CN112627434B - 大型场馆的复杂v形劲性柱及不规则环梁的交叉建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大型公共场馆的建造领域，具体是大型场馆的复杂V形劲性柱及不规则环梁的交叉建造方法；步骤1、BIM建模；步骤2、钢结构吊装；步骤3、钢筋绑扎工程；步骤4、模板支设；步骤5、混凝土浇筑；步骤6、混凝土养护；本施工方法的原理是：由于相邻V型柱存在一定角度的转角，导致V型柱底投影相互交错重叠。本方法利用BIM技术提取坐标点，并用全站仪进行现场角点定位，再根据定位点弹出V型柱底边线进行施工。本方法重点解决了体育场馆V型超复杂劲性柱及不规则环梁复杂交叉的施工方法；具备灵活性且符合可持续发展的理念。

Description

大型场馆的复杂V形劲性柱及不规则环梁的交叉建造方法

技术领域

本发明涉及大型公共场馆的建造领域，具体是大型场馆的复杂V形劲性柱及不规则环梁的交叉建造方法。

背景技术

对于大型公共场馆，例如体育场等，往往具有造型结构特意的钢筋混凝土劲性柱，而这些劲性柱经常会与环梁形成一体。

对于此种结构，当前有若干种近似的作业方法：

1、双向倾斜V型柱施工方法，柱身通过胎架预先进行定位，再利用V型柱底部的铰接连接方式，用塔吊吊起V型柱，使V型柱的顶部倒三角桁架下弦杆准确对接。

2、V型劲性柱空间定位施工方法，通过全站仪测量复核后，V型柱定位箍固定在钢骨柱加劲肋上或者钢骨柱的栓钉上，进行V型柱的纵筋绑扎后在箍筋定位箍的基础上做模板定位箍。

3、环梁钢筋连接结构及环梁施工方法，采用环梁钢筋笼，解决了环梁在施工中产生翘曲变形的问题，保证梁柱与楼层之间的连接强度。

4、一种钢管混凝土柱环梁节点及其钢筋绑扎施工方法，所述环梁主筋通过以下结构安装在钢管外侧：在环梁主筋上绑扎固定有箍筋，该箍筋包括第一箍筋和第二箍筋两种。

然而，上述施工方法存在一些缺陷，例如当V形劲性柱结构非常复杂而环形梁又为不规则环形梁时，节点处的钢筋绑扎密度会非常密集，而对于这种情况，上述四种施工方法均无法高效、高质量的完成。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提出一种应对于复杂V形劲性柱及不规则环梁的交叉快速高效施工方法。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种大型场馆的复杂V形劲性柱及不规则环梁的交叉建造方法，包括

步骤1、BIM建模：

由于V形柱在其柱脚、柱顶处与环梁、径向梁相互贯穿交错，因此成为钢筋排布最密集、最复杂的地方；故通过BIM手段建立三维立体模型，从而实现节点信息的自由提取，以及观察内部钢筋布置情况，准确模拟钢筋穿插顺序及相应位置，确保现场钢筋的顺利安装；

步骤2、钢结构吊装：

V型柱内的钢骨柱采用双吊点吊装，主吊点由加工厂焊接至钢骨柱顶部端头，副吊点由现场加装吊耳；主吊点采用钢丝绳挂钩，副吊点采用钢丝绳配合5t导链挂钩；起吊前钢骨柱采用导链于地面进行斜角姿态调整，待钢骨柱安全离开地面后，开始继续吊装；

钢骨柱周围在吊装前均焊接具有限位作用的卡板，且卡板位置经过精密计算；V型柱首节柱吊装利用全站仪在钢骨柱预留钢板面上找到定位点，并做好标记；定位点使用BIM软件先行建模，然后与设计院提供的图纸核对中心定位坐标，最后在BIM模型中提取相应的点位坐标；待斜柱姿态调整完毕后，起重工按序指挥起重吊装；钢骨柱底部接触面与预留定位标记大致重合就位后，起重机开始缓慢下放钢骨柱，并利用导链调整位置直至与预留标记完全重合，再将底部四周具有临时限位作用的卡板焊接至预留钢板面固定，此时钢骨柱下方按设计要求预留一定的空间，最后将钢骨柱与钢板面采用全熔透焊接；

首节柱安装并验收合格后，按照上述同样的吊装方法进行二节柱安装：首先在首节柱上部和二节柱下部分别焊接经过计算位置的限位卡板，然后将二节柱与首节柱对应的限位卡板重合，用导链进行微调，经过全站仪将坐标复核完毕无误后，使用高强螺栓固定限位卡板，并用电焊机加固焊接限位卡板接缝，首节柱与二节柱拼接处预留满足设计要求的安装缝，最后由钢骨柱翼缘板向腹板依次焊接，焊接方法为在预留安装缝内插板全熔透焊接；

起重机械脱钩前，环向柱顶采用钢丝绳配合导链进行反向牵制抗弯，径向柱底采用12mm厚靠山板限位固定，顶部两侧各拉设一道缆风绳；斜柱吊装焊接完成后，为防止构件长时间弯矩过大造成结构下挠变形，相邻完成构件需采用导链相互牵制，并待相邻钢骨柱相互拼接完成后，将限位卡板用切割枪切除；

步骤3、钢筋绑扎工程：

在V型柱底位置，环向梁、径向梁与下部基础柱和V型柱筋均汇集于此；故首先利用经纬仪将V型柱底部投影点定位，再将最外部定位点连线，画出V型柱钢筋控制边线；其次，利用钢结构BIM深化模型，将每个轴线V型柱的插筋坐标点、钢筋起弯点和弯折角度计算，然后将对应的钢筋进行安装；其中，敷设钢筋时要注意钢筋位置必须准确；

对于斜柱外部起弯点至中间V点标高的部位，采用缩尺箍筋，按已划好的箍筋位置线，将已套好的箍筋往上移动，由上往下绑扎；箍筋与主筋垂直，箍筋转角处与主筋交点均要绑扎；箍筋接头应沿柱竖向钢筋错开交错设置，并绑扎牢固；V点标高以上部位箍筋则按照原图纸箍筋方式进行设置；对于三角箍筋区过渡段采用扇形布置，扇形最宽段间距为100mm；

V型柱环梁钢筋在钢骨柱腹板处进行穿孔连接；由于通常复杂结构的V型柱存在一定角度的转动，故V型柱整体呈弧形连接，因此钢骨柱的开孔直径需采用（d+8）mm的方式计算确定，其中d为环梁钢筋直径；

当局部钢骨柱上部翼缘宽度大于对应梁的截面宽度，导致梁筋无法贯通，即需采取加腋处理；根据规范规定梁柱节点处的梁钢筋需要贯通50%和钢骨柱腹板开孔率须小于25%要求，原梁钢筋直接绕通钢骨柱，此时不需要单独设置附加钢筋，水平加腋部位侧面纵向构造筋的设置及构造要求同梁内侧面纵向构造筋；

步骤4、模板支设：

V形柱模板的支设：首先根据测量出的定位框，沿着V型柱外侧从底到上挂通线，定出V形柱整个倾斜大面，V型柱柱墩部分采用采用普通扣件式钢管脚手架进行加固，V点以上柱模板采用方圆紧固件进行加固，柱混凝土浇筑前检查模板尺寸及斜面角度；

当环梁所在位置较高时，支撑架体按照高支模架体计算，采用钢管扣件式脚手架，并设置剪刀撑，剪刀撑角度控制在45~60°，梁底设置双立杆或三立杆，梁底使用U托，支撑梁底横杆，使用方木做次楞；

步骤5、混凝土浇筑：

由于V型柱超高超重，故分多次浇筑；同时，V型柱斜柱段和直柱段的交接处钢筋主筋和箍筋较密集，支模难度大，为保证梁柱节点核心区混凝土的密实和强度，墙柱混凝土采用高一强度等级的细石混凝土进行浇筑；V形柱第一次浇筑到交叉点以上2m处，以上每次浇筑高度不超过4m；施工缝必须按施工规范要求进行凿毛、接浆处理；V形柱混凝土浇筑时宜对称进行浇筑，两边混凝土高差不宜过大，为防止施工缝处拼缝漏浆，在模板与相邻柱混凝土采用海绵条堵严；

步骤6、混凝土养护：

为了更好的控制混凝土内外温差、确保V型柱混凝土质量，在混凝土表面铺设一层塑料薄膜两层麻袋进行养护，养护时间不得小于7天，其作用是：

(1)混凝土养护期间，应重点加强混凝土的湿度和温度控制，尽量减少表面混凝土的暴露时间，及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖，防止表面水分蒸发；

(2)减少混凝土表面的热扩散，减少混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝；

(3)延长散热时间，充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛特性。使混凝土的平均总温度所产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，防止产生贯穿裂缝；

(4)确保适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝；

(5)混凝土在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高混凝土的极限拉伸强度；

(6)混凝土浇筑完毕后，应在12h以内加以覆盖和浇水；常温及时喷水养护，养护时间不少于7d，浇水次数应能保持混凝土有足够的润湿状态。

本施工方法的原理是：由于相邻V型柱存在一定角度的转角，导致V型柱底投影相互交错重叠。本方法利用BIM技术提取坐标点，并用全站仪进行现场角点定位，再根据定位点弹出V型柱底边线进行施工。

进一步，本施工方法具有的以下特点：

1、V型柱斜柱外部起弯点至中间V点相对标高的部位，采用缩尺箍筋，整体呈倒立的棱台形。

2、V型柱模板搭设采用方圆扣件，极大节约了人力物力，并在V型柱斜柱内侧预埋钢筋，用于搭设环梁模板支架。

3、环梁钢筋穿V型钢骨柱腹板时，保证50%的钢筋贯穿率，其余钢筋焊接在腹板搭筋板上。

附图说明

图1为本建造方法的施工顺序图。

图2为本建造方法中V型劲性柱的BIM优化过程。

图3为本建造方法中V型劲性柱的钢筋绑扎示意图。

图4为本建造方法中V型劲性柱的节点示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

如图1~图4所示，一种大型场馆的复杂V形劲性柱及不规则环梁的交叉建造方法，包括

步骤1、BIM建模：

由于V形柱在其柱脚、柱顶处与环梁、径向梁相互贯穿交错，因此成为钢筋排布最密集、最复杂的地方；故通过BIM手段建立三维立体模型，从而实现节点信息的自由提取，以及观察内部钢筋布置情况，准确模拟钢筋穿插顺序及相应位置，确保现场钢筋的顺利安装；

步骤2、钢结构吊装：

V型柱内的钢骨柱采用双吊点吊装，主吊点由加工厂焊接至钢骨柱顶部端头，副吊点由现场加装吊耳；主吊点采用钢丝绳挂钩，副吊点采用钢丝绳配合5t导链挂钩；起吊前钢骨柱采用导链于地面进行斜角姿态调整，待钢骨柱安全离开地面后，开始继续吊装；

钢骨柱周围在吊装前均焊接具有限位作用的卡板，且卡板位置经过精密计算；V型柱首节柱吊装利用全站仪在钢骨柱预留钢板面上找到定位点，并做好标记；定位点使用BIM软件先行建模，然后与设计院提供的图纸核对中心定位坐标，最后在BIM模型中提取相应的点位坐标；待斜柱姿态调整完毕后，起重工按序指挥起重吊装；钢骨柱底部接触面与预留定位标记大致重合就位后，起重机开始缓慢下放钢骨柱，并利用导链调整位置直至与预留标记完全重合，再将底部四周具有临时限位作用的卡板焊接至预留钢板面固定，此时钢骨柱下方按设计要求预留一定的空间，最后将钢骨柱与钢板面采用全熔透焊接；

首节柱安装并验收合格后，按照上述同样的吊装方法进行二节柱安装：首先在首节柱上部和二节柱下部分别焊接经过计算位置的限位卡板，然后将二节柱与首节柱对应的限位卡板重合，用导链进行微调，经过全站仪将坐标复核完毕无误后，使用高强螺栓固定限位卡板，并用电焊机加固焊接限位卡板接缝，首节柱与二节柱拼接处预留满足设计要求的安装缝，最后由钢骨柱翼缘板向腹板依次焊接，焊接方法为在预留安装缝内插板全熔透焊接；

起重机械脱钩前，环向柱顶采用钢丝绳配合导链进行反向牵制抗弯，径向柱底采用12mm厚靠山板限位固定，顶部两侧各拉设一道缆风绳；斜柱吊装焊接完成后，为防止构件长时间弯矩过大造成结构下挠变形，相邻完成构件需采用导链相互牵制，并待相邻钢骨柱相互拼接完成后，将限位卡板用切割枪切除；

步骤3、钢筋绑扎工程：

在V型柱底位置，环向梁、径向梁与下部基础柱和V型柱筋均汇集于此；故首先利用经纬仪将V型柱底部投影点定位，再将最外部定位点连线，画出V型柱钢筋控制边线；其次，利用钢结构BIM深化模型，将每个轴线V型柱的插筋坐标点、钢筋起弯点和弯折角度计算，然后将对应的钢筋进行安装；其中，敷设钢筋时要注意钢筋位置必须准确；

对于斜柱外部起弯点至中间V点标高的部位，采用缩尺箍筋，按已划好的箍筋位置线，将已套好的箍筋往上移动，由上往下绑扎；箍筋与主筋垂直，箍筋转角处与主筋交点均要绑扎；箍筋接头应沿柱竖向钢筋错开交错设置，并绑扎牢固；V点标高以上部位箍筋则按照原图纸箍筋方式进行设置；对于三角箍筋区过渡段采用扇形布置，扇形最宽段间距为100mm；

V型柱环梁钢筋在钢骨柱腹板处进行穿孔连接；由于通常复杂结构的V型柱存在一定角度的转动，故V型柱整体呈弧形连接，因此钢骨柱的开孔直径需采用（d+8）mm的方式计算确定，其中d为环梁钢筋直径；

当局部钢骨柱上部翼缘宽度大于对应梁的截面宽度，导致梁筋无法贯通，即需采取加腋处理；根据规范规定梁柱节点处的梁钢筋需要贯通50%和钢骨柱腹板开孔率须小于25%要求，原梁钢筋直接绕通钢骨柱，此时不需要单独设置附加钢筋，水平加腋部位侧面纵向构造筋的设置及构造要求同梁内侧面纵向构造筋；

步骤4、模板支设：

V形柱模板的支设：首先根据测量出的定位框，沿着V型柱外侧从底到上挂通线，定出V形柱整个倾斜大面，V型柱柱墩部分采用采用普通扣件式钢管脚手架进行加固，V点以上柱模板采用方圆紧固件进行加固，柱混凝土浇筑前检查模板尺寸及斜面角度；

当环梁所在位置较高时，支撑架体按照高支模架体计算，采用钢管扣件式脚手架，并设置剪刀撑，剪刀撑角度控制在45~60°，梁底设置双立杆或三立杆，梁底使用U托，支撑梁底横杆，使用方木做次楞；

步骤5、混凝土浇筑：

由于V型柱超高超重，故分多次浇筑；同时，V型柱斜柱段和直柱段的交接处钢筋主筋和箍筋较密集，支模难度大，为保证梁柱节点核心区混凝土的密实和强度，墙柱混凝土采用高一强度等级的细石混凝土进行浇筑；V形柱第一次浇筑到交叉点以上2m处，以上每次浇筑高度不超过4m；施工缝必须按施工规范要求进行凿毛、接浆处理；V形柱混凝土浇筑时宜对称进行浇筑，两边混凝土高差不宜过大，为防止施工缝处拼缝漏浆，在模板与相邻柱混凝土采用海绵条堵严；

步骤6、混凝土养护：

为了更好的控制混凝土内外温差、确保V型柱混凝土质量，在混凝土表面铺设一层塑料薄膜两层麻袋进行养护，养护时间不得小于7天，其作用是：

(1)混凝土养护期间，应重点加强混凝土的湿度和温度控制，尽量减少表面混凝土的暴露时间，及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖，防止表面水分蒸发；

(2)减少混凝土表面的热扩散，减少混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝；

(3)延长散热时间，充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛特性。使混凝土的平均总温度所产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，防止产生贯穿裂缝；

(4)确保适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝；

(5)混凝土在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高混凝土的极限拉伸强度；

(6)混凝土浇筑完毕后，应在12h以内加以覆盖和浇水；常温及时喷水养护，养护时间不少于7d，浇水次数应能保持混凝土有足够的润湿状态。

本施工方法的原理是：由于相邻V型柱存在一定角度的转角，导致V型柱底投影相互交错重叠。本方法利用BIM技术提取坐标点，并用全站仪进行现场角点定位，再根据定位点弹出V型柱底边线进行施工。

进一步，本施工方法具有的以下特点：

1、V型柱斜柱外部起弯点至中间V点相对标高的部位，采用缩尺箍筋，整体呈倒立的棱台形。

2、V型柱模板搭设采用方圆扣件，极大节约了人力物力，并在V型柱斜柱内侧预埋钢筋，用于搭设环梁模板支架。

3、环梁钢筋穿V型钢骨柱腹板时，保证50%的钢筋贯穿率，其余钢筋焊接在腹板搭筋板上。

Claims (1)

1.一种大型场馆的复杂V形劲性柱及不规则环梁的交叉建造方法，其特征是：包括

步骤1、BIM建模：

由于V形柱在其柱脚、柱顶处与环梁、径向梁相互贯穿交错，因此成为钢筋排布最密集、最复杂的地方；故通过BIM手段建立三维立体模型，从而实现节点信息的自由提取，以及观察内部钢筋布置情况，准确模拟钢筋穿插顺序及相应位置，确保现场钢筋的顺利安装；

步骤2、钢结构吊装：

V型柱内的钢骨柱采用双吊点吊装，主吊点由加工厂焊接至钢骨柱顶部端头，副吊点由现场加装吊耳；主吊点采用钢丝绳挂钩，副吊点采用钢丝绳配合5t导链挂钩；起吊前钢骨柱采用导链于地面进行斜角姿态调整，待钢骨柱安全离开地面后，开始继续吊装；

钢骨柱周围在吊装前均焊接具有限位作用的卡板，且卡板位置经过精密计算；V型柱首节柱吊装利用全站仪在钢骨柱预留钢板面上找到定位点，并做好标记；定位点使用BIM软件先行建模，然后与设计院提供的图纸核对中心定位坐标，最后在BIM模型中提取相应的点位坐标；待斜柱姿态调整完毕后，起重工按序指挥起重吊装；钢骨柱底部接触面与预留定位标记大致重合就位后，起重机开始缓慢下放钢骨柱，并利用导链调整位置直至与预留标记完全重合，再将底部四周具有临时限位作用的卡板焊接至预留钢板面固定，此时钢骨柱下方按设计要求预留一定的空间，最后将钢骨柱与钢板面采用全熔透焊接；

首节柱安装并验收合格后，按照上述同样的吊装方法进行二节柱安装：首先在首节柱上部和二节柱下部分别焊接经过计算位置的限位卡板，然后将二节柱与首节柱对应的限位卡板重合，用导链进行微调，经过全站仪将坐标复核完毕无误后，使用高强螺栓固定限位卡板，并用电焊机加固焊接限位卡板接缝，首节柱与二节柱拼接处预留满足设计要求的安装缝，最后由钢骨柱翼缘板向腹板依次焊接，焊接方法为在预留安装缝内插板全熔透焊接；

起重机械脱钩前，环向柱顶采用钢丝绳配合导链进行反向牵制抗弯，径向柱底采用12mm厚靠山板限位固定，顶部两侧各拉设一道缆风绳；斜柱吊装焊接完成后，为防止构件长时间弯矩过大造成结构下挠变形，相邻完成构件需采用导链相互牵制，并待相邻钢骨柱相互拼接完成后，将限位卡板用切割枪切除；

步骤3、钢筋绑扎工程：

在V型柱底位置，环向梁、径向梁与下部基础柱和V型柱筋均汇集于此；故首先利用经纬仪将V型柱底部投影点定位，再将最外部定位点连线，画出V型柱钢筋控制边线；其次，利用钢结构BIM深化模型，将每个轴线V型柱的插筋坐标点、钢筋起弯点和弯折角度计算，然后将对应的钢筋进行安装；其中，敷设钢筋时要注意钢筋位置必须准确；

对于斜柱外部起弯点至中间V点标高的部位，采用缩尺箍筋，按已划好的箍筋位置线，将已套好的箍筋往上移动，由上往下绑扎；箍筋与主筋垂直，箍筋转角处与主筋交点均要绑扎；箍筋接头应沿柱竖向钢筋错开交错设置，并绑扎牢固；V点标高以上部位箍筋则按照原图纸箍筋方式进行设置；对于三角箍筋区过渡段采用扇形布置，扇形最宽段间距为100mm；

V型柱环梁钢筋在钢骨柱腹板处进行穿孔连接；由于通常复杂结构的V型柱存在一定角度的转动，故V型柱整体呈弧形连接，因此钢骨柱的开孔直径需采用（d+8）mm的方式计算确定，其中d为环梁钢筋直径；

当局部钢骨柱上部翼缘宽度大于对应梁的截面宽度，导致梁筋无法贯通，即需采取加腋处理；根据规范规定梁柱节点处的梁钢筋需要贯通50%和钢骨柱腹板开孔率须小于25%要求，原梁钢筋直接绕通钢骨柱，此时不需要单独设置附加钢筋，水平加腋部位侧面纵向构造筋的设置及构造要求同梁内侧面纵向构造筋；

步骤4、模板支设：

V形柱模板的支设：首先根据测量出的定位框，沿着V型柱外侧从底到上挂通线，定出V形柱整个倾斜大面，V型柱柱墩部分采用采用普通扣件式钢管脚手架进行加固，V点以上柱模板采用方圆紧固件进行加固，柱混凝土浇筑前检查模板尺寸及斜面角度；

当环梁所在位置较高时，支撑架体按照高支模架体计算，采用钢管扣件式脚手架，并设置剪刀撑，剪刀撑角度控制在45~60°，梁底设置双立杆或三立杆，梁底使用U托，支撑梁底横杆，使用方木做次楞；

步骤5、混凝土浇筑：

由于V型柱超高超重，故分多次浇筑；同时，V型柱斜柱段和直柱段的交接处钢筋主筋和箍筋较密集，支模难度大，为保证梁柱节点核心区混凝土的密实和强度，墙柱混凝土采用高一强度等级的细石混凝土进行浇筑；V形柱第一次浇筑到交叉点以上2m处，以上每次浇筑高度不超过4m；施工缝必须按施工规范要求进行凿毛、接浆处理；V形柱混凝土浇筑时宜对称进行浇筑，两边混凝土高差不宜过大，为防止施工缝处拼缝漏浆，在模板与相邻柱混凝土采用海绵条堵严；

步骤6、混凝土养护：

为了更好的控制混凝土内外温差、确保V型柱混凝土质量，在混凝土表面铺设一层塑料薄膜两层麻袋进行养护，养护时间不得小于7天，其作用是：

(1)混凝土养护期间，应重点加强混凝土的湿度和温度控制，尽量减少表面混凝土的暴露时间，及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖，防止表面水分蒸发；

(2)减少混凝土表面的热扩散，减少混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝；

(3)延长散热时间，充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛特性；使混凝土的平均总温度所产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，防止产生贯穿裂缝；

(4)确保适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝；

(5)混凝土在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高混凝土的极限拉伸强度；

（7）混凝土浇筑完毕后，应在12h以内加以覆盖和浇水；常温及时喷水养护，养护时间不少于7d，浇水次数应能保持混凝土有足够的润湿状态。

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