浅谈超高斜柱清水混凝土结构施工技术要点

浅谈超高斜柱清水混凝土结构施工技术要点

刘毅，马士龙，邴文广，张玉伟，张浩东

中建八局第四建设有限公司，山东省青岛市，266000

[摘要内容] 德州市文化科技中心项目主楼为斜柱框架-剪力墙结构，造型复杂，施工难点多，造型复杂，施工难点多，如模板施工难、定位放线精度要求高、高支模施工安全风险大且需清水混凝土效果。经综合考量选定施工方案，明确关键任务，研发核心技术，实施后效果良好，为同类工程提供技术参考。

[关键词] 斜柱框架、清水混凝土、支撑架设计、空间定位、施工技术

一、项目概况及主体结构施工难点

德州市文化科技中心项目主楼结构形式为斜柱框架-剪力墙，地上结构整体像一把折扇横铺在城市中轴线上，结构空间构型较复杂。主受力结构为斜柱、斜梁，其模板加工、加固及支撑难度大。斜柱双向倾斜，定位放线难度大且精度要求高。大厅入口处斜柱框架结构最高空间层高约24m，施工安全性能要求较高。斜柱、斜梁结构需达清水混凝土观感要求，质量要求高。影响斜柱结构质量的问题包括截面尺寸、表面平整度、轴线位置偏差、气泡、露筋及斜率等。

二、方案确定及需进行的关键工作确定

1、方案确定

综合考虑可操作性、安全性、质量效果、工期效率和经济成本等因素，比对多种施工方案后，确定本项目施工方案：盘扣架＋钢管斜撑＋方圆扣龙骨＋木方背楞＋覆塑木模板的模板支撑体系＋普通混凝土和外加剂＋斜柱浇筑施工方法。

2、关键工作

超高斜柱受力特殊，支撑架设计及验算至关重要。

定位放线精确度控制是解决斜柱轴线位置及斜率偏差大问题的关键。

混凝土浇筑密实性、外观质量保证及斜柱蝉缝控制等工作，对解决斜柱其他质量问题及清水混凝土观感需求意义重大。

三、主要技术要点

1、斜柱支撑架设计、验算方法

1）计算原理：将斜柱视为柱与梁综合体，利用力的分解及有限元思想，把斜柱对下部支撑作用分解为水平力和竖向受力，用品茗软件计算。斜柱面板等部分按柱性质计算，斜柱下主梁等部分按梁性质计算，且因斜柱作用力均匀可分单元计算。

2）主楞验算：根据单元受力情况，可知斜柱对主楞的力为G×sin（26°），故以La（斜柱水平截面短边长度）×sin（26°）（即代换的梁高）×Lb（斜柱水平截面长边长度）（即梁宽）的梁作用于主楞代为计算。

3）斜撑杆验算：以2.75米左右长普通钢管（2.5米长立杆＋U托长度）作为斜撑，斜撑验算时，单元受力情况与主楞一致。此时将普通钢管斜撑视作主楞下的“立杆”。

4）横杆验算：因斜柱不光对架体立杆存在压力，对架体横杆也有向内侧的挤压力，故需验算横杆。横杆验算时，根据单元受力情况，可知斜柱对横杆的力为G×sin（26°）×cos（26°）×2（两侧柱向内挤压），故以La×sin（26°）×cos（26°）×2×Lb的梁作用于横杆代为计算。

5）立杆验算：根据整体受力情况，以最上层斜柱施工时，斜柱对下部立杆的作用力最大。此时考虑将1、2层斜柱受力分解，并简化为将3层、顶层斜柱整体重力全部作用于支撑架上。通过体积换算，将斜柱简化为Lc（1、2层斜柱沿斜撑方向分解的重力＋3、4层斜柱重力之和换算的截面高度）×Lb的梁作用于主梁、立杆代为计算。立杆以最高处高度进行验算。

6）确定参数：项目超高斜柱最高点约24m，最大斜柱截面尺寸为1350（沿经向）×900（沿纬向），经多次试算确定支撑架参数，用品茗软件验算合格。

2、空间定位放线及复核技术

1）建控制网：依据建设单位移交坐标点建平面坐标控制网，标记首层主要轴线，用全站仪放线复核，保证交点坐标精度。

2）测设“三线”：根据设计图纸中与主要轴线的位置关系，每根斜柱均要放出斜柱柱底定位线、斜柱与梁底交接位置竖向投影线、斜柱与板底交接位置竖向投影线。

3）复核梁底偏差：斜柱柱底模板铺设完成后，用线坠与卷尺复核斜柱梁底口交接位置在径向与纬向两个方向的位置偏差，与控制轴线位置偏差在8mm范围内。同时用角度测量仪复核斜柱底模倾角，角度偏差在0.5°以内。当以上复核数据偏差过大时，应当调整斜柱底模位置使偏差在允许范围内。

4）复核柱顶偏差：当模板支设完成，用线坠与卷尺复核斜柱与板底交接位置在径向与纬向两个方向的位置偏差，同时复核柱顶模板内截面尺寸。当上述数据偏差超规范时应对模板位置进行调整，使偏差在允许范围内。

3、蝉缝质量控制技术

斜柱蝉缝主要位于斜柱四面，模板与模板拼接部位（柱角部位不属于蝉缝），要达到清水混凝土蝉缝效果，主要采取以下措施：

1）斜柱模板下料前首先根据设计尺寸进行排版，并保证斜柱四面蝉缝交圈。

2）斜柱形成蝉缝的模板加工时，采用整板加工，两道蝉缝之间的侧面模板不允许用小块板拼接；

3）安装斜柱四面模板时，精细对齐四面板缝，使之交圈。

4）蝉缝拼缝之间模板间塞入海绵条，防止蝉缝处漏浆。

4、清水混凝土结构外观质量保证技术

1）斜柱模板采用双面覆膜多层板，模板强度高，表面光洁，易脱模；

2）面板采用数控机床机械化精密加工切割，阴角等部位加工成特定角度使拼缝严密；

3）所有拼缝之间塞入海绵条，防止拼缝处漏浆。

4）斜柱模板梁柱接头处，柱模板采用整块模板C型套割的方式，减少模板拼缝。

5）为保证清水混凝土外观质量，采用混凝土制保护层垫块，保护层垫块颜色需与清水混凝土颜色相近；当大截面斜柱底侧面采用小垫块效果不佳时，可将小垫块用钢筋连接成整体，可以有效保证保护层厚度。

6）为保证后期清水混凝土结构外表面不出现锈点，所有绑扎钢筋扎丝在绑扎过程中使扎丝内翻。

7）为避免梁板钢筋较密影响下部斜柱浇筑密实度和振捣效果，每层混凝土浇筑时分两次施工。第一次浇筑至斜梁底部，之后进行梁板支模及钢筋绑扎，然后进行第二次混凝土浇筑，完成本层主体结构施工。

5、少气泡、高和易性混凝土配比及浇捣技术

1）为达到饰面清水混凝土标准，商品砼的配合比经过了多次配比，并考虑当地材料的特性，结合功能试验、小样试验、样板试验最终加以确定。

2）斜柱混凝土分层浇筑，二次振捣。

使用插入式振捣器时，应分层浇灌分层振捣，每层厚度不大于500mm，振捣棒不得触动钢筋和预埋件；除上面振捣外，下面要有人随时敲打模板。

每段斜柱每浇筑一定高度（一般为1.5-2m）并用振捣棒振捣后，静置一段时间（10分钟左右），再次用振捣棒进行二次振捣，直至施工至预定高度。每次振捣时采取多点振捣的方式，充分振捣斜柱内每个位置。

振捣棒无法振捣的位置，利用橡皮锤进行外部振捣。

四、实施效果

经过实施以上斜柱支撑架设计、验算方法的应用，解决了斜柱的支撑及验算问题，支撑架的安全性、稳定性得到实际施工验证，支撑体系的简便易操作性也得到现场工人师傅的认可。经过实施上述空间定位放线及复核技术，本项目的斜柱框架结构放线定位准确性达到设计要求，大空间结构各构件位置全部准确，分层斜柱位置偏差在合理范围内，不影响观感体验。经过实施以上蝉缝质量控制技术、清水混凝土结构外观质量保证技术以及少气泡、高和易性混凝土配比及浇捣技术，本项目的实体结构尺寸偏差符合设计及规范要求，结构表面光滑平整，无气泡，尤其斜柱下表面也无气泡，结构表面色泽基本一致，斜柱蝉缝交圈，整体观感较好，达到清水混凝土要求。

五、小结

德州市文化科技中心项目通过合理方案制定、关键工作把控和创新技术实施，解决了超高斜柱清水混凝土结构施工中的诸多质量问题，保障了结构安全稳定和清水混凝土观感质量，为同类工程提供了宝贵经验，具有较高推广价值，推动了行业技术进步。

参考文献：

【1】《新郑国际机场t2航站楼超高超大截面独立斜柱测量技术》邹利群王亚桥朱瑞黄挡玉杜跃锁

【2】《大断面钢筋混凝土超高斜柱施工中模板支撑的设计与应用》周小溦 区剑麟

【3】《浅谈清水混凝土结构施工技术》甄瑞苹