混凝土框架结构安装
刘宝
摘 要：在现代化港口工程快速发展的今天，码头工程与内陆之间的距离越来越大，施工条件也愈加复杂，促进港口作业逐步发展为离岸化、深水化及外海化。现阶段，框架结构是离岸码头面控制楼、机房等的主要形式，为了推进港口工程建设事业快速发展，本文结合具体工程案例，对离岸混凝土框架结构整体预制吊装施工技术进行了探讨。
关键词：离岸；框架结构；整体预制；吊装施工
中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）14-0118-02
现浇式与装配式是目前框架结构最常见的形式，现浇式框架结构具有良好整体性及较强的抗震能力；而装配式则现场施工量较少，具有较快的施工速度。但以上两类施工方式于离岸码头框架结构工程施工来讲，都需运送大量原材料。因外海施工难度大、环境复杂等因素，运输、装卸大量原材料及预制构件难度较大，特别是工程量大、运输次数多及工期紧的情况下，将进一步加大运输、装卸施工难度，甚至出现严重的安全隐患。为了保证远海水上框架结构施工安全、高效，本文以某港湾30万t级油码头控制楼为例，深入研究了其受力、预制及安装等各个方面，提出选取离岸混凝土框架结构整体预制吊装施工技术进行施工，防止因施工条件差影响施工安全及进度，全面提升施工技术水平。
1 工程案例分析
某港湾30万t级油码头控制楼属于钢筋混凝土框架结构，共3层。结构面积为19x16m，各层高度都有所不同，4.8m为第一层高度，3.0m为第二层高度，4.6m为第三层高度。各层柱数量为18根，梁数量为14根。框架柱截面尺寸为0.5x0.5m，0.3x0.6m为主梁截面尺寸。选取C30混凝土浇筑控制楼框架梁与柱，135m3为浇筑方量，338t为控制楼整个框架结构的总质量。
工程现场与近岸水域之间的距离为5km左右，海上风浪情况严重，致使船舶材料运输难度加大。季风对该码头区域影响较大，南风集中于5～8月，北风集中于10月～来年3月。根据施工进度，安排5个月完成控制楼施工。但通过天气情况分析，施工受北风及雾天影响较大，严重制约了施工的连续性及施工进度。为此，在对多方因素综合考虑的基础上，最后决定选取框架结构整体预制吊装施工法，也就是在陆地上整体预制梁、柱，通过驳船向码头位置运送，起重船整体吊装就位，即可进行支座混凝土浇筑，要求整体连接框架结构和码头面，最后现浇面板、砌筑砌体及完成装饰工作。
2 框架结构受力计算
框架结构使用过程中，承受压力的主要结构为框架柱。吊装环节，框架柱需承受主要拉力，因此框架结构吊装环节和使用环节受力存有差异性。为对此施工法的可行性进行验证，在预制框架结构前期，应分析其整体受力情况，且按照构件材料及配筋状况，对其构件承载能力进行验算。
（1）吊点布置。于施工可操作性、结构受力情况而言，吊点布置具有极大的影响，且和整个工程质量关系重大。按照现场船机设备状态与以往工作经验，本工程根据双钩8吊点选取500t起重船进行吊装施工。
（2）框架结构内力计算。吊装施工中空间受力体系为框架结构的主要形式，其具有较为复杂的受力状态，因本施工法目前应用不多，相关研究较少，计算如以平面受力状态为主，则计算结果误差较大。基于此，笔者以线弹性理论为依据，通过Midas有限元软件的Gen模块对框架进行空间建模与受力分析。
在对自重作用充分考虑的基础上，选取梁单元用于梁、柱，梁柱间根据刚接分析，选取铰接法用于吊点施工。因框架结构顶层梁与柱的节点钢筋交叉密集，为利于安装吊点，进一步提升柱、梁高程，并进行加强角设置。C40为混凝土强度等级，Q235为吊点，预埋钢板厚度为60mm，并选取10Φ22钢筋进行双面焊接。利用计算，可获取框架结构所有梁、柱单元所受轴向拉应力。承受最大轴向拉应力的位置在结构吊点柱部位，880.8kN为其最大值。选取8Φ22作为框架柱配筋，HPB235钢筋。根据施工设计要求，对框架柱、吊点配筋等进行检验及计算，结果如表1所示。
除此之外，按照混凝土施工规范规定，吊点位置钢筋锚固长度在702mm以上，具体作业中钢筋锚固长度在740mm以上，因此，钢筋锚固长度与施工规范规定相符。由此得出，框架柱、吊点承载能力都与吊装受力强度规定相符。2cm为结构整体最大挠度值，按照施工规范规定，此框架结构挠度限值在2.8cm以下，因此，框架结构整体吊装挠度变形量与施工规范规定相符。
3 离岸混凝土框架结构整体预制吊装施工工艺
3.1 框架结构整体预制
预制施工中，全部框架柱底部必须进行钢筋预留，且焊接到码头面平台，要求垫高预制整个框架结构。除此之外，为避免由于支垫点高差在预制环节造成极大应力变化，及有利于驳船甲板稳定框架结构，必须将钢支承设置到吊点位置框架柱底部位置，选取砌砖支承其余柱。
浇筑第一层框架柱前，需先浇筑混凝土垫板，施工中在5mm以内控制随意2块垫板高度差，随后搭设脚手架，最终绑扎柱、梁钢筋，并安装模板及浇筑混凝土。
（1）支设柱、梁模板。由底面对柱一次性向第三层梁底部支设。选取胶合板作为矩形柱模板，厚度为18mm，支设时选取尺寸为50x70mm的木方，为避免因混凝土侧压力导致柱模板破损，需间隔一定距离选取钢管加固模板。选取满堂钢管作为梁底支架，900mm为钢管支架纵横向间距，顺着梁两侧集训ing2条木方放置，并在钢顶托面上进行固定。随后进行梁底模板铺设，设置完梁侧模板后，即可选取短木方进行斜撑施工。
（2）浇筑混凝土。选取罐车向预制现场水平运送混凝土，通过汽车泵向模内泵送。要求一层一层浇筑柱混凝土，且在梁底下方50到200mm之间设置施工缝。要求从梁的一端浇筑到另一端，直至完成梁混凝土浇筑。浇筑和振捣混凝土作业应密切配合，下料第一层时尽可能缓慢施工，充分振实后即可进行第二层下料。顺着梁底保证水泥浆匀速向前包裹石子不断前进，振捣施工禁止与钢筋接触。梁柱交叉位置混凝土浇筑过程中，钢筋分布密集，可选取直径较小的振动棒进行施工。
完成浇筑混凝土作业后，不得拆除梁、柱模板，应指派专人进行洒水养生作业，保证混凝土表面水分充足，保证其与吊装强度相符，随后将模板拆除装驳运出。
3.2 框架梁柱整体吊装
（1）框架装驳。装驳前期，必须测量驳船甲板的平整度，柱位测设可在甲板上进行，并对柱位甲板高差进行准确测量。随后选取钢板按照测量结果进行适当调平，且在5mm以内控制柱位相对高差。
吊装施工前，需将挂钩工作平台搭设到框架上，并将防护栏杆设置到平台，随后1000t方驳侧泊于码头前沿，30m为方驳和框架之间水平距离，最后500t起重船移动就位。选取吊索、吊具等工具向甲板上起吊、放置框架。完成整个框架装驳作业后，选取型钢将所有落地柱向驳船甲板上加固。装驳后通过拖轮将起重船、驳船运送到施工现场，如海上风力在6级以上，不得进行托运施工。
（2）框架安装及节点浇筑。当风浪等级在6级风以下时即可安装框架结构。安装前，为便于框架能够将重力均匀传送至码头结构层，在码头面层框架柱位先进行C20混凝土浇筑，体积为1mx1mx70mm。在码头面平台上按照框架具体尺寸将钢支承外边线放出，运输驳船就位停放，并将驳船甲板钢支撑位置的加固槽钢去除。吊点被起重船吊钩挂上后，应保证所有吊点受力均匀后将框架吊起，当框架平稳后，利用纵横移动起重船，向安装位置吊运框架结构。
4 结语
综上所述，近年来，随着社会经济的快速提升，水运工程行业取得了突飞猛进的发展，施工技术不断提高。离岸混凝土框架結构施工作为码头控制楼建设中的一项重要内容，不但影响着整体施工质量，而且影响着工程的安全性。所以，施工单位要不断加强对框架结构整体预制吊装施工技术的研究，严格控制工程质量，确保高质、高效完成施工。
参考文献
[1]赵素萍，赵保珍.建筑混凝土框架结构施工工艺探讨[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013（10）.
