一種超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構，核心筒梁柱采用鋼管柱結構，牛腿設置于鋼管柱結構的單節鋼管柱筒外表面，其特征在于，所述牛腿是以牛腿基礎為核心澆筑混凝土構成，牛腿包括環形的牛腿本體，牛腿本體四周水平向外延伸連接四個截面呈矩形的橫梁，橫梁內具有順向延伸設置的梁鋼筋。本發明能夠方便建筑各層橫梁和樓板的施工，能夠提高核心筒梁柱和橫梁的連接強度，且具有能夠進一步提高施工效率，提高施工質量和提高施工安全性等優點。
【專利說明】
一種超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構
技術領域
[0001]本發明屬于高層建筑工程施工領域，具體涉及一種超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構。
【背景技術】
[0002]核心筒結構，屬于高層建筑結構。簡單的來講就是，外圍是由梁柱構成的框架受力體系，而中間是筒體(比如電梯井)，因為筒體在中間，所以稱為核心筒，又名“框架一核心筒結構”。此種結構十分有利于結構受力，并具有極優的抗震性。是國際上超高層建筑廣泛采用的主流結構形式。同時，這種結構的優越性還在于可爭取盡量寬敞的使用空間，使各種輔助服務性空間向平面的中央集中，使主功能空間占據最佳的采光位置，并達到視線良好、內部交通便捷效果。核心筒結構中，作為主要承力作用的梁柱結構，一般以鋼筋混凝土澆筑，同時需要具備較高的強度和承力要求。
[0003]鋼管柱(即鋼管混凝土柱)是指，在鋼管中填充混凝土而形成、且鋼管及其核心混凝土能共同承受外荷載作用的建筑支撐結構構件，按截面形式不同，可分為圓鋼管混凝土和方鋼管柱等，鋼管柱中，鋼管對其內部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態，提高了混凝土的抗壓強度;鋼管內部的混凝土又可以有效地防止鋼管發生局部屈曲。研究表明，鋼管柱的承載力高于相應的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內部混凝土的破壞由脆性破壞轉變為塑性破壞，構件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，具有優越的抗震性能。
[0004]由于鋼管柱上述優點，故在高層建筑尤其是超高層建筑中核心筒的梁柱結構常常采用鋼管柱結構得到。但在高層建筑尤其是超高層建筑中，采用鋼管柱的核心筒梁柱結構承力大，且對各方面性能要求高，故在設計和施工過程中仍然存在很多難點。
[0005]
【申請人】曾申請過的申請號為201410392150.1的專利，公開了一種大直徑鋼管柱柱腳安裝施工方法，其能夠確保鋼管柱柱腳施工質量，可以用于核心筒梁柱結構鋼管柱的柱腳施工。
[0006]但在核心筒梁柱結構的鋼管柱后續施工時，還需考慮怎樣方便建筑各層橫梁和樓板的施工，以及怎樣優化施工工藝，提高施工效率，提高施工質量和提高施工安全性等問題。

【發明內容】

[0007]針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是:提供一種能夠方便建筑各層橫梁和樓板的施工，能夠提高核心筒梁柱和橫梁的連接強度的超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構。
[0008]為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案:
一種超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構，核心筒梁柱采用鋼管柱結構，牛腿設置于鋼管柱結構的單節鋼管柱筒外表面，其特征在于，所述牛腿是以牛腿基礎為核心澆筑混凝土構成，牛腿包括環形的牛腿本體，牛腿本體四周水平向外延伸連接四個截面呈矩形的橫梁，橫梁內具有順向延伸設置的梁鋼筋。
[0009]這樣，牛腿基礎可以方便牛腿的設置且提高強度，且牛腿采用環形結構，能夠提高橫梁和鋼管柱結合處連接強度。同時，實現了鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的組合結構形式，抗震性更高，能夠有效保證框架梁內力傳遞，達到設計要求。
[0010]作為優化，所述牛腿基礎，包括上下間隔固定焊接在鋼管柱筒外表面的兩塊呈水平設置的環形鋼面板，上方環形鋼面板上表面到下方環形鋼面板下表面距離小于牛腿本體厚度，環形鋼面板外徑小于牛腿本體外徑，環形鋼面板四周方向水平向外焊接固定有一段橫截面呈工字的工字型鋼，工字型鋼厚度和寬度均小于橫梁的厚度和寬度。
[0011 ]這樣，牛腿基礎采用環形鋼板加工字型鋼構成，能夠更好地提高后續澆筑得到的環形牛腿的強度，工字型鋼作為橫向端頭段的核心基礎，極大地提高了橫梁和牛腿的結合強度，提高了建筑樓層樓板整體承重能力。
[0012]進一步地，工字型鋼上表面和上方的環形鋼面板上表面水平銜接，工字型鋼下表面和下方的環形鋼面板下表面水平銜接，更好地提高牛腿基礎的整體性以保證最終牛腿強度。進一步地，工字型鋼上焊接固定有若干沿工字型鋼長度方向向外延伸的梁鋼筋，這樣方便梁鋼筋的設置和后續施工。進一步地，梁鋼筋焊接固定于工字型鋼上部和下部各自的上側表面上以方便焊接施工且固定點位于后續澆筑后方便振搗的位置，結構強度高，利于提高最終建筑結構強度。進一步地，工字型鋼外表面還沿寬度方向套設有若干箍筋，箍筋沿工字型鋼長度方向間隔排布;這樣可以更好地提高后續結構強度，同時箍筋兩側還可以進一步焊接沿工字型鋼長度方向延伸的腰筋，以進一步提高結構強度。進一步地，工字型鋼之間的環形鋼面板上還連接有若干卡筋，卡筋中部豎向設置且卡筋上端向內彎折后卡接并焊接固定在上方的環形鋼面板上表面，卡筋下端向內彎折后卡接并焊接固定在下方的環形鋼面板下表面，卡筋沿環形鋼面板外表面弧形均勻間隔設置，卡筋中部段內表面還沿水平方向焊接固定有若干弧形筋，弧形筋中部段呈和環形鋼面板外表面弧度一致的弧形，弧形筋兩端沿工字型鋼側邊折向后固定連接在腰筋上，弧形筋沿高度方向均勻分布。這樣能夠更好地提高后續得到的牛腿位于橫梁之間位置的結構強度，以及橫梁和牛腿之間的結構連接強度。
[0013]作為優化，所述牛腿基礎中，位于上方的環形鋼面板表面以及位于工字型鋼上側表面均設置有向下的用于供振搗棒插入的穿孔。這樣，可以更好地利于牛腿澆筑施工，提高牛腿澆筑質量。作為優化，穿孔大小為直徑50mm，穿孔間距為100-200mm，該尺寸要求的穿孔，能夠更好地供后續澆筑時振搗棒插入振搗，也能夠更利于振搗時的排氣，同時能夠避免穿孔對結構強度的影響。
[0014]作為優化，所述牛腿澆筑施工前，采用B頂技術實現對牛腿基礎各構件模型的建立并對各構件下料，完成鋼管柱筒外牛腿基礎中的環形鋼面板和工字型鋼的焊接，完成構件材料檢驗后運輸至現場;澆筑前先搭設完成牛腿所在樓層橫梁和樓板施工的支架，依靠支架為平臺先完成牛腿模具的底面模的支護安裝，再完成牛腿基礎中其它構件的焊接或安裝固定;然后再完成牛腿模具的側邊模的支護安裝，其中側邊模中包括用于形成牛腿本體位于橫梁之間的弧形側表面的弧形模;然后完成牛腿模具內混凝土的澆筑;然后養護完畢后拆模得到牛腿結構。
[0015]這樣，采用上述施工方法得到本牛腿結構，可以使得各步驟統籌安排，以節省時間，提高施工效率，其中環形鋼面板和工字型鋼屬于大型構件先行在地面焊接完畢，方便焊接操作且利于同鋼管柱筒一起完成吊運安裝。其他梁鋼筋、箍筋、腰筋、卡筋和弧形筋等小型構件采用現場焊接安裝，能夠更好地保證其安裝位置尺寸要求，以保證得到的建筑結構質量。先完成底面模的支護安裝后再焊接，可以靠底面模屏蔽焊接點下方位置，提高焊接操作安全性。
[0016]作為優化，牛腿模具內混凝土澆筑過程中，采用振搗棒插入位于上方的環形鋼面板表面以及位于工字型鋼上側表面的穿孔，實現對內部混凝土的振搗。
[0017]這樣，以提高牛腿基礎內部澆筑質量，更好地保證鋼管柱和橫梁連接節點處的連接強度。
[0018]作為優化，所述弧形模包括整體弧度和牛腿本體側表面弧度一致的弧形模板，弧形模板外側固定連接有若干豎向設置的木方件，木方件外側固定連接有水平設置的和弧形模板弧度一致的弧形鋼管，其中弧形模板由整塊矩形模板彎曲后固定到木方件上得到。
[0019]這樣，該弧形模結構簡單，且可以由形成的平面矩形模板轉化得到，充分利用了廢舊模板和鋼管，在達到質量要求的同時提高了材料利用率。
[0020]進一步地，矩形模板和木方件之間采用釘子固定，弧形鋼管包括豎向并列的至少兩根，且弧形鋼管之間豎向連接固定有豎向加強鋼管。
[0021 ]具體地說，上述結構的弧形模，可以由下方方法步驟得到:
(I)利用BM技術建立牛腿基礎弧形段模板的模型，得出模板加工的技術參數，引導工人對模板進行加工與制作。
[0022](2)采用現場規格為Φ 48.3 X 3.6mm的普通腳手架鋼管，根據牛腿弧形段的弧度，利用專業的彎管機設備加工出滿足需要的弧形鋼管。
[0023](3)根據牛腿高度H，加工出長度與牛腿高度相同的豎向加強鋼管數根和木方數根。
[0024](4)豎向加強鋼管沿著弧形鋼管外側弧長方向每隔300mm豎向布置一根，利用扣件將弧形鋼管與豎向加強鋼管進行緊固；木方沿著弧形鋼管內側方向每隔150mm豎向布置一根，同時利用具有一定強度和韌性的鋼絲將木方與弧形鋼管進行緊固，保證緊固強度(即不發生偏移)。
[0025](5)根據牛腿弧形段展開矩形的尺寸(弧形段的弧長即為普通模板的長，牛腿高H即為普通模板的寬)，加工出需要的矩形模板待用。
[0026](6)將矩形模板的一端對準弧形鋼管，置于木方上面，利用釘子將矩形模板與木方進行固定，依次從弧形鋼管的一端向另一端進行固定，靠釘子固定強行擠壓矩形模板變形為所需弧度，固定過程中要保證矩形模板的垂直度。矩形模板沿著弧形鋼管的弧度方向進行了固定，最終形成了具有一定強度的圓柱牛腿弧形施工模具。
[0027]進一步地，在釘子固定前，先對模板加溫至80-150°C并涂抹上脫模劑，這樣，模板一般為木材，加溫軟化后利于其彎曲呈所需弧形而避免破裂，同時加溫后涂抹脫模劑，利于脫模劑滲透至模板表面，提高表面光滑度利于后續脫模，同時脫模劑也能夠填充模板彎曲造成的縫隙而避免破裂。脫模劑可以購買現有脫模劑產品或者采用油液得到。
[0028]綜上所述，本發明能夠方便建筑各層橫梁和樓板的施工，能夠提高核心筒梁柱和橫梁的連接強度，且具有能夠進一步提高施工效率，提高施工質量和提高施工安全性等優點。
【附圖說明】
[0029]圖1是一種采用了本發明的高層建筑核心筒梁柱結構施工方法中，采用的外設有牛腿基礎的鋼管柱筒的結構示意簡圖。
[0030]圖2是一種采用了本發明的高層建筑核心筒梁柱結構施工方法中，采用的澆筑輔助裝置的結構示意簡圖。
[0031]圖3是圖2的俯視圖。
[0032]圖4是一種采用了本發明的高層建筑核心筒梁柱結構施工方法中，鋼管柱筒吊運對準過程示意圖。
[0033]圖5是圖4中能夠顯示鋼管柱筒對接位置的吊運對準調整輔助結構的示意圖。
[0034]圖6是一種采用了本發明的高層建筑核心筒梁柱結構施工方法中，采用的支撐裝置的結構示意圖。
[0035]圖7是圖6中單片抱箍片的結構示意圖。
[0036]圖8是一種采用了本發明的高層建筑核心筒梁柱結構施工方法中，采用的防護裝置的結構示意圖。
[0037]圖9是圖8中單獨頂面層結構的示意圖。
[0038]圖10是圖8中單獨底面層結構的示意圖。
[0039]圖11是一種采用了本發明的高層建筑核心筒梁柱結構施工方法中，采用的弧形模的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0040]下面結合一種采用了本發明的高層建筑核心筒梁柱結構施工方法和附圖對本發明作進一步的詳細說明。
[0041 ] 一種高層建筑核心筒梁柱結構施工方法的最優實施方式，本施工方法包括完成鋼管柱的柱腳施工的步驟，其特點在于，將柱腳上方鋼管柱結構對應每層建筑樓層均設計一節構成多節單層鋼管柱，依次從下到上完成每節單層鋼管柱施工，每節單層鋼管柱施工時采用外設有牛腿基礎的鋼管柱筒并完成該層鋼管柱上牛腿的施工。
[0042]這樣，在高層建筑核心筒梁柱結構施工時，采用鋼管柱的方式構成梁柱結構，能夠保證具有較好的結構強度，滿足高層建筑承重支撐要求。鋼管柱設計為對應一層樓設計一節，從下到上依次施工，每節鋼管柱外設置有牛腿基礎，以利于靠牛腿實現對該層樓的橫梁和樓板的施工，利于提高建筑整體施工效率。
[0043]本實施方式中，所述牛腿是以牛腿基礎為核心澆筑混凝土構成，牛腿包括環形的牛腿本體，牛腿本體四周水平向外延伸連接四個截面呈矩形的橫梁，橫梁內具有順向延伸設置的梁鋼筋。
[0044]這樣，牛腿基礎可以方便牛腿的設置且提高強度，且牛腿采用環形結構，能夠提高橫梁和鋼管柱結合處連接強度。同時，實現了鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的組合結構形式，抗震性更高，能夠有效保證框架梁內力傳遞，達到設計要求。
[0045]本實施方式中，所述牛腿基礎如圖1所示，包括上下間隔固定焊接在鋼管柱筒I夕卜表面的兩塊呈水平設置的環形鋼面板2，上方環形鋼面板上表面到下方環形鋼面板下表面距離小于牛腿本體厚度，環形鋼面板2外徑小于牛腿本體外徑，環形鋼面板2四周方向水平向外焊接固定有一段橫截面呈工字的工字型鋼3，工字型鋼3厚度和寬度均小于橫梁的厚度和寬度。
[0046]這樣，牛腿基礎采用環形鋼板加工字型鋼構成，能夠更好地提高后續澆筑得到的環形牛腿的強度，工字型鋼作為橫向端頭段的核心基礎，極大地提高了橫梁和牛腿的結合強度，提高了建筑樓層樓板整體承重能力。
[0047]本實施方式的牛腿基礎中，工字型鋼3上表面和上方的環形鋼面板上表面水平銜接，工字型鋼3下表面和下方的環形鋼面板下表面水平銜接，更好地提高牛腿基礎的整體性以保證最終牛腿強度。進一步地，工字型鋼3上焊接固定有若干沿工字型鋼長度方向向外延伸的梁鋼筋4，這樣方便梁鋼筋的設置和后續施工。進一步地，梁鋼筋4焊接固定于工字型鋼3上部和下部各自的上側表面上以方便焊接施工且固定點位于后續澆筑后方便振搗的位置，結構強度高，利于提高最終建筑結構強度。進一步地，工字型鋼3外表面還沿寬度方向套設有若干箍筋5，箍筋5沿工字型鋼長度方向間隔排布;這樣可以更好地提高后續結構強度，同時箍筋5兩側還可以進一步焊接沿工字型鋼長度方向延伸的腰筋6，以進一步提高結構強度。進一步地，工字型鋼3之間的環形鋼面板上還連接有若干卡筋7，卡筋7中部豎向設置且卡筋上端向內彎折后卡接并焊接固定在上方的環形鋼面板上表面，卡筋7下端向內彎折后卡接并焊接固定在下方的環形鋼面板下表面，卡筋7沿環形鋼面板外表面弧形均勻間隔設置，卡筋7中部段內表面還沿水平方向焊接固定有若干弧形筋8，弧形筋8中部段呈和環形鋼面板外表面弧度一致的弧形，弧形筋8兩端沿工字型鋼側邊折向后固定連接在腰筋5上，弧形筋8沿高度方向均勻分布。這樣能夠更好地提高后續得到的牛腿位于橫梁之間位置的結構強度，以及橫梁和牛腿之間的結構連接強度。
[0048]本實施方式中，所述牛腿基礎中，位于上方的環形鋼面板表面以及位于工字型鋼3上側表面均設置有向下的用于供振搗棒插入的穿孔9。這樣，可以更好地利于牛腿澆筑施工，提高牛腿澆筑質量。作為優化，穿孔9大小為直徑50mm，穿孔間距為100-200mm，該尺寸要求的穿孔，能夠更好地供后續澆筑時振搗棒插入振搗以提高節點混凝土的澆筑質量，也能夠更利于振搗時的排氣，同時能夠避免穿孔對結構強度的影響。
[0049]本實施方式中，每節單層鋼管柱施工具體包括以下步驟:
a、采用B頂技術實現對單層鋼管柱各構件模型的建立并對各構件下料，完成鋼管柱筒外牛腿基礎中的環形鋼面板和工字型鋼的焊接，完成構件材料檢驗后運輸至現場；
b、完成鋼管柱筒的現場吊裝焊接；
C、搭設用于完成該層鋼管柱所在樓層橫梁和樓板施工的支架；
d、依靠支架為平臺先完成牛腿模具的底面模的支護安裝，再完成牛腿基礎中的梁鋼筋、箍筋、腰筋、卡筋和弧形筋各自的焊接或安裝固定;此過程中同步完成鋼管柱筒內的混凝土饒筑；
e、再完成牛腿模具的側邊模的支護安裝，其中側邊模中包括用于形成牛腿本體位于橫梁之間的弧形側表面的弧形模；
f、完成牛腿模具內混凝土的澆筑； g、養護完畢后拆模。
[0050]上述a步驟中，BIM技術即指建筑信息模型技術，是一種應用于工程設計建造管理的數據化工具，通過參數模型整合各種項目的相關信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎的現有成熟技術。采用該技術完成模型設計，利用BIM技術輔助鋼管柱環形牛腿下料與拼裝，提高鋼管牛腿的下料及安裝精度，同時通過技術對鋼筋混凝土梁與環形牛腿連接節點中大直徑鋼筋進行預先定位，確定鋼筋與鋼板間的具體位置，有效保證節點處的結構強度，能夠更好地保證后續建筑質量強度滿足要求。
[0051]這樣，所述施工過程，對各步驟統籌安排，可以同步操作的步驟同步進行，以節省時間，提高施工效率，其中環形鋼面板和工字型鋼屬于大型構件先行在地面焊接完畢，方便焊接操作且利于同鋼管柱筒一起完成吊運安裝。其他梁鋼筋、箍筋、腰筋、卡筋和弧形筋等小型構件采用現場焊接安裝，能夠更好地保證其安裝位置尺寸要求，以保證得到的建筑結構質量。先完成底面模的支護安裝后再焊接，可以靠底面模屏蔽焊接點下方位置，提高焊接操作安全性。
[0052]上述a步驟，施工時，具體可以包括以下過程。al、準備施工圖紙，由專業的B頂工程師建立鋼管柱筒(包括牛腿基礎)模型，并根據鋼筋混凝土梁與牛腿基礎間的關系，繪出鋼筋模型，確定鋼筋焊接位置。同時做好材料準備。鋼管柱的鋼管柱筒采用Q345-B鋼材(鎮靜鋼)，耳板采用Q235-B鋼材(鎮靜鋼)。焊條選用E4315、E4316和E5015、E5016型系列焊條。a2、原材料檢驗;鋼管柱筒在廠內加工時，控制好鋼材、焊條等原材質量，嚴格按照設計圖紙要求進行配置，并做好驗收工作;對加工好的鋼管柱筒運達現場后，要進行尺寸、外觀的二次檢驗，鋼管構件外形尺寸(如直徑、長度、管口圓度等)允許偏差不得超過規范要求，復檢結果滿足設計及規范要求方可使用。a3、鋼管柱筒制作與運輸;采用Tekla Structures進行鋼管柱筒的深化設計，檢查設計遺漏與錯誤，并提供出加工圖紙及各構建工程量，工廠根據下料表中各構件的尺寸大小，委派專業的加工人員進行加工與制作，完成后再對整體進行組裝。鋼管柱筒加工完成后，采用20t運輸車進行運輸，并做好成品保護工作。a4、梁鋼筋、箍筋、腰筋、卡筋和弧形筋的下料，根據各鋼筋的模型及施工圖紙，確定鋼筋的規格及數量，特別是梁鋼筋和弧形筋，然后根據鋼筋的安裝施工順序進行編號和歸類。
[0053]所述b步驟，可以是現場對接焊采用人工焊，接口焊縫為熔透二級焊縫，分次焊滿，以保證焊接質量。
[0054]所述c步驟中，可以是支架搭設時，根據橫梁截面大小，運用PKPM軟件進行計算，確定模板支撐體系，保證木模板受力均勻和施工安全。將鋼管柱牛腿弧形梁進行綜合考慮，統一布置，均采用48.3mm X 3.6mm鋼管扣件式腳手架，設計布置時首先考慮鋼管柱牛腿弧形梁木模板水平固定架，梁板支撐架隨木模板進行調整布置，各立桿間距、步距必須滿足設計的各項要求。
[0055]所述d步驟中，可以是在梁鋼筋、箍筋、腰筋、卡筋和弧形筋各自的焊接或安裝前，鋼筋焊工應根據梁鋼筋與牛腿基礎節點的焊接施工順序，將事先下好的鋼筋運至焊接位置，焊接時，鋼筋焊工根據鋼筋與牛腿基礎模型間的位置關系，在現場進行準確放樣。為保證鋼筋與牛腿基礎的焊接質量，可以在焊接施工時，做好同條件試件，并進行實名制登記，即在試件上注明焊接工人的名字及焊接時間。梁鋼筋焊接時，相鄰兩根縱向鋼筋要錯開布置，采取雙面焊施工，焊縫長度2 5d，焊縫寬度2 0.6d，焊縫厚度2 0.35d，個別位置采用雙面焊接比較困難時，可采取單面焊接，焊接長度為2 10d。
[0056]所述d步驟中，在進行牛腿基礎上各鋼筋構件的焊接時，可以設置牛腿基礎鋼筋焊接遮蔽結構進行保護，牛腿基礎鋼筋焊接遮蔽結構包括一圈遮蔽布和遮蔽布支撐裝置，所述遮蔽布支撐裝置和b步驟中采用的支撐裝置結構上相同并固定在牛腿位置上方的鋼管柱筒上，遮蔽布吊設在遮蔽布支撐裝置四周并屏蔽住牛腿基礎各鋼筋焊接處四周位置。這樣，可以屏蔽住焊接位置，避免焊接過程受風力影響，也避免焊接操作影響到周圍工人操作，保證焊接質量并提高焊接安全性。
[0057]d步驟中，同步完成鋼管柱筒內的混凝土澆筑的具體過程，可以是在鋼管柱筒內混凝土采用C60素混凝土，內摻ZP膨脹劑(控制膨脹率為萬分之二至二點五)，可以用具有Φ200膠導管的澆筑輔助裝置(相當于串筒)進行澆注下料，在混凝土澆筑時，一次澆筑的最大高度為2m(即每層樓分3次進行澆筑)，下一層混凝土澆筑進行充分振搗后，澆筑上一層混凝土，兩層混凝土的澆筑間隔時間不超過混凝土的初凝時間。這樣，可以快速排除混凝土的水化熱，提高柱內混凝土強度，更好地保證鋼管柱筒內混凝土的澆筑質量，且使其澆筑耗時能夠控制在其他同步工序完成時間內，以提高效率。另外，為了提高效率，鋼管柱筒內澆筑時，可以將圍繞建筑核心筒的相鄰鋼管柱的鋼管柱筒內錯時澆筑，以更好地節省時間人力，提升施工效率。
[0058]另外，d步驟中，可以采用澆筑輔助裝置輔助鋼管柱筒內的混凝土澆筑下料，所述澆筑輔助裝置如圖2-3所示，包括一塊能夠覆蓋支撐在鋼管柱筒1(圖2中未顯示鋼管柱筒)上端的支撐板10，支撐板10中部開設有一個直徑小于鋼管柱筒I直徑的連接孔并向下匹配地連接有一個膠導管11，支撐板10上方向上設置有一個漏斗12，所述連接孔位于漏斗12中部。這樣，鋼管柱筒內的混凝土澆筑時，可以將支撐板擱置到鋼管柱筒上端口，將攪拌好的混凝土靠塔吊和吊斗輸送倒入到漏斗內并順膠導管向下流動至鋼管柱筒底部，完成澆筑混凝土下料。避免直接倒入混凝土會由于鋼管柱筒過大過高，造成混凝土跌落后泛漿產生分層，影響澆筑質量。采用漏斗和膠導管，不僅方便混凝土倒入，而且膠導管的引導效果保證了混凝土不會泛漿，保證了澆筑效果。進一步地，支撐板10采用寬邊尺寸大于鋼管柱筒外徑的矩形模板得到，這樣方便實施且成本低廉，利于制造。進一步地，膠導管11采用直徑200mm的膠導管，可以保證混凝土具有較大的下料效率，又能夠具有較好的引導效果，而且當澆筑到上方位置時，可以很方便地割短膠導管以適應澆筑進展向上澆筑。進一步地，膠導管11上端橫向貫穿設置有兩根呈十字形的支撐鋼筋13，并靠支撐鋼筋13支撐掛接固定到支撐板10的連接孔上方。這樣是由于此次連接無需密封，故采用支撐鋼筋連接，結構簡單，且方便現場施工，同時也利于后續需要剪短膠導管時的操作。進一步地，所述漏斗12水平方向截面呈矩形，這樣方便采用模板切割后拼接施工得到，利于現場操作制備。
[0059]f步驟中，采用了在牛腿基礎中，位于上方的環形鋼面板表面以及位于工字型鋼上側表面均設置穿孔的技術。混凝土澆筑時，小型的振搗棒可通過穿孔進入到牛腿基礎內部，進行節點處的混凝土振搗，增強混凝土的密實度，提高節點處結構強度，同時節點內部的混凝土可通過新開孔洞排除空氣，提高混凝土澆筑質量。
[0060]g步驟中，可以是采取帶模養護方式，使混凝土表面不失水，處于濕潤狀態。有效避免了混凝土早期表面容易失水而開裂現象的出現。在模板拆除之前，可以同條件下的試塊進行試壓，待砼強度到達100%方可提出拆模申請。拆模前，應對參與拆除工作的各方進行書面安全技術交底。拆除時應嚴格按照“后支的先拆，先支的后拆”的原則進行拆除。
[0061]本實施方式中，所述b步驟完成鋼管柱筒的現場吊裝焊接的過程中，具體包括以下小步驟:
bl、在鋼管柱筒上下兩端靠近端面處各自焊接有沿周向均勻分布的四塊水平向外延伸的耳板，位于上端的耳板上設置有吊孔；
b2、采用四股鋼絲繩(Φ 21)四方對稱捆綁連接好位于鋼管柱筒上端的四塊耳板，靠塔吊起吊至已安裝的鋼管柱筒上方正對位置；
b3、靠塔吊承重使得鋼管柱筒懸空和下方已安裝的鋼管柱筒之間保持焊縫距離，調整好懸空的鋼管柱筒位置使其和下方已安裝的鋼管柱筒對齊調平后，靠連接塊焊接固定在下方已安裝的鋼管柱筒的上端耳板和懸空的鋼管柱筒下端耳板之間固定后拆除連接塔吊的鋼絲繩；
b4、完成對焊縫的對接焊，然后切割掉施工的鋼管柱筒下端的耳板以及下方已安裝的鋼管柱筒上端的耳板，即完成焊接。
[0062]這樣，采用懸空設置留出焊縫進行焊接，保證鋼管柱筒之間對接處能夠焊滿不留縫隙，保證對接質量。其中，增設的耳板可以方便鋼管柱筒起吊以及后續的調整對準和焊接前固定等操作;采用四股鋼絲繩(Φ 21)四方對稱捆綁連接可以保證起吊平衡，利于對準連接;采用塔吊承重可以方便調節對準，同時上方懸空的鋼管柱筒和下方已安裝的鋼管柱筒對準后靠在耳板之間焊接連接塊固定牢靠后拆卸塔吊的鋼絲繩再進行焊接，能夠避免焊接時晃動，保證焊接質量。最后割除下端耳板避免影響后續施工，保留上端耳板供上方后續鋼管柱筒安裝時使用。
[0063]本實施方式中，步驟bl中，在鋼管柱筒外側面靠近上端和下端處各自具有兩條沿周向上相隔四分之一圓的弧度的豎向設置的控制母線，步驟b3調整懸空的鋼管柱筒位置時，在懸空的鋼管柱筒的控制母線外側下方架設兩臺經瑋儀，通過經瑋儀以母線為基準觀察當懸空的鋼管柱筒外下部的兩母線均和下方已安裝的鋼管柱筒外上部的兩母線各自對齊在一條直線上時，判斷懸空的鋼管柱筒位置已經調平。
[0064]這樣，在鋼管柱筒下方兩個相互垂直的方向上采用經瑋儀觀察判斷設置的母線是否都在一條直線上來判斷上下鋼管柱筒是否對準，可以簡單快捷且精確地輔助實現對準判斷，提高鋼管柱筒對準的精確度，保證對接后得到的梁柱軸心線一致，保證梁柱質量。
[0065]本實施方式中，步驟bl中，位于鋼管柱筒上端的四塊耳板中，耳板外端還具有豎直向上固定設置的支撐板，支撐板上端超出鋼管柱筒上端面位置且超出的部分構成千斤頂水平支撐部；同時在步驟b3中調整懸空的鋼管柱筒位置時，將兩個豎向設置的千斤頂頂接于懸空鋼管柱筒對應傾斜方向兩側的下部的兩個耳板和下方已安裝鋼管柱筒上部各自正對的兩個耳板之間，再將兩個水平設置的千斤頂沿徑向頂接于下方已安裝鋼管柱筒上部另外兩個耳板的支撐板的千斤頂水平支撐部和懸空的鋼管柱筒的下部側表面之間，依靠控制四個千斤頂的伸縮，實現對懸空的鋼管柱筒位置的調整實現對準調平。
[0066]這樣，依靠兩個豎向設置的千斤頂頂接傾斜方向的上下兩對耳板之間，另外的兩個千斤頂沿背面位置水平徑向頂接在懸空鋼管柱下部側表面，能夠方便地通過千斤頂的頂出調整，旋轉上方傾斜狀態的鋼管柱筒使其調整至豎直狀態，具有操作簡單方便且卡接可靠，調節可控性好的特點。然后進一步地，如果需要水平位置調整時可以在需要調節的方向上靠水平相對的兩個千斤頂各自頂接在下方已安裝鋼管柱筒上部兩側的千斤頂水平支撐部和懸空的鋼管柱筒下部側表面之間實現調節，需要高度位置調整焊縫大小時，可以再靠四個方向上各自設置一個豎向千斤頂分別頂接在下方已安裝鋼管柱筒上部和懸空的鋼管柱筒下部對應的耳板之間實現調節。
[0067]上述施工吊運對準過程可以參見圖4理解，同時，在上述吊運對準步驟中，即在鋼管柱筒外形成了如圖5所示的吊運對準調整輔助結構，所述吊運對準調整輔助結構包括鋼管柱筒I上下兩端靠近端面處各自焊接的沿周向均勻分布的四塊水平向外延伸的耳板14，位于上端的耳板上設置有吊孔。這樣就方便采用塔吊進行吊運且能夠利于保持吊運過程平穩。然后，進一步在位于鋼管柱筒上端的四塊耳板14中，耳板外端還豎直向上固定設置有支撐板15，支撐板15上端超出鋼管柱筒上端面位置且超出的部分構成千斤頂水平支撐部16。這樣，就方便實現依靠千斤頂17進行傾斜調整對準。再進一步在鋼管柱筒I外側面靠近上端和下端處各自設置兩條沿周向上相隔四分之一圓的弧度的豎向延伸的控制母線18，再在懸空的鋼管柱筒的控制母線外側下方架設兩臺經瑋儀(圖中未顯示)。就可以更好地觀察調整以確保對準可靠。另外，實施時，還可以進一步地，在位于上端的耳板14靠內一端上表面中部設置豎直向上的吊板19，所述吊板19下端和耳板14固定焊接，吊板內側和鋼管柱筒固定焊接，將所述吊孔設置在吊板19上，這樣，更加提高吊運懸掛點連接強度，方便其受力懸吊。
[0068]本實施方式中，步驟b2中，當鋼管柱筒靠塔吊起吊至已安裝的鋼管柱筒上方正對位置后，在下方已安裝的鋼管柱筒外側面靠近上端位置設置支撐裝置，所述支撐裝置結構參見圖6-7所示，包括兩段弧形的抱箍片20，抱箍片20弧形和鋼管柱筒外側面弧形一致且抱箍片兩端向外延伸形成抱箍連接部21，抱箍連接部上設置有螺栓孔并靠連接螺栓22對接，兩段抱箍片20沿周向相對貼緊于鋼管柱筒外側面后，相對的抱箍連接部之間留有小于連接螺栓長度的間隙，并用于靠連接螺栓穿過螺栓孔對接將抱箍片抱緊固定到鋼管柱筒外側面，每段抱箍片外側面至少固定設置有兩個水平向外延伸的水平支撐件23。
[0069]這樣，使得b3步驟時操作者能夠在安全繩保護下站立支撐裝置上進行鋼管柱筒調平操作。進一步地，水平支撐件23為支撐角鋼焊接到抱箍片外側面得到。再進一步地，水平支撐件23外端表面具有豎直向上固定設置的安裝支柱24。
[0070]本實施方式中，步驟b4中進行對接焊之前，先在支撐裝置上設置一個防護裝置，所述防護裝置結構參見圖8-10，包括位于下方的底面層結構25和位于上方的頂面層結構26，底面層結構25包括環繞鋼管柱筒外周側面設置的底面內環件和底面外環件，底面內環件和底面外環件之間水平固定連接有若干底面連接件，頂面層結構26包括環繞鋼管柱筒外周側面設置的頂面內環件和頂面外環件，頂面內環件和頂面外環件之間水平固定連接有若干頂面連接件，所述底面內環件和頂面內環件之間還豎向固定連接有若干沿周向均勻分布的內側立筋27，所述底面外環件和頂面外環件之間還豎向固定連接有若干沿周向均勻分布的外側立筋28，外側立筋外表面還環繞圍設有一圈防護布29。
[0071]這樣，防護裝置能夠提高焊接個人操作安全性，同時防護布能夠防風作用以保證焊接質量，另外也能夠起到遮光效果，防止焊接強光外泄，有效避免了光污染避免焊接對下方其它施工工人的影響。
[0072]本實施方式中，上述防護裝置的底面層結構25、頂面層結構26、內側立筋27和外側立筋28均為鋼鐵材料制得，以方便焊接相連并保證自身強度。進一步地底面層結構25上還可以鋪設一層石棉布31，以防止焊接火花掉落至下方影響下方工人操作。進一步地，底面外環件上對應支撐裝置的水平支撐件外端的安裝支柱設置有匹配的安裝孔，方便防護裝置在支撐裝置上的安裝定位連接。進一步地，內側立筋27上開設有螺孔并旋接有支撐螺栓29，支撐螺栓29位于螺孔的兩端各設置有一個鎖緊螺母30。這樣，可以在將防護裝置安裝到支撐裝置上后，擰緊支撐螺栓使其內端抵緊到鋼管柱筒外表面，然后靠兩個鎖緊螺母相對旋轉鎖緊;可以保證防護裝置沿周向上繃緊到鋼管柱筒外表面，減少抖動，提高高空操作安全性并保證焊接質量。進一步地防護布為彩條布，提高高空作業警示效果。進一步地外側立筋上還沿周向相圍連接設置有安全繩32，以更好地提高高空作業安全性。
[0073]本實施方式中，e步驟中，用于形成牛腿本體位于橫梁之間的弧形側表面的弧形模的結構參見圖U，包括整體弧度和牛腿本體側表面弧度一致的弧形模板33，弧形模板33外側固定連接有若干豎向設置的木方件34，木方件34外側固定連接有水平設置的和弧形模板弧度一致的弧形鋼管35，其中弧形模板33由整塊矩形模板彎曲后固定到木方件34上得到。
[0074]這樣，該弧形模結構簡單，且可以由形成的平面矩形模板轉化得到，充分利用了廢舊模板和鋼管，在達到質量要求的同時提高了材料利用率。
[0075]本實施方式中，弧形模板33和木方件34之間采用釘子固定，方便實現弧形模板的強度彎曲成形。弧形鋼管35包括豎向并列的至少兩根，且弧形鋼管35之間豎向連接固定有豎向加強鋼管36，以提高支撐整體強度以保證對矩形模板的彎曲力。作為優選弧形鋼管35和豎向加強鋼管36之間采用扣件37連接，以方便連接操作。弧形鋼管35和木方件34之間采用鋼絲38捆綁連接，以保證連接強度的同時，避免連接件過大影響木方件內側面和弧形模板33之間的貼合。作為優選豎向加強鋼管36連接在弧形鋼管35外側表面，使其避免干涉木方和弧形模板之間的貼合連接。
[0076]具體地說，上述結構的弧形模，可以由下方方法步驟得到:
(I)利用BM技術建立牛腿基礎弧形段模板的模型，得出模板加工的技術參數，引導工人對模板進行加工與制作。
[0077](2)采用現場規格為Φ 48.3 X 3.6mm的普通腳手架鋼管，根據牛腿弧形段的弧度，利用專業的彎管機設備加工出滿足需要的弧形鋼管。
[0078](3)根據牛腿高度H，加工出長度與牛腿高度相同的豎向加強鋼管數根和木方數根。
[0079](4)豎向加強鋼管沿著弧形鋼管外側弧長方向每隔300mm豎向布置一根，利用扣件將弧形鋼管與豎向加強鋼管進行緊固；木方沿著弧形鋼管內側方向每隔150mm豎向布置一根，同時利用具有一定強度和韌性的鋼絲將木方與弧形鋼管進行緊固，保證緊固強度(即不發生偏移)。
[0080](5)根據牛腿弧形段展開矩形的尺寸(弧形段的弧長即為普通模板的長，牛腿高H即為普通模板的寬)，加工出需要的矩形模板待用。
[0081](6)將矩形模板的一端對準弧形鋼管，置于木方上面，利用釘子將矩形模板與木方進行固定，依次從弧形鋼管的一端向另一端進行固定，靠釘子固定強行擠壓矩形模板變形為所需弧度，固定過程中要保證矩形模板的垂直度。矩形模板沿著弧形鋼管的弧度方向進行了固定，最終形成了具有一定強度的圓柱牛腿弧形施工模具。
[0082]本實施方式中，在釘子固定前，先對模板加溫至80-150°(:并涂抹上脫模劑，這樣，模板一般為木材，加溫軟化后利于其彎曲呈所需弧形而避免破裂，同時加溫后涂抹脫模劑，利于脫模劑滲透至模板表面，提高表面光滑度利于后續脫模，同時脫模劑也能夠填充模板彎曲造成的縫隙而避免破裂。脫模劑可以購買現有脫模劑產品或者采用油液得到。
[0083]故上述方法能夠提高施工質量，保證建筑強度，減輕工人的勞動強度，提高工人的勞動效率，與傳統施工相比，具有操作更方便，施工質量更可靠、成本更低廉等特點，具有較大的推廣應用價值，特別適合在高層建筑尤其是在超高層建筑中推廣應用。
【主權項】
1.一種超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構，核心筒梁柱采用鋼管柱結構，牛腿設置于鋼管柱結構的單節鋼管柱筒外表面，其特征在于，所述牛腿是以牛腿基礎為核心澆筑混凝土構成，牛腿包括環形的牛腿本體，牛腿本體四周水平向外延伸連接四個截面呈矩形的橫梁，橫梁內具有順向延伸設置的梁鋼筋。2.如權利要求1所述的超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構，其特征在于，所述牛腿基礎，包括上下間隔固定焊接在鋼管柱筒外表面的兩塊呈水平設置的環形鋼面板，上方環形鋼面板上表面到下方環形鋼面板下表面距離小于牛腿本體厚度，環形鋼面板外徑小于牛腿本體外徑，環形鋼面板四周方向水平向外焊接固定有一段橫截面呈工字的工字型鋼，工字型鋼厚度和寬度均小于橫梁的厚度和寬度。3.如權利要求2所述的超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構，其特征在于，工字型鋼上焊接固定有若干沿工字型鋼長度方向向外延伸的梁鋼筋。4.如權利要求2所述的超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構，其特征在于，工字型鋼外表面還沿寬度方向套設有若干箍筋，箍筋沿工字型鋼長度方向間隔排布。5.如權利要求4所述的超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構，其特征在于，箍筋兩側還可以進一步焊接沿工字型鋼長度方向延伸的腰筋。6.如權利要求4所述的超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構，其特征在于，工字型鋼之間的環形鋼面板上還連接有若干卡筋，卡筋中部豎向設置且卡筋上端向內彎折后卡接并焊接固定在上方的環形鋼面板上表面，卡筋下端向內彎折后卡接并焊接固定在下方的環形鋼面板下表面，卡筋沿環形鋼面板外表面弧形均勻間隔設置，卡筋中部段內表面還沿水平方向焊接固定有若干弧形筋，弧形筋中部段呈和環形鋼面板外表面弧度一致的弧形，弧形筋兩端沿工字型鋼側邊折向后固定連接在腰筋上，弧形筋沿高度方向均勻分布。7.如權利要求4所述的超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構，其特征在于，所述牛腿基礎中，位于上方的環形鋼面板表面以及位于工字型鋼上側表面均設置有向下的用于供振搗棒插入的穿孔。8.如權利要求7所述的超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構，其特征在于，所述牛腿澆筑施工前，采用WM技術實現對牛腿基礎各構件模型的建立并對各構件下料，完成鋼管柱筒外牛腿基礎中的環形鋼面板和工字型鋼的焊接，完成構件材料檢驗后運輸至現場;澆筑前先搭設完成牛腿所在樓層橫梁和樓板施工的支架，依靠支架為平臺先完成牛腿模具的底面模的支護安裝，再完成牛腿基礎中其它構件的焊接或安裝固定;然后再完成牛腿模具的側邊模的支護安裝，其中側邊模中包括用于形成牛腿本體位于橫梁之間的弧形側表面的弧形模；然后完成牛腿模具內混凝土的澆筑;然后養護完畢后拆模得到牛腿結構。9.如權利要求8所述的超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構，其特征在于，牛腿模具內混凝土澆筑過程中，采用振搗棒插入位于上方的環形鋼面板表面以及位于工字型鋼上側表面的穿孔，實現對內部混凝土的振搗。10.如權利要求8所述的超高層建筑核心筒梁柱牛腿結構，其特征在于，所述弧形模包括整體弧度和牛腿本體側表面弧度一致的弧形模板，弧形模板外側固定連接有若干豎向設置的木方件，木方件外側固定連接有水平設置的和弧形模板弧度一致的弧形鋼管，其中弧形模板由整塊矩形模板彎曲后固定到木方件上得到。
【文檔編號】E04B1/58GK105821977SQ201610169050
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月23日
【發明人】劉義權, 張建東
【申請人】中冶建工集團有限公司