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基于钢索网支撑的大直径浅圆仓锥顶混凝土顶盖施工关键技术研究

  2024-12-27    12  上传者:管理员

摘要:浅圆仓因其成本低、储量大,近年来在粮食储藏领域的应用越来越多,因其顶盖多采用锥壳形式的混凝土顶盖,且浅圆仓直径较大,所以浅圆仓混凝土锥顶顶盖的施工是浅圆仓施工中的一个难点。传统的施工方法采用扣件式钢管满堂脚手架,用钢量大、成本高,施工周期长。为此,研发钢索平台系统替代传统满堂脚手架并详细阐述了施工关键技术。实践应用证明,该工艺具有安拆简便、安全可靠、施工速度快等优点,值得推广和借鉴。

  • 关键词:
  • 储备粮库
  • 施工安全
  • 浅圆仓
  • 钢索网支撑
  • 锥形屋盖
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储备粮库跨度大、圆台的下口直径大,屋面距地面 往往较高,对屋顶刚度、强度和承载力及耐久性要求较 高[1-3],因此,多为钢筋混凝土结构。这给模板支撑和混 凝土浇筑等带来很大难度,安全和质量均难以保证。传 统做法是从库底搭设满堂脚手架,工期长、成本高。技 术人员对其深入研究,提出了一些新工艺和新方法。杨 翔虎等[4]将型钢通过螺栓连接成杆件,形成可多次周转 利用的圆台形钢架,同时在仓壁预埋钢板,并焊接用作 支撑的钢牛腿,这样可以在钢架上直接支设库顶混凝土 底模,待混凝土达到拆模强度后,将钢架拆除。该方法 节省了施工成本且减少了高空作业的危险性。吴英武[5] 采用弹性薄壳理论和ANSYS有限元,分别对钢筋混凝 土覆土罐穹顶壳和锥形薄壳进行了受力分析,论证了 两类不同薄壳结构的使用安全性能。冯波[6]对大直径浅 圆仓滑模施工工艺、施工重点、难点进行了探讨,在大 直径浅圆仓滑模水平垂直度的控制与纠偏、质量通病及防治措施方面给出了有益的建议。陈颖[7]对悬索结构特 点和受力形式进行了分析。史卜红等[8]以某学校体育馆 菱形平面鞍形索网屋盖为例,论述各工序施工工艺及 质量控制要点。张昊等[9]基于面向对象技术,开发了与 AutoCAD接口的钢筋混凝土筒仓顶盖CAD系统,实现了 从内力计算到施工图绘制全部由计算机自动完成和筒仓 仓顶荷载向仓身的自动传递,提高了设计质量和效率。 郝国然[10]对通过ANSYS有限元软件模拟,对不同钢绞线 间距、预拉力及直径的网平台受荷载后下挠与仓壁应力 变化进行模拟,分析并总结出一定的变化规律。

学者们对仓顶混凝土屋面施工工艺的创新,主要表 现为以钢支架替代满堂脚手架。但钢支撑也存在许多不足 之处,如用钢量大、单个构件笨重、施工难度大等。基于 上述不足,本文提出了采用钢索平台系统替代传统满堂脚 手架支撑的新方法,该工艺避免了传统满堂脚手架从底部 开始搭设,成本高、施工周期长的缺陷,与钢支撑结构相 比,用钢量少、工序简单、装拆简便、工期短。


1、工程概况


本项目由10个直径达25 m(内径)的钢筋混凝土 浅圆仓,均为独立仓,总体成1×4+1×6排列布局(图 1)。占地面积5 157.78 m2 ,建筑面积10 345.18 m2 ,无 地下室,装粮线+29.6 m,建筑高度38.25 m,单仓容量 1万 t,总仓容量10万 t。浅圆仓分为仓下层结构底板及 仓上层仓身筒体结构,仓顶檐口标高为+32.60 m,仓壁 厚度270 mm,仓顶板下环梁内凸500 mm宽×(1 000~ 1 160) mm高,仓壁混凝土强度等级C35,设计使用年 限50年,抗震设防烈度8度。浅圆仓顶均为圆锥壳钢筋 混凝土结构,圆锥壳板厚度由下环梁处160 mm渐变至 上环梁处130 mm,锥壳板与水平面成25°,标高范围+ 32.60~+37.60 m,圆锥壳底部+32.60 m标高处设下环 梁〔500 mm宽×(1 000~1 160) mm高〕,锥壳顶部 +37.60 m标高处设上环梁(600 mm宽×900 mm高),圆 锥壳上设HL-1、HL-2〔500 mm×(250~485) mm〕, 仓锥壳混凝土强度等级C35(图2)。

图1 浅圆仓平面布置

图2 浅圆仓剖面


2、模板支撑系统


采用钢索封顶平台体系为下环梁及仓锥顶施工提供工作面。在+31.8 m处安装46根直径28 mm钢索形成钢 索平台,钢索平台上搭设普通扣件式满堂脚手架施工环 梁及仓锥顶的模板支设、钢筋绑扎、混凝土浇筑,解决 了传统支撑脚手架施工速度慢、难度大、安全风险高的 难题,同时也大大降低了造价。


3、工艺技术原理


钢索系统设计是保证上部仓锥顶施工成败的关键。该技术工艺原理是通过钢索埋件的布置,采用钢索方格 方式布置,受力均衡避免绳子重复叠加;上部支撑系统和混凝土浇筑荷载通过钢索平台传递给仓壁。主要施工 流程有:钢索拉环预埋,钢索系统设计,脚手架搭设及 拆除,测量、监视体系设计。其中,钢索系统设计是整 个封顶系统设计的关键,钢索的布置是重中之重,以分 布均匀、荷载均衡为原则,钢索采用直径28 mm软绳封 头锁环处理,按照钢索相关技术参数,每根钢索破裂拉 力为41.04 t,按照图纸计算上部钢筋混凝土自重及施工 荷载437 t,在仓壁四周布置46根钢索分担上部力量,每 根钢索分担的力量远小于钢索自身设计拉力。

现场仓壁混凝土强度为C35,仓壁顶部环梁钢筋 很密,需要计算埋件握裹力高于设计值即可。钢索呈 交织、网格状布置,考虑到钢索的质量及受压后产生 的挠度,钢索设计相对直线长度对绳长加大430 mm, 中心轴绳索长度为24 970 mm,中心部位的下垂高度为 2 000 mm,钢索与水平线夹角为18.5°,故脚手架搭设 需考虑下支撑面为曲面的影响(图3、图4)。

图3 钢索平面布置

图4 钢索布置剖面示意


4、施工重难点


4.1 拉环埋件安装

浅圆仓仓壁滑模施工在下环梁底面位置结束,滑 模设备拆除后进行环梁施工,环梁底面向上200 mm为 拉环预埋件安装作业面,考虑到环梁钢筋较密,不便于 拉环预埋件安装,在环梁水平钢筋布置前拉环预埋件先 简单布置到位,水平钢筋绑扎完成后,将埋件调整准确 就位,拉环预埋件部位钢筋必须严格按照规范及设计要 求,拉环预埋件为直径25 mm高强圆钢(图5)。

图5 埋件钢索定位

4.2 仓顶钢索施工

钢索由厂家按图定制,在地面按照编号逐个编号,对应拉环预埋件编号布置。进场的钢索需要再次测量长 度,与设计长度一致。钢索分为主索和副索,纵横向钢 索合计46根。从水平轴线中心轴A开始,上下对称11根 (B~P),主索共计23根(长度从中心轴开始递减); 副索为纵向轴线,中心轴为1轴,左右对称11根。

4.3 仓顶脚手架搭设

1)中心网片及通道搭设。脚手架在地面搭设安全 通道及中心区域6 m×6 m网片骨架。搭设安全通道宽度 2.2 m×6.0 m,在地面完成后用塔吊吊运放在紧邻侧壁 一端,为中心区放置网片提供行人通道。

2)中心网片安装。中心脚手架网片在地面搭设并 挂防护网后用塔吊吊运到仓体中央,吊运中钢丝绳四角 固定脚手架网片,靠其自重形成一定弧度。网片在钢索 会存在弧度不一致,所以在地面上脚手架网片只搭设一 个方向。网片坐落在钢索上与安全通道紧邻,工人通过 通道进入网片上部做上部杆件加密。中心脚手架定位安 全通道完成后,在中心架体四周延伸架体,架体搭设顺 序为先固定水平杆,因钢索成弧形状态,水平杆直接在 中间搭设的核心筒上辐射,待纵向杆件连接后逐步搭设 立杆及其他(图6)。

图6 仓顶脚手架搭设平面布置

4.4 顶板混凝土施工

扣件式脚手架搭设完成后木工开始支设模板,然后 进行仓顶板钢筋绑扎,再进行仓顶板混凝土施工。

1)仓顶梁板混凝土浇筑。仓顶板、梁混凝土采用 预拌混凝土,采用汽车泵与塔吊相互配合进行浇筑。钢 筋绑扎、模板支设完毕并加固牢固,预埋、预留准确, 并经检查认可后浇筑。浇筑混凝土连续进行,一次浇筑 成型。间歇的最长时间按所有水泥品种及混凝土初凝条 件确定,超过2 h设施工缝处理。

2)顶板混凝土浇筑。仓顶混凝土需严格控制坍落 度,选用坍落度160 mm左右的混凝土,避免混凝土流动 性过大,往斜坡底部坍落,保证混凝土成型质量。浇筑 顺序为:由外到内、由下到上(图7)。

4.5 钢索封顶系统拆除

待仓顶板、梁混凝土同条件养护试块的强度达到100%时方可进行模板拆除。先拆除模板、脚手架,然后 进行钢索拆除。上部支撑脚手架拆除完成后(以顶板与 脚手架完全分离后为前提),在三角平台上将钢索卸扣打 开,一端先落地,另一端按照安装顺序逐根打开后使其落 入仓内,钢索拆除前,仓内的脚手架网片必须拆除完成,对零星部分钢管可以落入仓内,后期再进行分拣。

图7 混凝土浇筑顺序示意


5、结语


在钢索网支撑的大直径浅圆仓锥顶混凝土顶盖技术中,钢索系统设计是整个封顶系统设计的关键,其中钢 索的布置是重中之重。钢索系统的安全性,重点在于: 环梁混凝土的强度及埋件的稳定性、钢索的封头环及钢 索质量、上部脚手架钢管与钢索的支撑稳定性。该项目 按上述方法施工,单仓顶盖16 d完成,比传统脚手架施 工提前20 d,且未出现模板支撑变形、下沉现象,同时 减少了周转材料使用量50 t,经济效益25万元。混凝土 施工过程中,模板支撑牢固,无变形,施工质量良好。 对浅圆仓锥形混凝土屋盖模板支撑体系进行总结,编制 《浅圆仓锥顶混凝土顶盖支撑施工作业指导书》用于指 导施工,同时进一步形成《基于钢索网支撑的大直径浅 圆仓锥顶混凝土顶盖施工工法》,经评审被批准为企业 工法,在企业内部进行推广应用。


参考文献:

[1]叶文宾,娄晓斌,张亦江.浅圆仓超高仓顶结构支模体系施工技 术[J].施工技术(中英文),2024,53(2):98-102.

[2]鲁昌伍,钱艺柏,丁平,等.整体提升桁架式胎架大直径浅圆仓混 凝土穹顶屋盖支模施工[J].建筑技术,2020,51(11):1352-1355.

[3]李强,秦龙翔.浅圆仓锥形壳结构体系的选择与施工关键技术 [J].建筑工人,2023,44(11):15-19.

[4]杨翔虎,王金星.筒仓圆台型钢筋混凝土顶盖底模钢架支撑施 工技术[J].安徽建筑,2017,24(5):116-118,236.

[5]吴英武.混凝土覆土罐锥形顶盖与薄壳穹顶的安全性能[J].安 装,2020(12):54-56.

[6]冯波.大直径浅圆仓滑模施工技术研究[J].价值工程,2024, 43(19):150-153.

[7]陈颖.悬索结构特点及主要形式[J].广东广播电视大学学报, 2002(2):79-82.

[8]史卜红,崔甫.探以实例说明索网屋盖的施工技术[J].中小企业 管理与科技(上半月),2008(4):104-105.

[9]张昊,王录民,梁醒培,等.关于钢筋混凝土筒仓顶盖CAD系统的 研究[J].河南工业大学学报(自然科学版),2012,33(4):82-84.

[10]郝国然.基于钢绞线索网支撑的大直径浅圆仓仓顶盖建造技术 及有限元分析研究[D].郑州:河南工业大学,2022


文章来源:龚良勇,李文涛,李庆庆,等.基于钢索网支撑的大直径浅圆仓锥顶混凝土顶盖施工关键技术研究[J].建筑施工,2024,46(12):2079-2081.

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期刊名称:安徽建筑

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主办单位:安徽省建筑科学研究设计院,安徽省土木建筑学会

出版地方:安徽

专业分类:建筑

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