekla Structures进行钢管柱筒的深化设计，检查设计遗漏与错误，并提供出加工图纸及各构建工程量，工厂根据下料表中各构件的尺寸大小，委派专业的加工人员进行加工与制作，完成后再对整体进行组装。钢管柱筒加工完成后，采用20t运输车进行运输，并做好成品保护工作。a4、梁钢筋、箍筋、腰筋、卡筋和弧形筋的下料，根据各钢筋的模型及施工图纸，确定钢筋的规格及数量，特别是梁钢筋和弧形筋，然后根据钢筋的安装施工顺序进行编号和归类。

所述b步骤，可以是现场对接焊采用人工焊,接口焊缝为熔透二级焊缝,分次焊满，以保证焊接质量。

所述c步骤中，可以是支架搭设时，根据横梁截面大小，运用PKPM软件进行计算，确定模板支撑体系，保证木模板受力均匀和施工安全。将钢管柱牛腿弧形梁进行综合考虑，统一布置，均采用48.3mm×3.6mm钢管扣件式脚手架，设计布置时首先考虑钢管柱牛腿弧形梁木模板水平固定架，梁板支撑架随木模板进行调整布置，各立杆间距、步距必须满足设计的各项要求。

所述d步骤中，可以是在梁钢筋、箍筋、腰筋、卡筋和弧形筋各自的焊接或安装前，钢筋焊工应根据梁钢筋与牛腿基础节点的焊接施工顺序，将事先下好的钢筋运至焊接位置，焊接时，钢筋焊工根据钢筋与牛腿基础模型间的位置关系，在现场进行准确放样。为保证钢筋与牛腿基础的焊接质量，可以在焊接施工时，做好同条件试件，并进行实名制登记，即在试件上注明焊接工人的名字及焊接时间。梁钢筋焊接时，相邻两根纵向钢筋要错开布置，采取双面焊施工，焊缝长度≥5d，焊缝宽度≥0.6d，焊缝厚度≥0.35d，个别位置采用双面焊接比较困难时，可采取单面焊接，焊接长度为≥10d。

所述d步骤中，在进行牛腿基础上各钢筋构件的焊接时，可以设置牛腿基础钢筋焊接遮蔽结构进行保护，牛腿基础钢筋焊接遮蔽结构包括一圈遮蔽布和遮蔽布支撑装置，所述遮蔽布支撑装置和b步骤中采用的支撑装置结构上相同并固定在牛腿位置上方的钢管柱筒上，遮蔽布吊设在遮蔽布支撑装置四周并屏蔽住牛腿基础各钢筋焊接处四周位置。这样，可以屏蔽住焊接位置，避免焊接过程受风力影响，也避免焊接操作影响到周围工人操作，保证焊接质量并提高焊接安全性。

d步骤中，同步完成钢管柱筒内的混凝土浇筑的具体过程，可以是在钢管柱筒内混凝土采用C60素混凝土，内掺ZP膨胀剂（控制膨胀率为万分之二至二点五），可以用具有φ200胶导管的浇筑辅助装置（相当于串筒）进行浇注下料，在混凝土浇筑时，一次浇筑的最大高度为2m（即每层楼分3次进行浇筑），下一层混凝土浇筑进行充分振捣后，浇筑上一层混凝土,两层混凝土的浇筑间隔时间不超过混凝土的初凝时间。这样，可以快速排除混凝土的水化热，提高柱内混凝土强度，更好地保证钢管柱筒内混凝土的浇筑质量，且使其浇筑耗时能够控制在其他同步工序完成时间内，以提高效率。另外，为了提高效率，钢管柱筒内浇筑时，可以将围绕建筑核心筒的相邻钢管柱的钢管柱筒内错时浇筑，以更好地节省时间人力，提升施工效率。

另外，d步骤中，可以采用浇筑辅助装置辅助钢管柱筒内的混凝土浇筑下料，所述浇筑辅助装置如图2-3所示，包括一块能够覆盖支撑在钢管柱筒1（图2中未显示钢管柱筒）上端的支撑板10，支撑板10中部开设有一个直径小于钢管柱筒1直径的连接孔并向下匹配地连接有一个胶导管11，支撑板10上方向上设置有一个漏斗12，所述连接孔位于漏斗12中部。这样，钢管柱筒内的混凝土浇筑时，可以将支撑板搁置到钢管柱筒上端口，将搅拌好的混凝土靠塔吊和吊斗输送倒入到漏斗内并顺胶导管向下流动至钢管柱筒底部，完成浇筑混凝土下料。避免直接倒入混凝土会由于钢管柱筒过大过高，造成混凝土跌落后泛浆产生分层，影响浇筑质量。采用漏斗和胶导管，不仅方便混凝土倒入，而且胶导管的引导效果保证了混凝土不会泛浆，保证了浇筑效果。进一步地，支撑板10采用宽边尺寸大于钢管柱筒外径的矩形模板得到，这样方便实施且成本低廉，利于制造。进一步地，胶导管11采用直径200mm的胶导管，可以保证混凝土具有较大的下料效率，又能够具有较好的引导效果，而且当浇筑到上方位置时，可以很方便地割短胶导管以适应浇筑进展向上浇筑。进一步地，胶导管11上端横向贯穿设置有两根呈十字形的支撑钢筋13，并靠支撑钢筋13支撑挂接固定到支撑板10的连接孔上方。这样是由于此次连接无需密封，故采用支撑钢筋连接，结构简单，且方便现场施工，同时也利于后续需要剪短胶导管时的操作。进一步地，所述漏斗12水平方向截面呈矩形，这样方便采用模板切割后拼接施工得到，利于现场操作制备。

f步骤中，采用了在牛腿基础中，位于上方的环形钢面板表面以及位于工字型钢上侧表面均设置穿孔的技术。混凝土浇筑时，小型的振捣棒可通过穿孔进入到牛腿基础内部，进行节点处的混凝土振捣，增强混凝土的密实度，提高节点处结构强度，同时节点内部的混凝土可通过新开孔洞排除空气，提高混凝土浇筑质量。

g步骤中，可以是采取带模养护方式，使混凝土表面不失水，处于湿润状态。有效避免了混凝土早期表面容易失水而开裂现象的出现。在模板拆除之前，可以同条件下的试块进行试压，待砼强度到达100%方可提出拆模申请。拆模前，应对参与拆除工作的各方进行书面安全技术交底。拆除时应严格按照“后支的先拆，先支的后拆”的原则进行拆除。

本实施方式中，所述b步骤完成钢管柱筒的现场吊装焊接的过程中，具体包括以下小步骤：

b1、在钢管柱筒上下两端靠近端面处各自焊接有沿周向均匀分布的四块水平向外延伸的耳板，位于上端的耳板上设置有吊孔；

b2、采用四股钢丝绳（φ21）四方对称捆绑连接好位于钢管柱筒上端的四块耳板，靠塔吊起吊至已安装的钢管柱筒上方正对位置；

b3、靠塔吊承重使得钢管柱筒悬空和下方已安装的钢管柱筒之间保持焊缝距离，调整好悬空的钢管柱筒位置使其和下方已安装的钢管柱筒对齐调平后，靠连接块焊接固定在下方已安装的钢管柱筒的上端耳板和悬空的钢管柱筒下端耳板之间固定后拆除连接塔吊的钢丝绳；

b4、完成对焊缝的对接焊，然后切割掉施工的钢管柱筒下端的耳板以及下方已安装的钢管柱筒上端的耳板，即完成焊接。

这样，采用悬空设置留出焊缝进行焊接，保证钢管柱筒之间对接处能够焊满不留缝隙，保证对接质量。其中，增设的耳板可以方便钢管柱筒起吊以及后续的调整对准和焊接前固定等操作；采用四股钢丝绳（φ21）四方对称捆绑连接可以保证起吊平衡，利于对准连接；采用塔吊承重可以方便调节对准，同时上方悬空的钢管柱筒和下方已安装的钢管柱筒对准后靠在耳板之间焊接连接块固定牢靠后拆卸塔吊的钢丝绳再进行焊接，能够避免焊接时晃动，保证焊接质量。最后割除下端耳板避免影响后续施工，保留上端耳板供上方后续钢管柱筒安装时使用。

本实施方式中，步骤b1中，在钢管柱筒外侧面靠近上端和下端处各自具有两条沿周向上相隔四分之一圆的弧度的竖向设置的控制母线，步骤b3调整悬空的钢管柱筒位置时，在悬空的钢管柱筒的控制母线外侧下方架设两台经纬仪，通过经纬仪以母线为基准观察当悬空的钢管柱筒外下部的两母线均和下方已安装的钢管柱筒外上部的两母线各自对齐在一条直线上时，判断悬空的钢管柱筒位置已经调平。

这样，在钢管柱筒下方两个相互垂直的方向上采用经纬仪观察判断设置的母线是否都在一条直线上来判断上下钢管柱筒是否对准，可以简单快捷且精确地辅助实现对准判断，提高钢管柱筒对准的精确度，保证对接后得到的梁柱轴心线一致，保证梁柱质量。

本实施方式中，步骤b1中，位于钢管柱筒上端的四块耳板中，耳板外端还具有竖直向上固定设置的支撑板，支撑板上端超出钢管柱筒上端面位置且超出的部分构成千斤顶水平支撑部；同时在步骤b3中调整悬空的钢管柱筒位置时，将两个竖向设置的千斤顶顶接于悬空钢管柱筒对应倾斜方向两侧的下部的两个耳板和下方已安装钢管柱筒上部各自正对的两个耳板之间，再将两个水平设置的千斤顶沿径向顶接于下方已安装钢管柱筒上部另外两个耳板的支撑板的千斤顶水平支撑部和悬空的钢管柱筒的下部侧表面之间，依靠控制四个千斤顶的伸缩，实现对悬空的钢管柱筒位置的调整实现对准调平。

这样，依靠两个竖向设置的千斤顶顶接倾斜方向的上下两对耳板之间，另外的两个千斤顶沿背面位置水平径向顶接在悬空钢管柱下部侧表面，能够方便地通过千斤顶的顶出调整，旋转上方倾斜状态的钢管柱筒使其调整至竖直状态，具有操作简单方便且卡接可靠，调节可控性好的特点。然后进一步地，如果需要水平位置调整时可以在需要调节的方向上靠水平相对的两个千斤顶各自顶接在下方已安装钢管柱筒上部两侧的千斤顶水平支撑部和悬空的钢管柱筒下部侧表面之间实现调节，需要高度位置调整焊缝大小时，可以再靠四个方向上各自设置一个竖向千斤顶分别顶接在下方已安装钢管柱筒上部和悬空的钢管柱筒下部对应的耳板之间实现调节。

上述施工吊运对准过程可以参见图4理解，同时，在上述吊运对准步骤中，即在钢管柱筒外形成了如图5所示的吊运对准调整辅助结构，所述吊运对准调整辅助结构包括钢管柱筒1上下两端靠近端面处各自焊接的沿周向均匀分布的四块水平向外延伸的耳板14，位于上端的耳板上设置有吊孔。这样就方便采用塔吊进行吊运且能够利于保持吊运过程平稳。然后，进一步在位于钢管柱筒上端的四块耳板14中，耳板外端还竖直向上固定设置有支撑板15，支撑板15上端超出钢管柱筒上端面位置且超出的部分构成千斤顶水平支撑部16。这样，就方便实现依靠千斤顶17进行倾斜调整对准。再进一步在钢管柱筒1外侧面靠近上端和下端处各自设置两条沿周向上相隔四分之一圆的弧度的竖向延伸的控制母线18，再在悬空的钢管柱筒的控制母线外侧下方架设两台经纬仪（图中未显示）。就可以更好地观察调整以确保对准可靠。另外，实施时，还可以进一步地，在位于上端的耳板14靠内一端上表面中部设置竖直向上的吊板19，所述吊板19下端和耳板14固定焊接，吊板内侧和钢管柱筒固定焊接，将所述吊孔设置在吊板19上，这样，更加提高吊运悬挂点连接强度，方便其受力悬吊。

本实施方式中，步骤b2中，当钢管柱筒靠塔吊起吊至已安装的钢管柱筒上方正对位置后，在下方已安装的钢管柱筒外侧面靠近上端位置设置支撑装置，所述支撑装置结构参见图6-7所示，包括两段弧形的抱箍片20，抱箍片20弧形和钢管柱筒外侧面弧形一致且抱箍片两端向外延伸形成抱箍连接部21，抱箍连接部上设置有螺栓孔并靠连接螺栓22对接，两段抱箍片20沿周向相对贴紧于钢管柱筒外侧面后，相对的抱箍连接部之间留有小于连接螺栓长度的间隙，并用于靠连接螺栓穿过螺栓孔对接将抱箍片抱紧固定到钢管柱筒外侧面，每段抱箍片外侧面至少固定设置有两个水平向外延伸的水平支撑件23。

这样，使得b3步骤时操作者能够在安全绳保护下站立支撑装置上进行钢管柱筒调平操作。进一步地，水平支撑件23为支撑角钢焊接到抱箍片外侧面得到。再进一步地，水平支撑件23外端表面具有竖直向上固定设置的安装支柱24。

本实施方式中，步骤b4中进行对接焊之前，先在支撑装置上设置一个防护装置，所述防护装置结构参见图8-10，包括位于下方的底面层结构25和位于上方的顶面层结构26，底面层结构25包括环绕钢管柱筒外周侧面设置的底面内环件和底面外环件，底面内环件和底面外环件之间水平固定连接有若干底面连接件，顶面层结构26包括环绕钢管柱筒外周侧面设置的顶面内环件和顶面外环件，顶面内环件和顶面外环件之间水平固定连接有若干顶面连接件，所述底面内环件和顶面内环件之间还竖向固定连接有若干沿周向均匀分布的内侧立筋27，所述底面外环件和顶面外环件之间还竖向固定连接有若干沿周向均匀分布的外侧立筋28，外侧立筋外表面还环绕围设有一圈防护布29。

这样，防护装置能够提高焊接个人操作安全性，同时防护布能够防风作用以保证焊接质量，另外也能够起到遮光效果，防止焊接强光外泄，有效避免了光污染避免焊接对下方其它施工工人的影响。

本实施方式中，上述防护装置的底面层结构25、顶面层结构26、内侧立筋27和外侧立筋28均为钢铁材料制得，以方便焊接相连并保证自身强度。进一步地底面层结构25上还可以铺设一层石棉布31，以防止焊接火花掉落至下方影响下方工人操作。进一步地，底面外环件上对应支撑装置的水平支撑件外端的安装支柱设置有匹配的安装孔，方便防护装置在支撑装置上的安装定位连接。进一步地，内侧立筋27上开设有螺孔并旋接有支撑螺栓29，支撑螺栓29位于螺孔的两端各设置有一个锁紧螺母30。这样，可以在将防护装置安装到支撑装置上后，拧紧支撑螺栓使其内端抵紧到钢管柱筒外表面，然后靠两个锁紧螺母相对旋转锁紧；可以保证防护装置沿周向上绷紧到钢管柱筒外表面，减少抖动，提高高空操作安全性并保证焊接质量。进一步地防护布为彩条布，提高高空作业警示效果。进一步地外侧立筋上还沿周向相围连接设置有安全绳32，以更好地提高高空作业安全性。

本实施方式中，e步骤中，用于形成牛腿本体位于横梁之间的弧形侧表面的弧形模的结构参见图11，包括整体弧度和牛腿本体侧表面弧度一致的弧形模板33，弧形模板33外侧固定连接有若干竖向设置的木方件34，木方件34外侧固定连接有水平设置的和弧形模板弧度一致的弧形钢管35，其中弧形模板33由整块矩形模板弯曲后固定到木方件34上得到。

这样，该弧形模结构简单，且可以由形成的平面矩形模板转化得到，充分利用了废旧模板和钢管，在达到质量要求的同时提高了材料利用率。

本实施方式中，弧形模板33和木方件34之间采用钉子固定，方便实现弧形模板的强度弯曲成形。弧形钢管35包括竖向并列的至少两根，且弧形钢管35之间竖向连接固定有竖向加强钢管36，以提高支撑整体强度以保证对矩形模板的弯曲力。作为优选弧形钢管35和竖向加强钢管36之间采用扣件37连接，以方便连接操作。弧形钢管35和木方件34之间采用钢丝38捆绑连接，以保证连接强度的同时，避免连接件过大影响木方件内侧面和弧形模板33之间的贴合。作为优选竖向加强钢管36连接在弧形钢管35外侧表面，使其避免干涉木方和弧形模板之间的贴合连接。

具体地说，上述结构的弧形模，可以由下方方法步骤得到：

（1）利用BIM技术建立牛腿基础弧形段模板的模型，得出模板加工的技术参数，引导工人对模板进行加工与制作。

（2）采用现场规格为Ф48.3×3.6mm的普通脚手架钢管，根据牛腿弧形段的弧度,利用专业的弯管机设备加工出满足需要的弧形钢管。

（3）根据牛腿高度H，加工出长度与牛腿高度相同的竖向加强钢管数根和木方数根。

（4）竖向加强钢管沿着弧形钢管外侧弧长方向每隔300mm竖向布置一根，利用扣件将弧形钢管与竖向加强钢管进行紧固；木方沿着弧形钢管内侧方向每隔150mm竖向布置一根，同时利用具有一定强度和韧性的钢丝将木方与弧形钢管进行紧固，保证紧固强度（即不发生偏移）。

（5）根据牛腿弧形段展开矩形的尺寸（弧形段的弧长即为普通模板的长，牛腿高H即为普通模板的宽），加工出需要的矩形模板待用。

（6）将矩形模板的一端对准弧形钢管，置于木方上面，利用钉子将矩形模板与木方进行固定，依次从弧形钢管的一端向另一端进行固定，靠钉子固定强行挤压矩形模板变形为所需弧度，固定过程中要保证矩形模板的垂直度。矩形模板沿着弧形钢管的弧度方向进行了固定，最终形成了具有一定强度的圆柱牛腿弧形施工模具。

本实施方式中，在钉子固定前，先对模板加温至80-150℃并涂抹上脱模剂，这样，模板一般为木材，加温软化后利于其弯曲呈所需弧形而避免破裂，同时加温后涂抹脱模剂，利于脱模剂渗透至模板表面，提高表面光滑度利于后续脱模，同时脱模剂也能够填充模板弯曲造成的缝隙而避免破裂。脱模剂可以购买现有脱模剂产品或者采用油液得到。

故上述方法能够提高施工质量，保证建筑强度，减轻工人的劳动强度，提高工人的劳动效率，与传统施工相比，具有操作更方便，施工质量更可靠、成本更低廉等特点，具有较大的推广应用价值，特别适合在高层建筑尤其是在超高层建筑中推广应用。

Claims (7)

1.一种超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构，核心筒梁柱采用钢管柱结构，牛腿设置于钢管柱结构的单节钢管柱筒外表面，其特征在于，所述牛腿是以牛腿基础为核心浇筑混凝土构成，牛腿包括环形的牛腿本体，牛腿本体四周水平向外延伸连接四个截面呈矩形的横梁，横梁内具有顺向延伸设置的梁钢筋；

所述牛腿基础，包括上下间隔固定焊接在钢管柱筒外表面的两块呈水平设置的环形钢面板，上方环形钢面板上表面到下方环形钢面板下表面距离小于牛腿本体厚度，环形钢面板外径小于牛腿本体外径，环形钢面板四周方向水平向外焊接固定有一段横截面呈工字的工字型钢，工字型钢厚度和宽度均小于横梁的厚度和宽度；

工字型钢外表面还沿宽度方向套设有若干箍筋，箍筋沿工字型钢长度方向间隔排布；

工字型钢之间的环形钢面板上还连接有若干卡筋，卡筋中部竖向设置且卡筋上端向内弯折后卡接并焊接固定在上方的环形钢面板上表面，卡筋下端向内弯折后卡接并焊接固定在下方的环形钢面板下表面，卡筋沿环形钢面板外表面弧形均匀间隔设置，卡筋中部段内表面还沿水平方向焊接固定有若干弧形筋，弧形筋中部段呈和环形钢面板外表面弧度一致的弧形，弧形筋两端沿工字型钢侧边折向后固定连接在腰筋上，弧形筋沿高度方向均匀分布。

2.如权利要求1所述的超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构，其特征在于，工字型钢上焊接固定有若干沿工字型钢长度方向向外延伸的梁钢筋。

3.如权利要求1所述的超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构，其特征在于，箍筋两侧还可以进一步焊接沿工字型钢长度方向延伸的腰筋。

4.如权利要求1所述的超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构，其特征在于，所述牛腿基础中，位于上方的环形钢面板表面以及位于工字型钢上侧表面均设置有向下的用于供振捣棒插入的穿孔。

5.如权利要求4所述的超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构，其特征在于，所述牛腿浇筑施工前，采用BIM技术实现对牛腿基础各构件模型的建立并对各构件下料，完成钢管柱筒外牛腿基础中的环形钢面板和工字型钢的焊接，完成构件材料检验后运输至现场；浇筑前先搭设完成牛腿所在楼层横梁和楼板施工的支架，依靠支架为平台先完成牛腿模具的底面模的支护安装，再完成牛腿基础中其它构件的焊接或安装固定；然后再完成牛腿模具的侧边模的支护安装，其中侧边模中包括用于形成牛腿本体位于横梁之间的弧形侧表面的弧形模；然后完成牛腿模具内混凝土的浇筑；然后养护完毕后拆模得到牛腿结构。

6.如权利要求5所述的超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构，其特征在于，牛腿模具内混凝土浇筑过程中，采用振捣棒插入位于上方的环形钢面板表面以及位于工字型钢上侧表面的穿孔，实现对内部混凝土的振捣。

7.如权利要求5所述的超高层建筑核心筒梁柱牛腿结构，其特征在于，所述弧形模包括整体弧度和牛腿本体侧表面弧度一致的弧形模板，弧形模板外侧固定连接有若干竖向设置的木方件，木方件外侧固定连接有水平设置的和弧形模板弧度一致的弧形钢管，其中弧形模板由整块矩形模板弯曲后固定到木方件上得到。