一种连续变向钢筋混凝土柱结构体系的施工方法与流程

本发明涉及一种施工方法，具体而言是一种连续变向钢筋混凝土柱结构体系的施工方法。

背景技术：

近几十年来，由于现代建筑的造型越来越多样化，各种复杂的结构体系不断出现，其中斜柱体系作为一种活泼建筑立面和建筑空间的有效方式，更是越来越多地应用到实际工程中。随着这种进展，复杂结构的施工模拟也越来越被重视。相比常规结构而言，复杂结构的施工、卸载、支撑都应当有更严格的要求、更合理的设计，否则可能因为不当的施工流程而影响到结构的整体安全，进而影响到生命、财产的安全。在此背景下，针对一种连续变向的钢筋混凝土柱结构体系做施工方法的设计，有较大意义。

技术实现要素：

技术问题

连续变向钢筋混凝土柱结构体系中，各层框架的外排均为斜柱，内排为直柱和核心筒，斜柱斜率向同一个方向不断变化，此种结构体系与常规直柱体系的施工相比，主要存在如下技术问题：

1)斜柱的竖向刚度和直柱差异较大，二者在竖向荷载下的变形值有较大差异，此差异将影响结构构件内力的大小及分布。施工过程中，在结构自重和施工荷载作用下，斜柱和直柱将产生一定的位移差，卸载的顺序和时间会引起这个位移差的变化，进而引起构件内力的不同。

2)若采用一次性加载的方式，所有楼层施工完成后再开始卸载，每层斜柱与同层直柱的位移差会层层积累，每层的位移差都累积了其下各层的位移差，此位移差会逐层加大，直至顶层，这部分位移差引起的内力也会逐层加大直至顶层，可能影响构件的设计和施工安全。

3)若采用逐层施工，逐层加载的施工方法，即每施工一层卸载一层，再施工第二层，各楼层均只需计算构件在本层自重和施工荷载下产生的位移差，此位移差不往上传递。这种施工方式对受力最有利，每层的内力最小，但施工工期太长，经济效益较差。

4)对连续变向混凝土柱结构体系，每层均有斜率不同的斜柱，斜柱轴力的水平分量通过楼盖梁板体系来平衡，柱斜度越大，水平分量越大，引起的楼盖水平力也越大。而每层斜柱的轴力和该层以上各楼层的加载也有关系，其上加载的楼层越多，斜柱的轴力也越大。因此，各楼盖的水平拉力也是随着施工过程的加载逐步产生。该水平力若超过楼盖的承受力，可以采用预应力钢筋混凝土楼盖体系来解决。

5)若采用预应力楼盖，施工时张拉预应力的时间节点也会影响结构的内力。若张拉过早，则体系产生的拉力还未形成，预应力会对混凝土结构形成压力，倘若张拉过晚，则体系产生的拉力没有及时得到平衡，会对结构产生不利的影响，如产生裂缝等。

6)因此，在连续变形钢筋混凝土柱结构体系中，施工加载卸载的顺序会影响结构构件的内力，必须通过计算确定不同施工方案下结构体系的内力，将此内力返回到结构设计当中，本着构件设计和施工方案均经济合理的原则确定整体结构的施工方法。

技术方案

本发明提出一种连续变向钢筋混凝土柱结构体系的施工方法。该种施工方法首先在设计中考虑了的施工过程的影响，保证了结构的安全性和合理性，同时兼顾到施工的实际流程和情况，保证了结构的经济性。

本发明技术方案如下：

1.本发明的具体施工方法如下：

1.首层施工：搭设脚手架，模板施工，钢筋绑扎及混凝土浇筑，模板及脚手架既要满足强度要求，还要满足斜柱在形成刚度前的变形要求；

2.第2～4层施工：施工2～4层，搭设脚手架，模板施工，钢筋绑扎及混凝土浇筑；

3.第2层张拉：若2层楼盖梁板混凝土强度达到100％，开始2层预应力钢筋的张拉；

4.首层拆模：张拉完毕后拆除首层模板及脚手架；

5.第5层施工：施工第5层，搭设脚手架，模板施工，钢筋绑扎及混凝土浇筑；

6.第3层张拉：若3层楼盖梁板混凝土强度达到100％，开始3层预应力钢筋的张拉；

7.第2层拆模：张拉完毕后拆除第2层模板及脚手架；

8.第6层施工：施工第6层，搭设脚手架，模板施工，钢筋绑扎及混凝土浇筑；

9.依此类推，拆除第4层模板及脚手架后开始施工第8层(顶层)；

10.第5～8层拆模：待第5～8层混凝土强度达到100％后，模板及脚手架从下往上依次拆除。

11.主体结构施工完毕。

一种连续变向混凝土结构体系的施工次序，包含分层卸载顺序和抗拉预应力的张拉方案两个方面。

所述的分层卸载顺序，其特征为：

对连续变向斜柱体系的拆模周期做单独分析并参与到设计当中。不同的拆模周期会使荷载的传递路径不同，造成构件的设计内力相差较大，确定合理的施工顺序和拆模周期，以达到构件内力的合理传递。

构件内力最小的卸载顺序是逐层施工，逐层加载，即每施工一层卸载一层，则每层的位移差都不累积到上层，荷载和位移均不往以上各层传递。

若每施工n层卸载第一层，施工完n+1层卸载第二层，则每次卸载，最顶层都一次完成了n层的累计变形，此变形将对结构产生作用。

因此分层卸载的关键是确立合理的n值，将此n值代入设计当中，确立结构构件经济合理，施工方案现实可行的最佳方案。

所述的抗拉预应力张拉方案，其特征为：

结合结构施工过程和分层卸载顺序，确立预应力张拉方案，将张拉过程中超张拉产生的压力代入结构构件设计当中，确保结构构件的安全。

体系的拉力随着施工的进展、随着自重荷载的增加逐步形成，而预应力若也分次张拉，则施工不便也不经济。本发明确定在卸载前完成张拉，张拉完成后的构件将在一段时间内存在压力，结构构件设计中应考虑此压力。

有益效果：

本发明具有以下有益效果：

本发明通过确立合理的施工流程，能有效减小连续变向混凝土柱结构体系在施工过程中产生的内力，并计算该施工流程下结构的各种内力，迭代入设计流程中进行构件设计，既保证了结构的安全性和合理性，又避免了施工中的安全隐患，为施工期间的安全生产打下基础。

附图说明：

图1为本发明实施例中连续变向钢筋混凝土柱结构体系1层顶结构平面图；

图2为本发明实施例中⑦轴立面图；

图3是本发明的典型层平面图；

图4是本发明的典型剖面图；

图5是本发明的施工流程确定方法；

图6施工流程图。

各附图中：1斜柱；2v型斜柱；3直柱；4预应力钢骨混凝土梁；5预应力混凝土梁；6普通钢筋混凝土梁；7剪力墙。

具体实施方式：

结合具体事例，对本发明这种连续变向混凝土柱结构体系的施工方法进行详细介绍。

该结构地上8层，平面柱网采用横向8.4米，进深向7.6～13.2米柱跨形式，整体平面呈梭形，长度为109.2m，宽度：一层为25.52m～31.77m，中间层(4层)宽度为30.38m～36.64m，顶层为14.087m～17.063m。首层层高6.6米，2～8层层高4.2米，屋面板高度36.0米，总高度不超过50米。

外立面柱为连续变向斜柱，从1～8层斜柱斜率不断变化，1～4层斜柱向外倾斜，5～8层斜柱向内倾斜，最大斜度为43度；内部柱除了首层外，为直柱；首层柱为v形斜柱。首层v型斜柱采用钢骨混凝土柱，截面为800mmx800mm，2层斜柱采用钢骨混凝土柱，截面为700mmx700mm，3层以上斜柱采用普通钢筋混凝土柱，截面为600mmx600mm；直柱采用普通钢筋混凝土柱，截面为800mmx800mm～600mmx600mm变化；

楼层平面没有面积大于30％楼层面积的开洞；2层楼板板厚为180mm，配筋采用双层双向钢筋网的形式。3～6层楼板板厚为130mm，配筋采用双层双向钢筋网的形式。6～8层楼板板厚为120mm，楼板上部钢筋可以断开。

结构体系为框架-剪力墙结构体系，由于斜柱全部为横向，因此需增加纵向剪力墙刚度，剪力墙布置在楼电梯间，以实现结构扭转刚度合理。剪力墙厚度从400～200逐渐变化。

楼盖梁根据楼盖轴拉力或轴压力大小及分布分别采用不同的结构措施。

1层楼盖中间跨为压力，边跨为拉力。两边跨梁轴拉力最大值3526kn，拉应力大于ft，中间跨梁轴压力最大值为3231kn，压应力大于0.4fc，本层采用预应力钢骨混凝土梁，梁截面为750x900，钢骨截面为h600x300x30x30，预应力采用直线预应力钢绞线，且中间跨梁板按压弯构件进行设计。

2～4层楼盖水平力均为拉力，楼盖梁轴拉力最大值分别为1796kn、1220kn、673kn，拉应力均大于ft，采用预应力钢筋混凝土梁，梁截面为600x700，预应力采用直线预应力钢绞线，。

5层楼盖水平力为拉力，楼盖梁轴拉力最大值272kn，拉应力小于ft，采用普通钢筋混凝土梁，梁截面为600x700，梁按拉弯构件进行设计，楼板通过配筋承担所有拉力。

6层～8层楼盖水平力为压力力，楼盖梁轴压力最大值766kn，压应力均小于0.4fc，采用普通钢筋混凝土梁，梁截面为600x600，梁按压弯构件进行设计，楼板不需要进行特别设计。

施工方案按照以下流程确定：

1.建立结构设计模型。

2.根据施工实际确立初步的施工次序。该工程若采用一次性加载，恒载下顶层梁端弯矩达到720kn/m，若采用层层加载，恒载下顶层梁端弯矩为325kn/m。假定施工完第四层时，拆除第一层模板，此时一层累积了一到四层的变形，可求出一层的内力。施工到第五层时拆除第二层模板，此时二层累积了三到五层的变形，可求出二层的内力。依此类推，求出各层内力。

3.根据步骤2确定的施工次序，求解各层构件的内力。本工程在施工完第四层，且第一层构件的强度达到100％时，在卸载前开始张拉第一层。求解此时结构构件的内力。依此类推，求出各层构件的内力。

4.将步骤2、3所得的构件内力代入模型中进行构件设计。

5.分析是否需要优化。

6.如需优化，返步骤2重新开始，直至优化完成。

7.完成施工流程的设计。

本发明的具体施工方法如下：

1.首层施工：搭设脚手架，模板施工，钢筋绑扎及混凝土浇筑，模板及脚手架既要满足强度要求，还要满足斜柱在形成刚度前的变形要求；

2.第2～4层施工：施工2～4层，搭设脚手架，模板施工，钢筋绑扎及混凝土浇筑；

3.第2层张拉：若2层楼盖梁板混凝土强度达到100％，开始2层预应力钢筋的张拉；

4.首层拆模：张拉完毕后拆除首层模板及脚手架；

5.第5层施工：施工第5层，搭设脚手架，模板施工，钢筋绑扎及混凝土浇筑；

6.第3层张拉：若3层楼盖梁板混凝土强度达到100％，开始3层预应力钢筋的张拉；

7.第2层拆模：张拉完毕后拆除第2层模板及脚手架；

8.第6层施工：施工第6层，搭设脚手架，模板施工，钢筋绑扎及混凝土浇筑；

9.依此类推，拆除第4层模板及脚手架后开始施工第8层(顶层)；

10.第5～8层拆模：待第5～8层混凝土强度达到100％后，模板及脚手架从下往上依次拆除。

11.主体结构施工完毕。