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摘要:
以诺华上海园区一期建设项目C12-1单体胶合木结构安装为例,阐述新旧木结构施工工艺的差异,分析胶合木结构建筑安装施工的工艺,重点说明异形胶合木结构安装顺序和节点处理,以及施工过程中的管理要点。
关键词:胶合木;吊装;临时支撑;卸载;
引言
木结构根据新旧时期的工艺划分,可以分为古建筑木结构和新式胶合木结构中国古建筑多为木结构构造,所用木材均为原木经表面刷漆防腐和切割加工、卯榫安装建成,梁柱卯榫连接可以做到不用一根钉子,依然可以经久耐用、流传千古,但其受原材规格和强度的限制,建筑跨度较小,构造形式也较为单一。古代木结构建筑以中国唐宋辽时期的建筑最为著名,比较有代表性的有:唐代的忻州南禅寺,辽代的华严寺和辽代的应县木塔。新式胶合木结构是随着科技的不断进步,木材胶合工艺日益发达的产物,胶合木的出现使木结构不再受木材原材规格的限制,给异形木结构和大跨度木结构的发展带来新的机遇。胶合木结构的安装施工及管理即是本文的介绍重点,希望本文能够在胶合木结构的施工工艺及管理方面给予大家一定的经验借鉴。
胶合木
以厚度为20mm~45mm的板材,沿顺纹方向叠层胶合而成的木制品,即为胶合木。用于制作胶合木的层板厚度不应大于45mm,通常采用20mm~45mm,胶合木构件宜采用同一树种的层板组成。本项目所有木梁柱构件均采用强度等级为TCt24的同等组合胶合高强工程木,树种为花旗松(或同等的其他针叶材)树种级别SZ1;采用目测分级层板,材质等级不低于Illd,相应要求层板弹性模量平均值达到1100Mpa以上;胶合前层板含水率不应大于15%,相邻层板间含水率相差不应大于5%。
胶合木结构构造
胶合木梁柱布置
,,木结构梁顶标高7~11m,由23根斜向木柱做为竖向支撑系统,屋面木梁呈网状不同高度及坡度设置。胶合木柱为圆柱体形态,柱中部截面直径大于两端,使柱体具有更好的抗压抗弯性能;胶合木梁为矩形截面。
胶合木梁柱平面布置示意胶合木梁柱安装现场
典型胶合木东西向剖面示意典型胶合木南北向剖面示意
梁柱及柱脚连接节点
胶合木梁及柱内预埋高强化学螺栓,梁柱连接采用钢结构连接件,将预埋在胶合木梁柱内的螺栓紧固在钢结构连接件上;柱脚连接处同样在胶合木柱内预埋高强化学螺栓,将柱插入底端的圆形托槽内,托槽下部设置球形转接转轴,其目的是使柱体始终轴向受力,同时也方便调节柱倾斜度,利于梁柱拼接安装,在梁柱安装连接节点安装完毕后,需将球形转轴满焊固定使其固定柱倾斜度。
梁柱连接立面示意梁柱连接
柱脚与地面连接示意柱脚测量定位柱脚连接
胶合木梁柱安装施工
整体木结构施工工序按照:测量放线f搭设核心塔支撑f搭设盘扣脚手架施工平台f木结构柱吊装f木结构梁吊装f梁柱连接件高强螺栓初拧f测量矫正f梁柱连接件终拧f焊接柱脚f临时支撑千斤顶卸载f木结构表面修补f拆除临时支撑。
根据本项目木结构梁柱布置特点排布梁柱安装顺序,共分5个批次由主而次由内而外的进行安装。第1批木结构先将中心核心部位的4个核心塔的木结构梁柱安装,并使其相互连接,具备最初级的支撑核心;第2批木结构是第1批木结构的向南北向的拓展,使核心塔木结构具备向各个方向向外延展的基础构造;第3批木结构主要是以辐射状将核心区域的木结构向外延伸至建筑外边缘;第4批木结构即为结构边梁,亦是是本建筑外围幕墙的顶部结构梁;第5批木结构是将第4批木结构边梁外围的悬挑梁,至此全部木结构梁柱安装完毕。具体施工顺序示意如下(每一批次使用不同颜色表示):
第一批:第二批:第三批:
第四批:第五批:
本项目的木柱均为斜向安装,木柱先吊装就位,在柱梁还未连接时斜向的木柱需要有稳定的临时支撑固定系统,作为水平方向的依靠;同时木梁的吊装需要有利于定位的放置点,木梁和木柱在初步吊装到位后需要精细调整后才能最终连接固定,故而木梁也需要稳定的临时支撑系统。根据本项目的特点,设置4座临时支撑核心塔以及若干临时支撑柱(①),在木结构梁柱完成最终连接固定和卸载前起到主要的支撑作用。
根据上述临时支撑系统的作用,需要特别注重竖向支撑钢管立柱之间的水平系梁连接以及斜向的剪刀支撑,以确保每个核心塔架体的稳定性,在负载木结构柱水平荷载时,架体无位移。同时也需注意支撑钢管顶部的钢板托槽的安装,每根竖向支撑顶部的托槽水平倾角均应根据所在部位的梁的标高及梁的坡度进行逐个设置,托槽下方与支撑钢柱连接处设置千斤顶用于调节托槽标高,托槽与木结构梁之间可以设置橡胶垫块用于保护木结构不受损。
心塔临时支撑
核
心塔临时支撑平面布置
核心塔平面/立面图核
除了上道工序中完成的核心塔临时支撑系统外,为了满足施工的操作人员的登高施工需求,还需要完整的满堂脚手架系统。本项目的脚手架系统,既要考虑脚手架搭拆的便利性,安装调整的灵活性以及架体及平台的稳定性,综合上述考虑,选择了盘扣式脚手架系统。其优势明显,既能满足本项目木结构的跨距模数,又方便在影响木结构吊装时随时拆改,最主要的是盘扣式脚手架系统具有配套的平台钢格栅板,为施工人员的安全操作带来必要的保障。
盘扣式脚手架技术参数
脚手架架体高度H(m)
10
脚手架沿纵向搭设长度
L(m)
立杆纵向间距la(m)
立杆步距h(m)
顶部防护栏杆高h1(m)
内立杆离建筑物距离
a(mm)
立杆横向间距lb(m)
脚手架总步数n6
纵横向扫地杆距立杆底
亠200
距离h2(mm)
混凝土地
脚手架立杆安放位置
面
根据本项目的结构平面特征,结构基本形态呈长方形东西向布置,考虑材料堆放在项目东侧和西侧,可以采用两台汽车吊分别站位与本项目的南侧与北侧进行木结构构件的吊装。根据起重吊载及吊装臂长距离的计算选择,可选用2台25t汽车吊进行吊装施工。具体汽车吊参数及荷载计算此处略去,可在汽车吊厂家提供参数基础上计算获得。
3.
木结构柱吊装木结构梁吊装
木结构吊装时,需特别注重以下两点内容:,吊装过程中吊臂半径内设警戒区,不得有人员站立在吊臂下方;,需采用吊带束紧木结构构件后吊装。
根据图纸,设置临时支撑,以临时支撑上端坐标作为施工控制点,胶合木柱顶坐标作为校核点,胶合木柱处梁顶坐标及边梁平面转角处梁顶坐标作为检查点,控制误差2mm。当施工中因加工、安装误差超过2mm时,及时调整。
3・5・2控制点/线示意图
依
据胶合木下方五金件确定胶合木柱表面控制线,依据柱轴线地面投影线,调整柱方向在同一铅垂面上。
、梁放线
根据图纸,采用全站仪确定柱位。设备:一台全站仪、一台经纬仪、一台测距仪、钢卷尺若干。具体步骤:
1.
根据设计图纸坐标原点,采用全站仪精确放出轴线,确定临时支撑及胶合木柱位置;
2.
利用经纬仪,将柱沿倾斜方向调整到与水平面垂直的平面内;
采用经纬仪将柱调整到设定角度;
4.
采用全站仪,将梁节点投影到工作面上;
5.
采用全站仪监测梁的安装,随时调整误差在控制范围内
误差控制标准:
1.
柱脚金属垫板偏差:±2mm
2.
柱顶及梁面标高:±2mm
3.
梁间距:±3mm
施工前,根据现场控制点,对主要梁柱节点,在图纸上赋予坐标值。每一构件拼装完成后,采用全站仪测定节点实际坐标值,并与图纸坐标对比,做好记录误差在设定范围内的,再进行下一构件拼装。
柱脚连接及梁柱连接固定
经测量无误后即可对柱脚的球形连接件进行满焊固定,以及梁柱间连接件的高强螺栓进行终拧固定。具体钢结构焊接及钢结构高强螺栓紧固要求,本文不做详细阐述,具体详见相关钢结构设计及质量验收规范要求。