高層建筑深基礎(chǔ)逆作法施工中的節(jié)點(diǎn)處理

逆作法施工的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),需要滿足下列要求:(1)要求既滿足結(jié)構(gòu)永久受荷狀態(tài)下的設(shè)計(jì)要求,又要滿足施工狀態(tài)下的受荷要求。即節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)既要符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求,又要滿足施工工況受荷條件下的受力要求。(2)節(jié)點(diǎn)形式和構(gòu)造必須在工藝上滿足現(xiàn)有的工藝手段與施工能力。即設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)是可行的,可操作的,在滿足受力前提下愈簡(jiǎn)單愈好。(3)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造必須滿足抗?jié)B防水要求,不要因?yàn)楣?jié)點(diǎn)施工降低了抗?jié)B,造成永久性的滲漏。(4)不要影響建筑物的使用功能,如不能占用過(guò)大空間等。

2　支撐柱與梁板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與施工

在逆作施工中,中間支撐柱與梁板節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與施工,主要是解決梁鋼筋如何穿過(guò)中間支撐柱或與中間支撐柱連接,保證在復(fù)合柱完成后,節(jié)點(diǎn)質(zhì)量和內(nèi)力分布與設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖一致。該節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和施工主要取決于中間支撐柱的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)中間支撐柱采用鋼格構(gòu)柱形式時(shí),中間支撐柱與梁鋼筋的連接方法主要有:在中間支撐柱型鋼上鉆孔以穿過(guò)梁鋼筋的鉆孔鋼筋連接法和在中間支撐柱的型鋼翼緣處焊接傳力鋼板以焊接連接梁板受力鋼筋的傳力鋼板法。前者節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)單、柱梁接頭混凝土澆筑質(zhì)量好但是在型鋼上鉆孔削弱了截面,使承載力降低。后者可以解決鉆孔過(guò)多導(dǎo)致梁鋼筋無(wú)法定位穿越的問(wèn)題,但材料消耗大,施工工藝復(fù)雜,傳力鋼板下面的焊縫施焊困難,鋼板下面混凝土的澆筑質(zhì)量難以保證。當(dāng)中間支撐柱采用鋼管混凝土柱時(shí),前述兩種方法也可以采用,多以后者為主。采用后者時(shí)形式很多,常用的有鋼牛腿和接駁器兩種形式。前者是在鋼管表面焊接鋼牛腿,通過(guò)鋼牛腿連接鋼筋與鋼管,達(dá)到傳遞彎距與剪力的目的。后者則是在鋼管表面焊接環(huán)型鋼板,傳遞結(jié)構(gòu)剪力。鋼筋連接接駁器直接與鋼管焊接,傳遞結(jié)構(gòu)彎矩。目前這二種方法在實(shí)際逆作法施工中存在很大的缺陷。一是現(xiàn)場(chǎng)焊接,焊縫高,焊接融化會(huì)對(duì)鋼管柱受力產(chǎn)生影響。二是地下室配筋量大,采用的鋼牛腿或接駁器量大,現(xiàn)場(chǎng)焊接條件又較差,會(huì)影響工程工期、質(zhì)量與成本。三是大量焊接廢氣的產(chǎn)生會(huì)影響作業(yè)環(huán)境。所以針對(duì)鋼管混凝土中間支撐柱與梁的連接節(jié)點(diǎn),通過(guò)雙梁節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)使節(jié)點(diǎn)處理工廠化,達(dá)到簡(jiǎn)化梁板結(jié)構(gòu)與鋼管砼柱連接節(jié)點(diǎn)的目的,從而產(chǎn)生一種新型單柱雙梁鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)。

由由國(guó)際廣場(chǎng)工程占地面積三萬(wàn)余平方米,地下兩層,挖深最深達(dá)17m左右,基坑平面呈不規(guī)則的多邊形。工程采用裙樓逆作、主樓順作的半逆作法進(jìn)行施工,圍護(hù)體系為鉆孔灌注樁擋土結(jié)合深層攪拌樁止水的復(fù)合圍護(hù)形式,逆作施工時(shí)的豎向荷載由一柱一樁形式布置的450×450 mm鋼格構(gòu)立柱承擔(dān)。其中間支撐格構(gòu)柱與框架梁的相交節(jié)點(diǎn)處理采用鉆孔鋼筋連接法,見(jiàn)圖1。

由于逆作施工水平結(jié)構(gòu)梁板時(shí),框架梁的鋼筋將穿越工程中處于未來(lái)框架柱位置的鋼格構(gòu)立柱。同時(shí),由于逆作法利用水平梁板代支撐的原因,逆作區(qū)域的框架梁配筋也往往較正常使用區(qū)域的框架梁大許多,梁鋼筋在直徑加大的同時(shí)布置得也更加密集。針對(duì)該情況,采用了如下的節(jié)點(diǎn)處理原則:①框架梁鋼筋必須按設(shè)計(jì)要求通長(zhǎng)布置或錨入支座,嚴(yán)禁在鋼格構(gòu)柱處直接切斷。②盡量讓框架梁鋼筋從格構(gòu)柱側(cè)面繞過(guò)格構(gòu)柱,在相交節(jié)點(diǎn)處可適當(dāng)對(duì)框架梁作加腋處理。③當(dāng)框架梁鋼筋因太密集而不能直接繞過(guò)格構(gòu)柱時(shí),可與設(shè)計(jì)協(xié)商,在作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)加固措施后,對(duì)格構(gòu)柱角鋼作開(kāi)孔處理供鋼筋穿過(guò)。

興業(yè)大廈工程位于黃浦區(qū)183#地塊,占地面積7856.8 m2,主樓部分十九層,高度為82.5 m,地下三層,埋深14.00 m。地上部分總建筑面積55783 m2,地下部分總建筑面積18889 m2。主體結(jié)構(gòu)為鋼筋砼框架剪力墻體系,大樓地下部分采用全逆作法施工,柱為鋼管砼柱,底板澆筑前為一柱一樁。圍護(hù)采用地下連續(xù)墻(兼作地下室外墻即二墻合一)。逆作法階段結(jié)構(gòu)受力為支承樁,主要是指一柱(上部φ609鋼管砼柱)一樁(下部φ900鉆孔灌注樁),共72根。對(duì)于鋼管柱與梁的節(jié)點(diǎn)部位的處理為:鋼管柱節(jié)點(diǎn)處通過(guò)鋼牛腿連接鋼筋。由一個(gè)“I”字型牛腿改為上下二個(gè)“T”字型牛腿。8根梁鋼筋焊接在鋼牛腿上,其余從鋼管周圍穿過(guò),見(jiàn)圖2。

 

再如:長(zhǎng)峰商城位于長(zhǎng)寧區(qū)地鐵2號(hào)線中山公園站即長(zhǎng)寧路、匯川路、凱旋路合圍處。主體結(jié)構(gòu)為一幢10層裙樓和60層(框-剪結(jié)構(gòu))主樓組成。地下四層單層面積22000m2,最大開(kāi)挖深度達(dá)24m,且周邊緊鄰地鐵2號(hào)線(最近處距離僅1.9 m)和明珠輕軌線。裙樓采用框架結(jié)構(gòu),主樓采用核心筒體結(jié)構(gòu),38層以下采用Υ550×16、Υ500×12、Υ400×12圓鋼管型勁性柱結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)形式均采用筏式基礎(chǔ)。長(zhǎng)峰商城基坑深度分別為主樓19.55m(4000 mm厚底板處)、20.55 m(5 000 mm厚底板處)、21.80m(6 250 m厚底板處);裙樓為18.75 m、局部電梯井為20.95m。采用鉆孔灌注樁,樁徑850 mm、樁深72.50 m。地下室外墻采用800mm(非地鐵側(cè))和1000 mm(地鐵側(cè))厚兩墻合一的地下連續(xù)墻作為圍護(hù)擋土墻,裙樓利用結(jié)構(gòu)梁板、主樓利用結(jié)構(gòu)次梁作為水平支撐,利用Υ550×16的鋼管和475×475格構(gòu)柱的一柱一樁作為逆作豎向承重體系。該工程采用裙樓逆作、主樓順作,待地下室施工完畢后開(kāi)始上部結(jié)構(gòu)的施工,主樓采取的是以結(jié)構(gòu)次梁為支撐的板帶撐支撐形式。該工程即采用了單柱雙梁鋼管砼組合結(jié)構(gòu)的中間支撐柱與梁的結(jié)合節(jié)點(diǎn),其具體做法為:

(1)抗剪設(shè)計(jì):抗剪設(shè)計(jì)主要是在鋼管柱上焊接2Υ22抗剪筋。在加工鋼管柱階段,按照結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)標(biāo)高,工廠焊接剪力環(huán)筋及錨固筋。錨固筋先直焊,二頭點(diǎn)焊,等施工時(shí)彎折90°,滿足鋼管柱成孔工藝要求。詳見(jiàn)圖3。

 

 

(2)抗彎矩設(shè)計(jì):抗彎矩設(shè)計(jì)主要是將結(jié)構(gòu)單梁設(shè)計(jì)成雙梁。將原來(lái)設(shè)計(jì)600＊800的梁改成二根300＊750的梁,緊靠Υ550鋼管側(cè)邊通過(guò),保證梁負(fù)彎矩鋼筋在節(jié)點(diǎn)處貫通。在鋼管工廠加工階段已完成焊接的錨固筋彎折90錨入梁內(nèi),加強(qiáng)梁與鋼管的連接強(qiáng)度。該工藝操作方便、安全可靠,節(jié)點(diǎn)質(zhì)量易于受控,一般工人稍加培訓(xùn)即可完成操作,并可提高操作環(huán)境安全度、降低成本、加快施工進(jìn)度。

3　地墻與梁板節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與施工

地下室樓蓋是地下連續(xù)墻的可靠支撐,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中樓蓋梁與地下連續(xù)墻多按固結(jié)考慮,因此該節(jié)點(diǎn)可靠性十分重要,必須設(shè)法確保梁端受力鋼筋的錨固或連接、梁斷面的抗彎和抗剪強(qiáng)度等設(shè)計(jì)要求。地墻與梁板的連接節(jié)點(diǎn)形式通常有預(yù)埋連接鋼筋法、預(yù)埋連接鋼板法、齒形連接接頭法、錐螺紋鋼筋連接接頭法等幾種。即:分別在施工地墻時(shí)預(yù)埋連接鋼筋并加以彎折、預(yù)埋與墻內(nèi)受力鋼筋焊接的鋼板、固定帶剪力槽的鋼板和預(yù)埋連接鋼筋以及在地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)面處設(shè)錐螺紋鋼筋連接接頭,然后在施工樓蓋梁板時(shí)將梁板內(nèi)受力鋼筋與這些預(yù)埋件連接。

預(yù)埋連接鋼筋法構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便但對(duì)直徑較大的鋼筋扳直困難且如果扳出的連接鋼筋不直,會(huì)使連接困難并產(chǎn)生初始應(yīng)力。預(yù)埋連接鋼板法施工方便、接頭受力性能較好但對(duì)電焊質(zhì)量要求高、現(xiàn)場(chǎng)焊接量大、施工進(jìn)度慢。齒形連接接頭法接頭抗剪性能、抗彎性能良好但預(yù)埋要求高、施工難度大、現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量較大。錐螺紋鋼筋連接接頭法施工速度快、施工簡(jiǎn)便且不受氣候影響但定位要求較高、需采取固定措施。在長(zhǎng)峰商城工程中,地下B1、B2、B3層采用300×800的周邊梁與地墻連接,地墻預(yù)留Υ12@200雙排筋,待梁板施工時(shí)候剝出鋼筋,彎起焊接成邊梁封閉箍筋,具體詳見(jiàn)圖4。

興業(yè)大廈工程中,地墻與地下結(jié)構(gòu)梁板的連接也是采用這種方法:地下連續(xù)墻兩墻合一,在內(nèi)側(cè)500mm處砌筑240厚內(nèi)襯墻,內(nèi)設(shè)排水溝。地下室連續(xù)墻在每層標(biāo)高部位預(yù)埋圓鋼,施工此層樓板時(shí),將圓鋼彎直,四周設(shè)置一道圈梁,樓層梁板通過(guò)圈梁與連續(xù)墻連接,詳見(jiàn)圖5。

 

由由廣場(chǎng)工程中,在框架梁邊跨處設(shè)計(jì)了一道圍護(hù)邊梁,圍護(hù)邊梁與外墻之間尚有2 m～4 m的距離。逆作施工階段,圍護(hù)邊梁通過(guò)H400型鋼支撐與各道圍檁相連接以傳遞水平支撐力,相應(yīng)的框架梁則在圍護(hù)邊梁處預(yù)留通長(zhǎng)插筋。逆作施工結(jié)束并轉(zhuǎn)向順作后,首先在H400型鋼支撐上焊接止水鋼板,以保證地下水在基坑換撐、回填后不會(huì)通過(guò)型鋼與外墻的交界面滲入室內(nèi);隨后即可開(kāi)始框架梁、外墻、暗柱鋼筋的接駁、綁扎工作。由于框架梁處一般都有H400型鋼水平支撐存在,因此,當(dāng)框架梁截面小于型鋼截面時(shí),可在征得設(shè)計(jì)許可的前提下,對(duì)型鋼翼緣作部分割除處理,最終使框架梁能包覆住型鋼支撐;此外,外墻鋼筋及暗柱鋼筋也常需穿越型鋼支撐,同樣可在征得設(shè)計(jì)許可的前提下,對(duì)型鋼翼緣和腹板作適當(dāng)開(kāi)孔處理以方便豎向鋼筋穿過(guò),見(jiàn)圖6。

4　地墻與底板節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與施工

地下連續(xù)墻與地下室底板的連接節(jié)點(diǎn)需要滿足兩個(gè)要求:①使地下室底板與地下連續(xù)墻連成整體,與設(shè)計(jì)假定的剛性節(jié)點(diǎn)一致。②使地下室底板與地下連續(xù)墻連接緊密,達(dá)到防水的要求。通常為保證連接質(zhì)量,應(yīng)沿地下連續(xù)墻四周將地下室底板進(jìn)行加強(qiáng)處理,加配一些鋼筋。在底板與地下連續(xù)墻接觸處設(shè)止水條,增強(qiáng)防水能力。有時(shí)可在連接處設(shè)剪力鍵增強(qiáng)抗剪能力。當(dāng)排樁支護(hù)作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí),可將主體結(jié)構(gòu)的底板和樓板插入樁體內(nèi)。長(zhǎng)峰商城工程中,底板與地墻的連接節(jié)點(diǎn)采用在大底板位置處在地墻內(nèi)預(yù)埋接駁器連接,具體做法見(jiàn)圖7。在興業(yè)大廈工程中,底板與地墻的連接節(jié)點(diǎn)采用在底板標(biāo)高處,地下連續(xù)墻預(yù)埋直螺紋接頭,底板鋼筋通過(guò)直螺紋接頭與地下連續(xù)墻連接,具體做法見(jiàn)圖8。而在由由國(guó)際廣場(chǎng)工程中,由于采用鉆孔灌注樁排樁作為外圍護(hù),考慮底板和排樁的連接并同時(shí)考慮防水要求,采用素砼傳力帶連接,其連接節(jié)點(diǎn)見(jiàn)圖9。

5　結(jié)語(yǔ)

本文中這些應(yīng)用于高層建筑深基礎(chǔ)逆作法施工中的節(jié)點(diǎn)是在工程實(shí)踐中不斷發(fā)展完善的,目的是為了建立逆作法施工中各種受力結(jié)構(gòu)間的合理連接,既要滿足節(jié)點(diǎn)受力,又要與目前“逆作法”施工工藝相配套。這些節(jié)點(diǎn)形式的產(chǎn)生從工藝上保證了節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量,為逆作法的發(fā)展和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。