CN114856086A - 一种重型厂房钢筋混凝土双肢排架柱及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重型厂房钢筋混凝土双肢排架柱及其施工方法。所述排架柱包括双肢柱、肩梁、平腹杆以及上柱，所述双肢柱由两根柱体竖向平行设置而成以节省厂房使用空间；所述平腹杆有多个并平行设置于两根柱体之间，提供了排架柱的水平刚度；所述肩梁的截面高度大于2m，设置在双肢柱顶且作为行车梁支座使用，传递大吨位吊车荷载；所述上柱从肩梁顶面向上布置，增加厂房上部空间。本发明还提供一种双肢排架柱的施工方法，包括以下步骤：含人行通道的脚手架体系；梁高大模板；大体积的柱模板；混凝土的分段分层浇筑。根据已完成的施工成果，以上方法对于单层超高的重型厂房钢筋混凝土排架柱及其同类型排架柱具有良好的质量与安全保证。
Description
技术领域
本发明涉及建筑领域，具体是一种重型厂房钢筋混凝土双肢排架柱及其施工方法。
背景技术
目前建筑工程中的重型厂房对于起吊重量大于100t的大吨位吊车采用大体积钢结构或组合结构排架柱，对预制构件的运输和现场吊装有很大挑战，容易造成施工安全隐患。钢结构排架柱通常需设置三肢及以上的排架柱，占用较多的厂房使用空间，重型厂房的吊车荷载通常均较大，带来较大的竖向荷载需求，因此排架柱的结构尺寸均需设计得较大。同时，行车在运行过程中，容易产生较大的水平力，需要设计一种水平刚度较大的排架柱。
高大支模区域模板的支设与拆除问题，以往的工程由于高大支模体系施工技术不成熟，造成施工质量的问题时有发生。同时在对大体积排架柱现浇施工时，混凝土容易产生振捣不密实，混凝土开裂与模板爆模坍塌等问题。
因此，设计一种满足重型厂房竖向承载力及水平刚度使用要求的排架柱以及保证该排架柱质量，是工程中需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重型厂房钢筋混凝土双肢排架柱及其施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种重型厂房钢筋混凝土双肢排架柱，应用于重型厂房，所述重型厂房承载的吊车起重吨位大于450T，所述排架柱高度大于30m，包括肩梁、平腹杆、双肢柱以及上柱，所述双肢柱由两根柱体竖向平行设置而成以节省厂房使用空间；所述平腹杆有多个并平行设置于两根柱体之间，提供了对大吨位吊车的排架柱水平刚度；所述肩梁的截面高度大于2m，设置在双肢柱顶且作为行车梁支座使用，传递大吨位吊车所施加荷载；所述上柱从肩梁顶面向上布置，高度大于8m，增加厂房空间以及保证大吨位吊车的正常运行。
作为本发明的进一步改进：多根所述平腹杆之间及平腹杆至双肢柱的底部平面之间的中心距离大于4m。
作为本发明的进一步改进：所述肩梁的高度大于2m，宽度大于1.5m；所述平腹杆的高度大于1.2m，宽度大于1.4m；所述双肢柱体的水平截面长度大于1.5m，宽度大于1.0m；所述上柱的水平截面长宽都大于1.2m；柱各个组成部分均为大体积混凝土构件。
本发明还提供一种双肢排架柱的施工方法，自基础平面向上，按排架柱下层平腹杆的顶部到该层平腹杆的顶部进行分段，每段的施工顺序为：先单个排架柱搭建独立的脚手架系统，工人在有楼梯通道的脚手架系统中进行高空通行和施工操作；绑扎双肢柱的钢筋，搭设大体积柱的木模板，并在高空位置对柱模板进行加强，之后浇筑柱混凝土；再在高空位置支设梁底模，绑扎梁钢筋，支设梁侧模和增强措施，浇筑梁混凝土，形成双肢柱、多层平腹杆以及肩梁，最后在肩梁的顶部中间浇筑上柱。
作为本发明的进一步改进：所述脚手架系统包括落地式钢管脚手架、上下人行通道、梁高大支模支撑体系、柱大体积模板体系，所述落地式钢管脚手架搭设高度大于30m，属危险性较大的分部分项工程，所述上下人行通道设置在该双肢排架柱的长边一侧且与排架柱等高，通道采用之字形布置，所用竖向支撑钢管立杆应与排架柱脚手架立杆分别独立设置，在梁体模板支撑杆件的底部、中部及顶部分别设置一根水平钢管，并通过钢扣件与脚手架系统连接，在柱模板四周设置水平钢管，并通过钢扣件与脚手架系统连接。
作为本发明的进一步改进：所述双肢柱体的各方向边长都大于1m，属于大体积混凝土构件尺寸范围；所述柱模板搭设高度最高处大于33m，柱体支设模板时考虑抱柱加固工序。所述抱柱加固工序采用四根水平且两两相互垂直的短钢管，沿柱身模板四周紧贴柱身，所述短钢管与脚手架竖向立杆采取钢扣件连接在一起，且每层柱段模板至少设置一道。
作为本发明的进一步改进：所述梁高大模板，指在排架柱上的搭设高度达8m以上的梁模板及其支撑体系，包括梁侧模板与梁底模板，所述梁侧模板采用对拉螺杆加强，侧模主楞采用双钢管横向布置，侧模次楞于梁侧沿长度方向铺设木枋；所述梁底模板的底部设置木枋与加密的承重立杆，承重立杆底部设置垫板。
作为本发明的进一步改进：所述梁底模板的承重立杆加密到五根以上，且梁底模板及立杆均保留到排架柱整体施工完成再拆除。
作为本发明的进一步改进：还包括分层浇筑，对梁体及上柱进行浇筑混凝土施工时，采用分层浇筑方法，对双肢柱混凝土先浇筑，再按500mm一层浇筑梁体混凝土，浇筑时由梁两边向中间，最后按500mm一层浇筑上柱混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的双肢排架柱，通过大截面的平腹杆与双肢柱设计，使得排架柱的竖向承载力和水平刚度得到保证，从而有效控制排架柱的水平位移，保证桥式起重器平稳运行；
(2)本发明施工方法中，脚手架属于落地式钢管脚手架，且对于单个排架柱独立设置，同时设置上下人行通道。对超高的排架柱设置脚手架，既保证了高处施工人员的安全，也有利于施工人员在排架柱不同部位进行施工作业；
(3)本发明通过对梁体设置高大模板支撑以及柱体模板的抱柱加固，从而保证浇筑施工时的模板稳定性；
(4)本发明采用将排架柱进行分段施工的方法，分段施工保证了超高排架柱施工过程的合理有序。排架柱一段的结构中包含浇筑竖向尺寸较大的柱段与梁体，通过合理地控制梁体中每层混凝土的浇筑厚度以及边浇筑混凝土边振捣，以控制混凝土连续成型，解决了大体积的梁体混凝土浇筑中的振捣不密实与温度差引起的混凝土开裂问题。
附图说明
图1为排架柱立面图；
图2为图1中A部分的局部放大；
图3为人工上下通道侧面图；
图4为图2中的1-1截面；
图5为图2中的2-2截面；
图6为图1中B部分的局部放大图；
图7为排架柱建设厂房的示意图；
图8为单根排架柱的示意图。
图中：肩梁1、平腹杆2、双肢柱3、上柱4、脚手架5、上下人行通道6、对拉螺杆7、侧模主楞8、侧模次楞9、木枋10、、承重立杆11、垫板12、柱体13、短钢管14、竖向立杆15、钢扣件16。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
参阅图1为本实施例中的一种重型厂房钢筋混凝土双肢排架柱，该双肢排架柱应用于某超高重科研实验厂房的建设。以三排双肢排架柱为例，其中位于中间一排的双肢排架柱的顶部高度最高，以形成中间排的双肢排架柱较高，位于两侧的边排双肢排架柱较低，三排双肢排架柱浇筑完成后，再将屋盖搭建在三排双肢排架的顶部以形成厂房的主体结构。通过该双肢排架柱的设计，其建成的单层厂房的建筑高度可达到36.8m，而单根双肢排架柱的最大高度为33.5m。单排中的相邻两个双肢排架柱的柱间距为14.6m。其能够承载450t吊钩桥式起重机，起吊高度为24.2m，吊钩桥式起重机共两跨，每跨跨度均为28.1m。
具体的，所述双肢排架柱包括肩梁1、平腹杆2、双肢柱3以及上柱4，其中，所述双肢柱3由两根柱体13竖向平行设置而成，所述肩梁1位于两根柱体13的顶部，所述肩梁1的截面高度达2m，其作为吊车梁的支座，所述平腹杆2设置于两根所述柱体13之间，且由该双肢柱3的底部每隔4m布置一个平腹杆2直到双肢柱3的顶部，所述平腹杆2的截面高度为1.2m。所述柱体3水平截面为1.5m×1.2m。
超高重型厂房中，随着结构高度及跨度的增加，厂房排架柱在风荷载及吊车荷载影响下的顶点水平位移呈增大趋势。本发明的双肢柱3从基础平面布置到肩梁1顶面，采用由两根柱体13形成的双肢设计有利于排架柱的结构稳定性与水平刚度，进而有效控制排架柱的水平位移，保证吊车平稳运行。同时节约了柱体占用的纵向空间。
所述上柱4从肩梁1顶面向上布置，所述上柱4的水平截面1.4m×1.2m，高度约为8.9m，所述上柱4的大截面超高设计用于放置屋盖支座，承受其上荷载、增加厂房空间以及保证大吨位吊车的正常运行。
本发明的双肢排架柱的具体施工方法如下：
参阅图2和图3，为双肢排架柱搭建脚手架5以及上下人行通道6，自基础平面向上以梁体为界进行柱段以及梁体的逐层分段浇筑以形成双肢柱3、多层平腹杆2以及肩梁1，在肩梁1的顶部一侧浇筑上柱4。所述的以梁体为界是指，排架柱上的某一下层梁体的顶部到相邻的上层梁体的顶部为分段浇筑的一个浇筑段，所述梁体包括平腹杆2以及肩梁1。采用分段施工既保证了超高排架柱施工过程的合理有序，也确保了施工后的结构不易出现质量问题。
例如，自基础平面起的第一层浇筑段为例，先对该层的柱段进行钢筋绑扎，再搭设柱段模板，并向柱段模板内浇筑混凝土以形成该层的柱段，待其强度达到规范要求以上，再绑扎梁体钢筋并搭设梁体模板，向梁体模板内浇筑混凝土以形成该层的平腹杆2。浇筑梁体时，混凝土由梁体模板的两边同时向中间浇筑，最后进行模板拆除。该双肢排架柱的某一施工层以下两层支模架(即模板及支架系统)在柱混凝土结构强度达到设计强度75％后，才拆除所有的模板。
本实施例的施工方法中，所述脚手架5采用落地式钢管脚手架5；所述上下人行通道6设置在该双肢排架柱的长边一侧且与排架柱等高。
参阅图4，优选的，所述梁体浇筑过程包括梁模板的支设，所述梁模板包括梁侧模板与梁底模板。所述梁侧模板采用对拉螺杆7加强，侧模主楞8采用双钢管横向布置，侧模次楞9于梁侧沿长度方向铺设木枋10；所述梁底模板的底部设置木枋10与加密的承重立杆11，承重立杆11底部设置垫板12。
施工时，首先校核控制线，再进行支架、梁底模板及梁侧模板安装。在模板安装固定后，校核轴线与标高。对于梁底模板，采用扣件式钢管支撑系统。其中，所述侧模主楞9采用Ф48×3.0双钢管，所述对拉螺杆7采用Ф14 螺杆，对于梁底模板，所述承重立杆11加密到五根。
在施工过程中，当下层梁体混凝土浇筑强度达到50％后，再进行上层梁体的支撑搭设。模板拆除时，先拆除侧面模板，保留承重模板支撑体系。
参阅图5，优选的，在所述柱段的浇筑过程中，需要对柱段模板进行抱柱加固，具体为，采用四根水平且相互垂直的短钢管14加固柱段模板，所述短钢管14与脚手架5竖向立杆15采取钢扣件16连接在一起，且每层柱段模板至少设置一道。通过抱柱加固以保证浇筑施工时的模板稳定性。
参阅图6，进一步优选的，在所述梁体的浇筑过程中，以500mm的浇筑厚度对梁体进行分层浇筑，直至达到梁体的截面高度。由于该双肢排架柱的一个浇筑段包含浇筑竖向尺寸较大的柱段与梁体，通过合理地控制梁体中每层混凝土的浇筑厚度以及边浇筑混凝土边振捣，以控制混凝土连续成型，解决了大体积的梁体混凝土浇筑中的振捣不密实与温度差引起的混凝土开裂问题。最后浇筑上柱时，同样按500mm一层浇筑混凝土。
文中所述重型钢结构厂房的判断依据：厂房行车起吊重量大于25吨或者每平米用钢量大于50kg/m2。
根据住房和城乡建设部下发的《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》建质[2009]254号第1.3条规定，高大模板支撑系统是指建设工程施工现场混凝土构件模板支撑高度超过8m，或搭设跨度超过18m，或施工总荷载大于15kN/m2，或集中线荷载大于20kN/m的模板支撑系统，应编制专项施工方案。
《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。
文中所述厂房排架柱模拟图如图7所示，排架柱一段的照片如图8所示。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (9)
1.一种重型厂房钢筋混凝土双肢排架柱，应用于重型厂房，其特征在于：所述重型厂房承载的吊车起重吨位大于450T，所述排架柱高度大于30m，包括肩梁、平腹杆、双肢柱以及上柱，所述双肢柱由两根柱体竖向平行设置而成以节省厂房使用空间；所述平腹杆有多个并平行设置于两根柱体之间，提供了对大吨位吊车的排架柱水平刚度；所述肩梁的截面高度大于2m，设置在双肢柱顶且作为行车梁支座使用，传递大吨位吊车所施加荷载；所述上柱从肩梁顶面向上布置，高度大于8m，增加厂房空间以及保证大吨位吊车的正常运行。
2.根据权利要求1所述重型厂房钢筋混凝土双肢排架柱，其特征在于：多根所述平腹杆之间及平腹杆至双肢柱的底部平面之间的中心距离大于4m。
3.根据权利要求1所述的重型厂房钢筋混凝土双肢排架柱，其特征在于：所述肩梁的高度大于2m，宽度大于1.5m；所述平腹杆的高度大于1.2m，宽度大于1.4m；所述双肢柱体的水平截面长度大于1.5m，宽度大于1.0m；所述上柱的水平截面长宽都大于1.2m；柱各个组成部分均为大体积混凝土构件。
4.一种双肢排架柱的施工方法，其特征在于，自基础平面向上，按排架柱下层平腹杆的顶部到该层平腹杆的顶部进行分段，每段的施工顺序为：先单个排架柱搭建独立的脚手架系统，工人在有楼梯通道的脚手架系统中进行高空通行和施工操作；绑扎双肢柱的钢筋，搭设大体积柱的木模板，并在高空位置对柱模板进行加强，之后浇筑柱混凝土；再在高空位置支设梁底模，绑扎梁钢筋，支设梁侧模和增强措施，浇筑梁混凝土，形成双肢柱、多层平腹杆以及肩梁，最后在肩梁的顶部中间浇筑上柱。
5.根据权利要求4双肢排架柱的施工方法，其特征在于：所述脚手架系统包括落地式钢管脚手架、上下人行通道、梁高大支模支撑体系、柱大体积模板体系，所述落地式钢管脚手架搭设高度大于30m，属危险性较大的分部分项工程，所述上下人行通道设置在该双肢排架柱的长边一侧且与排架柱等高，通道采用之字形布置，所用竖向支撑钢管立杆应与排架柱脚手架立杆分别独立设置，在梁体模板支撑杆件的底部、中部及顶部分别设置一根水平钢管，并通过钢扣件与脚手架系统连接，在柱模板四周设置水平钢管，并通过钢扣件与脚手架系统连接。
6.根据权利要求4所述的双肢排架柱的施工方法，其特征在于：所述双肢柱体的各方向边长都大于1m，属于大体积混凝土构件尺寸范围；所述柱模板搭设高度最高处大于33m，柱体支设模板时考虑抱柱加固工序。所述抱柱加固工序采用四根水平且两两相互垂直的短钢管，沿柱身模板四周紧贴柱身，所述短钢管与脚手架竖向立杆采取钢扣件连接在一起，且每层柱段模板至少设置一道。
7.根据权利要求4所述的双肢排架柱施工方法，其特征在于：所述梁高大模板，指在排架柱上的搭设高度达8m以上的梁模板及其支撑体系，包括梁侧模板与梁底模板，所述梁侧模板采用对拉螺杆加强，侧模主楞采用双钢管横向布置，侧模次楞于梁侧沿长度方向铺设木枋；所述梁底模板的底部设置木枋与加密的承重立杆，承重立杆底部设置垫板。
8.根据权利要求7所述的双肢排架柱的施工方法，其特征在于：所述梁底模板的承重立杆加密到五根以上，且梁底模板及立杆均保留到排架柱整体施工完成再拆除。
9.根据权利要求4所述的双肢排架柱的施工方法，其特征在于：还包括分层浇筑，对梁体及上柱进行浇筑混凝土施工时，采用分层浇筑方法。对双肢柱混凝土先浇筑，再按500mm一层浇筑梁体混凝土，浇筑时由梁两边向中间，最后按500mm一层浇筑上柱混凝土。
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2022
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