專利名稱：Y型柱與懸挑大斜梁的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大型建筑物梁柱施工方法，尤其是具有懸挑大斜梁的建筑物梁柱的施工方法。
背景技術(shù)：
隨著時代的進步，大型建筑的設(shè)計越來越新奇，設(shè)計中大量采用各種最新的科研成果，創(chuàng)新之舉層出不窮。大型體育場館的設(shè)計中多采用懸挑式大斜梁，這種設(shè)計中的大斜梁標高可近四十米，懸挑部分長近十米，它使體育場館挺拔，壯麗，雄姿勃發(fā)。同時，這些新穎的設(shè)計也為體育場館的施工帶來了種種的難題，對建筑施工行業(yè)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。巨大的懸挑梁在施工過程中，混凝土自重產(chǎn)生的軸向壓力和水平推力都是巨大的，靠常規(guī)方法的模板和其它支撐體系來抗衡，難度極大，安全系數(shù)不高，而且成本高昂。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的難題，本發(fā)明的目的是提供一種Y型柱與懸挑大斜梁的施工方法，它既能保證施工安全，又能保證工程質(zhì)量，還能極大地節(jié)約建設(shè)資金。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的Y型柱與懸挑大斜梁的施工方法，包括常規(guī)的扎制鋼筋，支設(shè)模板，模板外設(shè)置支撐體系，澆注混凝土，脫模，混凝土養(yǎng)護等工序，其特別之處在于所述的混凝土澆注采用了一種分段聯(lián)合施工的方法，即將Y型柱與懸挑大斜梁由地面向上分為數(shù)段依次進行混凝土澆注，每段與其相鄰接的樓板、梁、柱及其它的混凝土結(jié)構(gòu)聯(lián)合在一起同時澆注施工，使它們互相連接為一體，共同抵抗大斜梁自重產(chǎn)生的軸向壓力和水平推力；所述的模板外支撐體系是采用碗扣式多功能腳手架和普通扣件腳手架配合組成的聯(lián)合腳手架體系，通過對大斜梁自重和水平推力的計算來設(shè)置腳手架的疏密程度，保證每根立桿的允許應(yīng)力大于其應(yīng)承載的豎向傳遞荷載；在聯(lián)合腳手架體系搭建好后，先進行加荷試驗，依據(jù)試驗結(jié)果對沉降或位移進行調(diào)整后再進行混凝土澆注。
本發(fā)明的混凝土澆注采用的分段聯(lián)合施工方法的分段及聯(lián)合的方式如下(如附圖1中帶圓圈數(shù)字所示)第一段、由地面至二層樓梁底5-10mm高度內(nèi)的Y型柱立柱、邊柱及樓層梁柱；第二段、由第一段上表面至二層樓板面高度內(nèi)的Y型柱立柱、邊柱及二屋樓板；第三段、由第二段上表面至四層梁下5-10mm高度內(nèi)的Y型柱立柱、邊柱及一層看臺的梁、柱、樓板；第四段、由第三段上表面至第四層樓板面高度內(nèi)的Y型柱立柱和第四層梁及樓板、邊柱和第三層樓立柱及樓板；
第五段、由第四段上表面至大斜梁的下段；第六段、由第四段上表面至Y型柱分叉上20-25mm；第七段、由第六段上表面至大斜梁底面高度內(nèi)的Y型柱向內(nèi)分叉；第八段、大斜梁中間段；第九段、由第六段上表面至大斜梁底面高度內(nèi)的Y型柱向外分叉；第十段、大斜梁上段。
施工方法所述的第七段和第九段可以同時施工，第四段中的邊柱和第三層樓立柱及樓板的施工可以和第三段同時進行。
所述的聯(lián)合腳手架體系中，Y型柱分叉以內(nèi)即末懸挑部分的大斜梁支撐采用普通扣件式鋼管腳手架；Y型柱懸挑大斜梁投影區(qū)域的模板支撐采用腕扣式多功能腳手架，水平桿采用雙鋼管、雙扣件固定；從二層平臺往上至梁板底設(shè)置環(huán)向和徑向軸線支撐，環(huán)向支撐每跨設(shè)置3-5道，從分叉往上加設(shè)2-4道水平支撐，垂直支撐上部與斜梁支撐橫桿箍緊，下部與腳手架水平桿箍緊；每2-6跨設(shè)置一個剪力撐。
本發(fā)明的施工方法是從最新設(shè)計的Y型柱和懸挑大斜梁的具體工程的實施中創(chuàng)造出來的，分段聯(lián)合施工的方法是依據(jù)對構(gòu)件的受力情況科學(xué)計算、分析后創(chuàng)造出來的方法，Y型立柱、邊跨柱與相關(guān)的樓板、樓板梁、樓層柱及其它的混凝土結(jié)構(gòu)同時施工使Y型立柱、邊跨柱與樓層等連成一體，解決了大斜梁自重對立柱和邊柱的軸向壓力和水平推力的難題，大斜梁分為三段施工，確保了施工的絕對安全可靠。懸挑部分的施工腳手架采用了最新研制出的腕扣式多功能腳手架，這種腳手架搭設(shè)方便，固定牢固，不易變形，而且，在Y型分叉之上部位進行了加密設(shè)置，保證了大斜梁的施工質(zhì)量和安全可靠；在大斜梁的未懸挑部分采用普通的鋼管腳手架與腕扣式腳手架相配合使用，節(jié)約了工程開支。大斜梁施工之前進行的加荷試驗，及時解決了支撐體系的微小下沉和位移，保證了大斜梁的定位準確，為下道工序創(chuàng)造了有利條件。


附圖1是Y型柱與懸挑大斜梁施工分段情況示意圖；附圖2是Y型柱與大斜梁支撐體系示意圖；附圖3是附圖2的1-1剖面示意圖；附圖4是環(huán)向、徑向支撐示意圖。
附圖中標記分述如下1——Y型柱立柱；2——邊立柱；3——大斜梁下段；4——大斜梁中段；5——大斜梁上段；6——分叉處；7——內(nèi)分叉；8——外分叉；9——施工縫；10——四層樓梁；11——二層樓板；12——三層樓板；13——四層樓板；14——一層看臺；15——一層看臺立柱；16——通長腳手架；17——雙扣件；18——剪力撐(每四跨設(shè)置一個)；19——雙立桿；20——環(huán)向支撐位置；21——徑向支撐位置；22——架子搭設(shè)處；23——樓層梁柱。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。某體育場工程為全國第三大規(guī)模的工程，其工程采用Y型柱、階梯式大斜梁作為主要結(jié)構(gòu)支承系統(tǒng)。附圖1-4所示，Y型柱垂直段高13.7m，斜叉處標高分別為20.5m和27.9m，柱截面最大處為1000×5618mm，56根混凝土柱通過階梯式斜梁支承全部看臺和上部結(jié)構(gòu)，大斜梁軸向長40m，為變截面梁，其最大截面為1200×2840mm，大斜梁的標高最低點為12.70m，最高點為37.03m，傾角為33.13度，懸挑長度為8.68m。
此Y型柱和階梯式大斜梁的施工的第一個難點是如何抵擋混凝土施工過程中混凝土自重對大斜梁下端部產(chǎn)生的軸向壓力和水平推力(即對邊跨柱的彎距)。實際計算得到混凝土自重產(chǎn)生的軸向力F＝1.2×2.84×2500×40×sinα＝186724kg≈1867KN；對邊跨柱上部的水平剪切力為N＝F×cosα＝1561KN。對此，本發(fā)明的發(fā)明人依據(jù)“穿高跟鞋”的原理，提出了分段施工的方法，分段施工的順序如附圖1中帶圓圈的數(shù)字順序所示；各段的柱、梁與混凝土樓板、樓板梁、樓層柱等同時施工，使它們連為一體，共同抵抗大斜梁混凝土施工時產(chǎn)生的水平推力。當(dāng)前一段混凝土達到一定強度后(即足以抵抗大斜梁混凝土施工時產(chǎn)生的水平推力時)，再施工其上部段的混凝土，可確保大斜梁混凝土施工的絕對安全可靠。大斜梁又分為上中下三段來施工，按這種方法施工，在第8段施工時(大斜梁中端)，其產(chǎn)生的水平推力減少為N＝1.2×2.84×2500×19×sinα×cosα＝74148kg≈742KN。根據(jù)設(shè)計值，混凝土澆注齡期為3天時，邊跨柱上部的抗剪力約為F＝1000×1600×1.677＝2683KN；抗剪力F＞水平推力N，結(jié)構(gòu)安全。
此Y型柱和階梯式大斜梁的施工的第二個難點是如何平衡大斜梁上部，即懸挑部分在混凝土施工過程中產(chǎn)生的水平推力。本發(fā)明的發(fā)明人采取的方法是用φ48×3.5腳手管搭設(shè)滿堂紅腳手架，立桿間距和橫桿排距分兩種情況搭設(shè)；其一是在該工段產(chǎn)生傾覆力最大的位置——懸挑大斜梁投影區(qū)域內(nèi)的模板采用最新科研成果的腕扣式多功能腳手架，其支撐間距框架梁及環(huán)梁為300×600梁寬方向為300，梁長方向為600)，立桿步距在Y型柱分叉以下為1800，分叉以上為900。其水平桿與已澆的混凝土柱連接采用雙鋼管，雙扣件固定。為保證架體的整體穩(wěn)定，在縱橫軸線從二層平臺往上至梁板底設(shè)置環(huán)向和徑向垂直支撐，環(huán)向支撐每跨設(shè)置四道，鋼管間距為φ48×3.5@1500×1500，同時從分叉往上設(shè)置三道水平支撐，鋼管間距為φ48×3.5@3000×3000，垂直支撐上部與斜梁支撐橫桿箍緊，下部與腳手架水平桿箍緊。其二是Y型柱分叉以內(nèi)未懸挑部分的大斜梁的支撐采用普通鋼管腳手架。
對以上方案驗算如下斜挑大梁自重(取較大斷面梁段)q＝1.2×2.84×2500＝8.52t/m折算成水平投影荷載為q1＝q/cos33.13°＝10.19t/m模板自重(以30kg/m2計)折算成水平投影荷載為q2＝(1.2+2.84×2)×0.03/cosα＝0.24t/m
腳手架的搭設(shè)為立桿間距0.3m，排距0.6m，步距1.8m，取1m×2m為單元進行計算，立桿高取25.0m，則q3＝[(25.2×7+2.5×7+15×0.6)×3.84+7×16×1.5]/0.6＝1.58t/m施工活荷載取q4＝300kg/m腳手架中每根立桿的豎向傳遞荷載N1＝1/7[1.2(q1+q2+q3)+1.4q4]×0.6＝1.27t立桿驗算u取1.25，L＝uL0＝1.25×180＝225cm，r＝1.58cm，f＝205N/mm2；查表得φ＝0.337每根立桿的允許應(yīng)力為[N]＝φAf＝0.337×489×205＝33782N＝3.35T＞N1，滿足要求在施工大斜梁前進行加荷試驗，一則消除初始形變，二則檢查是否有位移。用相當(dāng)于混凝土、模板重量的成捆鋼筋，分批加載進行預(yù)壓，檢查結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)位移情況，僅有0.5～1.3cm的沉降，調(diào)整后進行正式澆注。拆模后檢查未發(fā)現(xiàn)明顯沉降。
本實施例顯示，以上方案保證了施工安全，保證了工程質(zhì)量，達到了清水混凝土的要求，混凝土大斜梁未發(fā)生位移，撓度也在允許范圍內(nèi)，構(gòu)件表面清晰、美觀、棱角方正。
本發(fā)明的方法適用于類似的具有懸挑大斜梁與Y型立柱的大型場地結(jié)構(gòu)的施工。
權(quán)利要求
1.Y型柱與懸挑大斜梁的施工方法，包括扎制鋼筋，支設(shè)模板，模板外設(shè)置支撐體系，澆注混凝土，脫模，混凝土養(yǎng)護等工序，其特征在于所述的混凝土澆注采用分段聯(lián)合施工的方法，即將Y型柱與懸挑大斜梁由地面向上分為數(shù)段依次進行混凝土澆注，每段與其相鄰接的樓板、梁、柱及其它的混凝土結(jié)構(gòu)聯(lián)合在一起同時澆注施工，使它們互相連接為一體，共同抵抗大斜梁自重產(chǎn)生的軸向壓力和水平推力；所述的模板外支撐體系是采用碗扣式多功能腳手架和普通扣件腳手架配合組成的聯(lián)合腳手架體系，通過對大斜梁自重和水平推力的計算來設(shè)置腳手架的疏密程度，保證每根立桿的允許應(yīng)力大于其應(yīng)承載的豎向傳遞荷載；在聯(lián)合腳手架體系搭建好后，先進行加荷試驗，依據(jù)試驗結(jié)果對沉降或位移進行調(diào)整后再進行混凝土澆注。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于所述的混凝土澆注采用的分段聯(lián)合施工方法的分段是由地面向上逐步分段，聯(lián)合是指各段與其相鄰的混凝土結(jié)構(gòu)聯(lián)合進行混凝土澆注，其分段及聯(lián)合的方式如下第一段、由地面至二層樓(11)梁底5-10mm高度內(nèi)的Y型柱立柱(1)、邊柱(2)及樓層梁柱(23)；第二段、由第一段上表面至二層樓板面高度內(nèi)的Y型柱立柱(1)、邊柱(2)及二層樓板面(11)；第三段、由第二段上表面至四層梁下5-10mm高度內(nèi)的Y型柱立柱(1)、邊柱(2)及一層看臺的梁、柱、樓板(14、15)；第四段、由第三段上表面至第四層樓板面高度內(nèi)的Y型柱立柱(1)和第四層樓梁(10)及樓板(13)、邊柱(2)和第三層樓立柱及樓板(12)；第五段、由第四段上表面至大斜梁的下段(3)；第六段、由第四段上表面至Y型柱分叉(6)上20-25mm；第七段、由第六段上表面至大斜梁底面高度內(nèi)的Y型柱向內(nèi)分叉(7)；第八段、大斜梁中間段(4)；第九段、由第六段上表面至大斜梁底面高度內(nèi)的Y型柱向外分叉(8)；第十段、大斜梁上段(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的施工方法，其特征在于所述的第七段和第九段可以同時施工，第四段中的邊柱和第三層樓立柱及樓板的施工可以和第三段同時進行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述的聯(lián)合腳手架體系中，Y型柱分叉以內(nèi)即末懸挑部分的大斜梁支撐采用普通扣件式鋼管腳手架；Y型柱懸挑大斜梁投影區(qū)域的模板支撐采用腕扣式多功能腳手架，水平桿采用雙鋼管、雙扣件固定；從二層平臺往上至梁板底設(shè)置環(huán)向和徑向軸線支撐，環(huán)向支撐每跨設(shè)置3-5道，從分叉往上加設(shè)2-4道水平支撐，垂直支撐上部與斜梁支撐橫桿箍緊，下部與腳手架水平桿箍緊；每2-6跨設(shè)置一個剪力撐。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Y型柱與懸挑大斜梁的施工方法，屬于大型建筑物梁柱施工方法，尤其是具有懸挑大斜梁的建筑物梁柱的施工方法。本發(fā)明采用了分段聯(lián)合施工的方法，即將Y型柱與懸挑大斜梁分為數(shù)段，每段與其相鄰接的樓板、梁、柱及其它的混凝土結(jié)構(gòu)聯(lián)合在一起同時澆注施工，使它們互相連接為一體，共同抵抗大斜梁自重產(chǎn)生的軸向壓力和水平推力；支撐體系是采用碗扣式多功能腳手架和普通扣件腳手架配合組成的聯(lián)合腳手架體系；對聯(lián)合腳手架體系進行加荷試驗后再進行混凝土澆注。本發(fā)明的方法解決了大斜梁自重對立柱和邊柱的軸向壓力和水平推力的難題，確保了施工的絕對安全可靠，適用于具有懸挑大斜梁與Y型立柱的大型場地結(jié)構(gòu)的施工。
文檔編號E04B1/35GK1510225SQ02154109
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月23日
發(fā)明者戈祥林, 楊俊 , 陳新 申請人:中國建筑第八工程局中南公司