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随着社会的发展和人们生活水平的不断提高,人们对于建筑物不再仅仅关注其使用功能,而是增加了对于美学及审美的要求,这也为建筑行业的发展提出了新的挑战和發展方向。近年来在技术的不断提高下许多的大跨度两廊悬空建筑应运而生,例如我国北京的西客站、杭州市市民中心大楼以及国外的日本大阪梅田空中城市等,这些都为世界的建筑行业树立了标杆,同时也提升了大跨度劲性结构在建筑行业的地位和价值。大跨度劲性结构在施工过程中其支模体系是施工的关键技术,因此对该技术的研究有助于大跨度劲性结构的发展和应用。
1 大跨度劲性结构中支模体系的分类和方式的选择
在大跨度劲性结构的支模体系中,按照体系承载能力的差异可以将支模体系分为超重型、重型、中型、轻型、自承重式以及落地式等六种不同的类型。其中的超重型为预应力三角撑架、重型为贝雷桁架支模体系、中型为型钢加斜撑的支模体系、轻型的为木枋横梁加拉筋组合桁架、三角脚手钢管等。
大跨度支模方式的选择和结构的跨度以及悬空高度都有关系:(1)支模方式与跨度的关系。在大跨度劲性结构中支模方式的选择和跨度的大小有很大的关系。在工程力学的体系中一般是工程的跨度越大,支模体系所要承受的重力能力也就越大。一般情况下跨度在十米以下时,通常选用中型和轻型的支模体系;而工程的跨度在15米以上时,通常选用超重型和重型的支模体系;自承重的支模体系在工程体系中应用很少。(2)支模方式与悬空高度的关系。在施工中一般情况下结构的悬空高度大于60米时混凝土的连廊结构采用重型和中型的支模体系较多,而结构的悬空高度如果小于30米,在对支模系统选择时大多都是选用落地式、重型和轻型的支模体系。
在施工中按照以上支模体系选择的方式进行选择,可以确保施工中能够满足工程受力以及结构质量的要求,同时也对工程的顺利实施至关重要。
2 大跨度劲性结构中钢柱和钢梁的施工工艺
2.1 钢柱的安装工艺
在施工过程中的工字钢柱需要插入深两米的杯口内,同时工字柱周围还有钢筋和井字形箍筋,因为杯口太深,因此通过四周的间隙无法顺利进入,而杯口底部也没有预埋固定钢柱的地脚螺栓,钢柱的安装和固定还是有一定的难度[2]。再经过多次的实践和研究采用以下的施工方案:将杯口内0.5米以下的井字形箍筋改为“口”字型,间距也进行相应的调整,把柱子插筋放入杯口内绑扎成型,然后在杯口底部沿杯口周围浇筑一圈混凝土,将柱子插筋进行固定,对钢柱进行整体吊装。
2.2 钢梁的安装技术
在大跨度劲性结构的施工中,钢梁的横截面比较小,长细比非常大,而且钢梁的自重特别大。因此在工程施工中一般采用吊装钢柱和钢梁,吊装完成后再进行钢筋混凝土工程的施工,通过这样的方式可以较好改善钢结构框架在吊装之后的稳定性问题。另外,在进行钢柱和钢梁施工前需要首先进行自身强度和稳定性的测量,并且采用一定的方式进行加固处理,确保钢结构框架在吊装过程中的顺利。
安装过程中,钢柱和钢梁凭借两根螺栓进行连接,钢梁就位后与钢柱焊接前,处于最不利于受力的情况下,而这个结构中,跨中的挠度非常大,经过测算吊装后的钢梁在其自身重量以及施工负荷的共同作用力下呈现的强度和刚度及钢梁整体结构局部都能够保持稳定并且符合施工的要求[3]。而此时钢梁的最大挠度和梁两端安装的螺栓的抗剪强度和局部的挤压强度也是可以符合工程的标准,而且不需要进行其他的加固措施,另外钢柱平面内的稳定性也是符合施工要求的。但是由于平面外的稳定性处于结构承受的临界值,因此在进行钢梁吊装之前,每两根钢柱之间架设两道临时的水平支撑。同时,为了确保钢柱的上部不会发生位移,在钢柱的15米高度处加设了一块拉结板,通过拉结板将钢柱与相邻的预制混凝土柱连接在一起,进一步提升了钢柱在整体结构中的稳定性能。
在施工过程中的基础杯口混凝土的强度达到既定标准以上后才能开始进行钢梁的吊装。钢梁吊装完成后需要使用螺栓进行固定,接着焊工需要及时进行焊接。钢柱与钢梁接口处的谅连接焊缝被称为二级焊缝,实施焊接完成后,需要对所有焊接的部位进行探伤检测。这个过程需要施工单位与建设单位拟使用超声探伤共同进行复检后才能被认定为质量合格,满足施工要求。
3 模板系统的选型与设计
3.1 柱模板
施工中使用模板竖排,柱模四角用角钢进行连接。因为混凝土柱中有钢柱,因此不可使用对拉螺栓。在工程实践中发现使用外部柱模箍来固定可以达到施工要求的稳定性和强度。另外使用分段支模采取分段浇筑的施工方式,对支模的高度和浇筑的高度进行了严格的定义。确保施工过程中对于施工参数的选择能够有据可依,使施工过程达到一定的精度和准确度。避免仅凭借经验盲目施工的情况导致施工质量出现问题。
3.2 框架主梁模板
在这里采用钢模横排的施工方式,为了很好固定侧模,经过严格的工程力学计算,在工字钢梁腹板的每一侧焊接两排螺栓,模板的外侧使用一定尺寸的方木做模板带进行固定。而在梁底使用角钢角膜将结构的底模和侧模进行连接,使之成为一个整体,避免施工过程中漏浆和胀模的情况发生,从而导致梁的外观变形以及刚度、强度不达标的情况出现,从而造成工程严重的质量问题[4]。最后在进行螺栓部位的固定时,使用一定尺寸的刨光木方,木方的下部根据螺栓的间距和直径切割出凹形豁口,方便模板的拆卸。
4 劲性钢筋工程的施工工艺
劲性钢筋工程的施工方法是直接影响到大跨度劲性结构质量的关键因素,在施工过程中劲性梁和柱的施工方法是有所不同的。
4.1 劲性柱的施工方法。
劲性柱中一般有型钢,井字形箍筋与钢柱紧靠在一起,因此不能按照普通混凝土柱钢筋的施工方法进行施工,而是需要在型钢柱就位后再进行钢筋的绑扎。施工过程中,在工字钢柱就位后,把主筋分为三段用竖向电渣压力焊的方式进行焊接,主筋焊接完成后,将预制箍筋一层一层套上。
4.2 劲性梁钢筋施工。
因为劲性梁内的工字钢梁上下和两侧都有纵向受力筋及架力筋,因此施工中难度较大,在施工过程中一般采用锚筋施工、梁底主筋和梁上负弯矩钢筋的施工方法进行劲性梁的钢筋施工。通过这些方法的使用不仅提升了工程的质量,而且使施工工艺得到了简化,提高了工程的施工效率。
5 结语
大跨度劲性结构支模体系是建筑工程建设的重要内容,而且由于其施工难度较大,因此对施工过程中施工技术和材料都有严格的要求。在施工进行过程中只有不断在工程实践中提升工程的施工标准并且对施工工艺进行改善,才能确保工程质量得到不断提升。