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1、超高独立柱、核心筒施工方案1 工程简述本工程中入口大厅有部分混凝土结构柱及核心筒独立高度较高，给施工带来了一定的难度。超高独立柱、核心筒概况见表1所示.表1 超高独立柱、核心筒概况序号位置柱截面尺寸、核心筒标高净高备注1A4区JZ3、KZ25（10001000）+3.225m+26.8m23mJZ1、JZ3型钢混凝土柱2A5区JZ1、KZ20（10001000）+3.225m+26.8m23m3A6区JZ3、KZ25（10001000）+3.225m+26.8m23m4A5区Core-2、3、5、10+3.225m+34.35m31m2 工程重点及关键技术本工程中超高独立柱、核心筒独立高度高、
2、数量多增加了施工的难度。超高独立柱、核心筒施工重点及关键技术见表2所示。表2 施工重点及关键技术序号施工重点关键技术备注1超高独立柱、核心筒施工时操作、围护架体的选用。超高独立柱、核心筒独立高度较高，合理选择操作、围护架体是保证施工安全、经济的关键。超高独立柱采用ADG模块式架体，超高独立核心筒采用外挂架作为施工操作和安全围护的架体。2独立柱、核心筒整体垂直度是施工控制的重点。超高独立柱、核心筒独立高度较高。独立柱净高23m，核心筒净高31m。垂直度控制采用经纬仪以底部固定基准点进行分段整体测控。3混凝土接缝处观感质量是施工控制的重点。超高独立柱、核心筒需分多段浇筑施工，周边无楼板，接缝多。为
3、有效保证独立柱子的接缝质量，上段柱支模时搭接下段浇筑完成混凝土柱不少于500mm并在接缝处增加一道加强柱箍，防止接缝处错台的出现。3 施工流程及安排1 平面施工超高独立柱、核心筒施工时做为独立的施工区域组织施工。超高独立柱施工时分段组织流水施工，每8根柱子为一组。见图1所示：图1 独立柱第一段施工示意A5区的独立核心筒有Core-2、Core-3、Core-5、Core-10共有4个。Core-2与Core-3、Core-10与Core-5对称分布。平面组织施工时核心筒分两段施工，每次施工2个核心筒，先施工Core-2和Core-10再施工Core-3和Core-5。见图2所示：Core-2C
4、ore-3Core-5Core-10A5区图2 A5区独立核心筒示意2 竖向施工超高独立柱的竖向施工组织，综合考虑型钢安装、钢筋安装及混凝土的浇筑施工，柱模板采用定型钢模板。独立柱分5段施工，分段高度分别为5m、4.5m、4.5m、4.5m、4.5m。独立柱施工过程示意图见图3所示：图3 超高独立柱施工示意核心筒竖向施工组织考虑采用定型钢大模板，为了便于柱筋安装、型钢安装及混凝土的浇筑施工，核心筒墙体分8段施工，每段施工高度4m。核心筒第一段墙体及上部墙体模板施工见图4、5所示：图4 核心筒墙支模示意核心筒墙体第一段混凝土浇筑并拆除墙体模板后，组装外挂架操作平台和内侧钢平台。利用外挂架平台和内
5、侧钢平台进行核心筒上部的墙体的钢筋安装、模板支设及墙体混凝土的浇筑施工。外挂架操作平台及内侧钢平台采用塔吊单片逐段提升。图5 外挂上墙体模板施工示意外挂架操作平台及内侧钢平台采用塔吊逐段提升。核心筒逐段施工过程示意见图6所示：图6 核心筒施工过程示意8m31m20m4 施工操作架体的选择及分析1 超高独立柱架体选择本工程混凝土结构柱的独立净高有23m，基本成双排对称分布。为了满足超高独立柱施工及安全的要求，对超高独立柱采用ADG模块式架体做为施工操作及安全防护的架体。ADG模块式架体具用质轻、承载力高、应用灵活、稳定安全的特点。柱子第一段施工时为了柱钢筋的安装、模板安装及混凝土浇筑施工的要求，
6、搭设ADG模块式操作架做为施工操作架体。见图7所示：图7 单柱ADG模块式操作架示意柱子第一段施工拆除柱模板后，柱操作架采用ADG模块操作架继续向上搭设两步架，到第二段柱施工的高度。随着高度的增加，为了保证稳定性，各个独立的柱架分段连接成一个整体。独立柱架体平面布置、架体立面、搭设及上人爬梯设置见图8、9、10、11所示：图8 独立柱模块操作架平面布置示意图9 独立柱模块操作架立面示意图10 独立柱ADG模块操作架搭设示意图11 独立柱模块操作架爬梯示意2 超高核心筒架体选择图12 外挂架使用示意本工程核心筒独立净高有31 m。对超高独立核心筒外侧采用外挂架及内侧采用钢平台做为超高独立核心筒的
7、施工操作及安全防护的架体。外挂架及内侧钢平台见图12、13所示：图13 核心筒内部钢平台示意钢平台1) 外挂架架体基本结构单元为三角形平面桁架，附墙弦杆采用10槽钢制作，上弦杆、下弦杆及腹杆采用483.5制作，各杆件通过焊接连接成平面三角形桁架。三角架宽1350mm，高2200mm，具体详见外挂架示意图14所示：图14 外挂架示意2) 外挂架与外墙连接锚固采用28T型螺栓连接，穿墙孔利用大钢模最上一排对拉螺栓穿墙孔。3) 外挂架架体构架方式：结构单元三角架沿墙长单向组合，每段组合架体中不得少于3榀单元三角架，架体高度同外侧护栏高度6.0m，架体宽度为1.4m。架体整体连接采用483.5扣件式钢
8、管连接。几榀单元三角架在组合成整体架体后方可搭设操作平台，为加强架体整体性，架体分段处加设短钢管连接。架体提升方式采用分段整体提升，以组合后单段架体、护栏及架体操作平台为单元整体提升，提升机械采用塔吊提升；提升周期为一层一提升。4) 为满足操作层全封闭安全要求，外挂架架体外侧设置安全护栏，护栏高度为6.0m，采用483.5扣件式钢管搭设。护栏立杆高度为6.0m，立杆纵距同单元外挂架间距，操作平台以上高度为4.0m，操作平台下悬2.0m，立杆通过十字扣件和旋转扣件与架体连成整体，护栏横杆步距不大于1.5m。为加强护栏的整体性，架体的护栏增设剪刀撑，剪刀撑角度控制在4560，剪刀撑的高度为6.0m
9、，宽度同架体宽度，不同段架体之间相互独立，以方便组合后的单段架体独立提升。外挂架防护示意图见图15所示：图15 外挂架防护示意3 安全计算分析1）独立柱操作架计算分析见表3所示：表3 操作架计算书序号验算过程计算式1计算参数1.操作架参数本工程独立柱操作架搭设高度23m，立杆的纵距2.50m，立杆的横距3.00m，立杆的步距2.00m。2.活荷载参数施工均布活荷载标准值:3.000 kN/；3.风荷载参数本工程地处北京，基本风压为0.39 kN/；风荷载高度变化系数z 为1.00，风荷载体型系数s 为0.55；操作架计算中考虑风荷载作用4.静荷载参数每米立杆承受的结构自重标准值(kN/):0.
10、1248；脚手板自重标准值(kN/):0.350；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.140；安全设施与安全网(kN/):0.005；脚手板铺设层数:1；脚手板类别:木脚手板；栏杆挡板类别:栏杆、木脚手板挡板；每米脚手架钢管自重标准值(kN/):0.038；2横杆横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，按照横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算横杆的最大弯矩和变形。1.均布荷载值计算横杆的自重标准值: P1= 0.038 kN/m ；脚手板的荷载标准值: P2= 0.351.5/3=0.175 kN/m ；活荷载标准值: Q=31.5/3=1.5 kN/m；荷载的计算值: q=1.20.038+
11、1.20.175+1.41.5 = 2.356 kN/m； 横杆计算简图 2.强度计算最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩，计算公式如下: 最大弯矩 Mqmax =2.3562.52/8 = 1.840 kN.m；最大应力计算值 = Mqmax/W =83.483 N/2；横杆的最大弯曲应力 =83.483 N/2 小于横杆的抗压强度设计值 f=205 N/2，满足要求！3.挠度计算:最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度荷载标准值q=0.038+0.175+1.5 = 1.713 kN/m ；最大挠度 V = 5.01.71325004/(3842.06105121900)=1.842
12、 ；横杆的最大挠度 1.842 小于横杆的最大容许挠度 1200/ 150=8 与10 ，满足要求！3操作架立杆荷载作用于操作架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容： (1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN)，为0.1248 NG1 = 0.1248+(1.202/2)0.038/1.8025.00 = 3.760；(2)脚手板的自重标准值(kN/)；采用木脚手板，标准值为0.35 NG2= 0.3541.5(1.2+0.3)/2 = 1.575 kN；(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；采用栏杆、木脚手板挡板，标准值为0.14 NG3 = 0.1441.5/2
13、 = 0.42 kN；(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/)；0.005 NG4 = 0.0051.525 = 0.188 kN；经计算得到，静荷载标准值 NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 5.942 kN；活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值 NQ= 31.21.52/2 = 5.4 kN；风荷载标准值按照以下公式计算 其中 Wo - 基本风压(kN/)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用： Wo = 0.39 kN/； Uz - 风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB
14、50009-2001)的规定采用： Uz= 1 ； Us - 风荷载体型系数：取值为0.552；经计算得到，风荷载标准值 Wk = 0.7 0.3910.552 = 0.151 kN/；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG+1.4NQ= 1.25.942+ 1.45.4= 14.691 kN；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N = 1.2 NG+0.851.4NQ = 1.25.942+ 0.851.45.4= 13.557 kN；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为 Mw = 0.85 1.4WkLah2/10 =0.850 1.40.1511.51.82
15、/10 = 0.087 kN.m；4立杆的稳定性不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为： 立杆的轴向压力设计值 ：N = 14.691 kN；计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 ；计算长度附加系数k = 1.155 ；当验算杆件长细比时，取块1.0；计算长度系数 = 1.53 ；计算长度 ,由公式 lo = kh 确定 ：l0 = 3.181 m；长细比 Lo/i = 201 ；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的计算结果查表得到 ：= 0.179 ；立杆净截面面积 ： A = 4.89 2；立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 3；钢管立杆抗压强度设计值 ：f =2
16、05 N/2； = 14691/(0.179489)=167.838 N/2；立杆稳定性计算 = 167.838 N/2 小于立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/2，满足要求！考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 立杆的轴心压力设计值 ：N = 13.557 kN；计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 ；计算长度附加系数k = 1.155 ；计算长度系数 = 1.53 ；计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定：l0 = 3.181 m；长细比: L0/i = 201 ；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：= 0.179立杆净截面面积 ： A = 4.89
17、 2；立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 3；钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205 N/2； = 13557/(0.179489)+87153.525/5080 = 172.038 N/2；立杆稳定性计算 = 172.038 N/2 小于立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/2，满足要求！2）核心筒外挂架计算分析见表4所示：表4 外挂架计算书序号验算过程计算式1计算标准荷载外挂架宽度按1.4m计算，外挂架单元三角架最大间距按1.8m计算，挂钩螺栓采用28圆钢，架体连接杆件和护栏材料为483.5钢管。 荷载计算：单元三角架承重按1.8m范围荷载计算 模板自重：以外模板高度4000
18、mm计算，模板重量按1.0 KN/m2计，荷载为：4.01.81.07.2KN 操作人员荷载：1.8m间距内最多允许3人同时操作，每人按0.75KN计，总计：0.7532.25KN 自重及工具荷载：外挂架自重、脚手板、连接杆件、护栏钢管、零星材料等，最大重量按3KN/m2计，荷载为：3.01.81.47.6KN2计算简图 模板自重考虑为主要分部在脚手架内侧荷载，将均布荷载简化为节点集中荷载：F14.01.81.0/23.6KN 操作人员及工具荷载视为在外挂架宽度方向均匀分布荷载，简化为节点集中荷载：F2（2.257.6）/33.3KN计算简图如下图所示：即：FAF1F26.9KN，FBFA6.
19、9KN, FC3.3KN3内力计算按桁架进行计算各杆件内力值：RAVFA+ FB+ FC17.1KNRAH(FB0.8+ FC1.4)/1.85.63KNRBH(FB0.8+ FC1.4)/1.85.63KNN1FCtg402.77KN(拉杆)N2N12.77KN（拉杆）N3RBH/tg406.71KN（拉杆）N4RBH/sin40=8.76 KN（压杆）N5FC/cos404.31KN（压杆）N6FB6.9KN（压杆）N7(RAH-N2)2+(RAV-N3-FA)21/2(5.63-2.77)2+(17.1-6.71-6.9)21/2（2.862+3.492）1/24.51KN（拉杆）4截面
20、验算 杆件皆为拉杆，最大内力值N36.71KN，允许应力乘以0.9的折减系数。杆件为483.5钢管，A489mm2。强度验算：N/A6710N/489 mm213.72N/ mm2 0.9f0.9215193.5N mm2，强度满足要求。 杆件为压杆，N48.76 KN，N54.31KN该杆件在平面外的计算长度：（查表回转半径I24.5mm）L0L1(0.75+0.25 N5/N4)2280(0.75+0.254.31/8.76)1990mm杆件长细比：L0/I1990/24.581.22150强度验算：由长细比查表得轴压稳定系数0.719 N4/(A)8760N/（0.719489 ）mm2
21、24.92N/ mm2 0.9f0.9215193.5N mm2强度及稳定性满足要求。 杆件为零杆。5焊缝强度验算按腹杆中内力最大的杆件N48.76 KN计算，焊缝厚度取4mm，故焊缝有效厚度hs0.7hf2.8mm，焊缝长度应为：LWN/(hsffW)8760/(2.8160)=19.55mm焊缝实际长度为30mm,满足要求。6支座A外挂架螺栓计算 挂钩螺栓采用28圆钢制作受拉：RAH5.63KN，A615mm2 RAH /A5630N/615 mm29.15N/ mm2 0.9f0.9215193.5N /mm2抗拉强度满足要求。受剪：RAV /A17100/61527.08 N/ mm2
22、 125N/ mm2 抗剪强度满足要求。 外挂架钩头采用4个M1640螺栓通过挂板同10槽钢连接，螺栓受剪。M16螺栓A201mm2受剪：RAV /(4A)17100/(4201)21.27 N/ mm2 125N/ mm2 抗剪强度满足要求。5 施工控制要点1 垂直度控制1）独立柱模板垂直度验收控制时应提高验收标准，垂直度不大于2mm，减小分段累积偏差对独立柱整体垂直度的影响。每次支模后对全高垂直度进行检查。每次垂直度检查均以第一段柱支模的控制线为基准。柱支模见图16所示：图16 柱支模示意2）模板垂直度检测：在钢模板上、下用墨线弹出中心线，模板支设时采用经纬仪配备弯管目镜校核模板的垂直度，
23、见图17所示：3）在钢柱模上口增加一道加固支撑，加强控制钢柱模的垂直度和防止钢柱模扭偏。图17 超高独立柱模板垂直度校正示意中心轴线结构柱柱中心线弯管目镜经纬仪柱中心线视线视线2 接缝质量控制1）独立柱及独立核心筒均采用定型钢模板施工。墙体钢模板4m高，柱钢模板5m高，钢模板图见图18、19、20，核心筒配模表见表5所示：Core-2Core-3Core-5Core-10图18 Core-2、3、5、10核心筒墙体模板配模表5 独立核心筒墙体、角模配模序号板号长度（mm）高度/长度（mm）总数备注1N61550400022N62600400013N63600400034N64650400045
24、N65700400016N66790400017N67800400028N681100400049N6912004000110N7113004000211N7314004000412N74150040001613N7518004000414N7622004000415N7723004000216N7824004000217N7924504000218N8027004000219N8128004000320N82300040001121N83310040001422N8431004000223N8531004000124N8748004000225J15200200134000mm高26J172
25、00240264000mm高27J1820025064000mm高28J1923020014000mm高29YJ745045014000mm高30YJ880080044000mm高31YJ980082014000mm高32YJ1080084074000mm高33YJ1183080014000mm高34YJ1285080014000mm高图19 核心筒墙体大模板示意图20 柱钢模板示意图21 柱头混凝土处理示意2）独立柱、核心筒墙体混凝土浇筑时，每次高出浇筑控制标高30mm。柱、墙模拆除后，在柱、墙面上均匀弹出浇筑高度位置线，用云石机在墨线上切一道5mm深的水平直缝，再用钎子将直缝以上的混凝土软
26、弱层剔掉，露出石子后，用气泵清理干净，保证混凝土的接槎质量并有效保证独立柱接缝的平直。柱头混凝土处理见图21所示：3）为有效保证独立柱子的接缝质量，上段柱支模时搭接下段浇筑完成混凝土柱不少于200mm并在接缝处增加一道加强柱箍，防止接缝处错台的出现。核心筒墙体模板上下段搭接不小于100mm。利用下段已施工完混凝土墙体的大模板穿墙孔将墙体大模板与核心筒墙体夹紧固定。柱模板搭接见图22所示：图22 柱模板搭接示意柱模板下接200mm4）在独立柱、核心筒墙体施工缝处继续浇筑混凝土时，已经浇筑混凝土的强度不小于1.2Nmm。在浇筑混凝土前，必须在施工缝处铺一层与混凝土同成分的减石子水泥砂浆，接浆厚度为35cm。混凝土应细致捣实，使新旧混凝土紧密结合，保证接缝处的外观质量。10