框架剪力墙大厦关键施工技术研究报告.pdf
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1、 目目 录录 1 应用新技术综合报告.1 1.1 工程概况.1 1.2 工程难点与特点.5 1.3 新技术应用情况.6 1.4 关键技术与创新.8 1.5 应用情况.10 1.6 经济效益、社会效益.28 2 单项新技术应用工作总结.31 2.1 混凝土裂缝防治技术.31 2.2 清水混凝土技术.41 2.3 太阳能热水.48 2.4 太阳能光伏发电技术.53 2.5 绿色施工技术.60 2.6 高空大跨度单层网壳结构拼装及斜轨累积滑移技术研究报告.66 2.7 大体积钢渣混凝土配比及泵送施工技术研究报告.105 3 关键技术工法总结.126 3.1 单层网壳结构高空斜轨累积滑移施工工法.12
2、6 3.2 大体积钢渣混凝土施工工法.157 1 1 1 应用新技术综合报告应用新技术综合报告 1 1.1 1 工程概况工程概况 本工程为中国华能集团公司总部办公大楼,位于北京市西城区复兴门内危改区 82#地,南起东铁匠胡同,北至复兴门内大街,东起教育西街,西至草坪东路。周围市政设施齐全、交通便利,其地理位置显赫,建成之后将成为设施和功能完善的、具有国际先进水准的公司总部办公大楼。工程地下 3 层(局部 5 层),地上 11 层,建筑高度 55m,标准层层高为 4.5m,总建筑面积:128580m2,其中地下建筑面积:49005m2,地上建筑面积 79575m2。1 1.1.11.1 工程建设
3、概况工程建设概况 主要工程建设概况见表 1.1.1 内容所示。表表 1 1.1 1.1.1 工程工程建设概况一览表建设概况一览表 工程名称 华能大厦 建设单位 华能大厦建设管理有限责任公司 监理单位 北京建工京精大房工程建设监理有限公司 设计单位 华东建筑设计研究院有限公司与美国 KPF 建筑师事务所联合设计 总包单位 中建八局第一建设有限公司 质量目标 合格、确保长城杯、鲁班奖 合同额 3 亿元 安全文明 施工目标 确保无重大工伤事故,杜绝死亡事故,严格控制轻伤率在 1.5以内,确保“北京市安全文明样板工地”,中建总公司“CI 金奖”。绿色施工 目标 “北京市绿色施工样板工地”,美国绿色建筑
4、协会“LEED”认证金奖 工期目标 总工期 945 天 工期目标 总工期 945 天 1 1.1.1.2 2 主要建筑设计概况主要建筑设计概况 工程主要建筑设计概况见表 1.1.2 内容所示。表表 1 1.1 1.2 2 建筑设计概况一览表建筑设计概况一览表 序号 项 目 内容 1 建筑功能 地下五层为停车库和人防用房;地下四层、三层为停车库及设备用房;地下一层F2 层为公共区域,主要有餐厅、大堂、会议室、员工活动场所等;F3F8为办公区;F9、F11 为领导办公区及会所、上人屋面;F11M 层位设备层;F12层为不上人屋面。2 2 建筑特点 造型新颖、功能先进、结构复杂、装饰档次高、使用功能
5、齐全 3 建筑面积 总建筑面积()128580 占地面积()17644 地下建筑面积()49005 地上建筑面积()79575 4 建筑层数 地下层数 地下 3 层(局部 5 层)地上层数 地上 11 层(局部 12 层)5 建筑高度 绝对标高(m)0.0=47.5 室内外高差(m)0.200 基底标高(m)-20.35 檐口高度 55m 6 建筑做法 地面 车库、坡道、库房、设备间为水泥自流平,卫生间、电梯厅、大堂为石材,办公区为地毯,弱电间为抗静电地板 墙面 外墙为玻璃幕墙,车库、坡道、库房、楼梯间为安石粉,卫生间、电梯厅为石材,办公区为成品玻璃隔断、木隔断,设备间为吸音墙面 顶棚 车库、
6、坡道、库房、楼梯间防霉防潮涂料,设备间吸音吊顶,办公区域、电梯厅及卫生间为铝板吊顶、玻纤板吊顶 门窗 防止防火门、防火卷帘门、人防门、木门 7 防水工程 结构自防水 地下室底板、外墙混凝土:S10 地下、屋面 1.0厚水泥基渗透结晶+3mm 厚 SBS PY PE3 防水卷材+4mm 厚 SBS PY PE4 防水卷材 SBS 卷材防水 设备间、卫生间 1.3mm 厚聚合物水泥防水涂料+0.8 厚聚乙烯丙纶卷材 8 节能环保 外露楼板采用挤塑聚苯板,外幕墙采用玻璃(6C 半钢+1.52PVB+6 蓝绿 low-E半钢+12A+6C 半钢+12A+6C 半钢)幕墙、太阳能热水系统、光伏发电系统、
7、空调冰蓄冷系统、中水处理系统、智能照明系统、绿色施工技术等 1 1.1.1.3 3 主要结构主要结构设计概况设计概况 工程主要结构设计概况见表 1.1.3 内容所示。表表 1 1.1 1.3 3 结构设计概况一览表结构设计概况一览表 序号 项目 内容 1 结构形式 基础结构形式 筏板基础 主体结构形式 框架-剪力墙 地基承载力 420KPa 2 混凝土强度等级 底板、地下室外墙 C40 3 柱 10.50m 以下 C60,10.50m 以上 C50 梁、板 C40 3 抗震等级 工程设防烈度 8 度 框架抗震等级 B1 层以下为三级,B1M 一级 剪力墙抗震等级 一级 4 钢筋类别 HPB23
8、5、HRB335、HRB400 级 5 钢筋接头形式 直螺纹接头 直径18 搭接绑扎接头 直径18 6 结构断面尺寸 基础底板厚度(mm)1800 外墙厚度(mm)800 内墙厚度(mm)主要为 300、500、400 柱断面尺寸(mm)主要为 15001000、12001000、11001000、10001000、D1400、D1550 等 梁断面尺寸(mm)主要为 800X1000、800X600、600X600 等 楼板厚度(mm)主要为 400、300、250、220、200 等 7 非承重墙 加气混凝土砌块 8 钢筋保护层 剪力墙 21 基础底板 56 暗柱 28 板 21 梁 35
9、 水箱侧壁 外侧 20 柱 42 内侧 50 地下室外墙 外侧 56 内侧 20 9 特殊结构 预应力 梁有粘接预应力筋、板无粘接预应力筋 钢结构 屋面网壳结构 1 1.1.1.4 4 主要设备安装概况主要设备安装概况 工程主要设备安装设计概况见表 1.1.4 内容所示。4 表表 1 1.1 1.4 4 设备安装设计概况一览表设备安装设计概况一览表 序号 项目 设计要求 系统做法 1 暖 通 空 调 系 统 空调 VAV 全空气系统及 VAV、风机盘管加新风系统 镀锌钢板无法兰连接风管及型钢法兰连接风管 通风 机械通风与自然通风 无机玻璃钢法兰风管、型钢法兰连接、不锈钢班法兰风管 空 调 制冷
10、 冰蓄冷 镀锌钢管、无缝钢管丝接、焊接 采暖 地板辐射采暖及部分散热器 交联聚乙烯管、镀锌钢管管件卡套、丝接 2 给 排 水 系 统 冷水 变频供水 不锈钢管焊接式连接,嵌墙暗管缠塑膜 排水 地上直排,地下泵提升排放 重力流、通气水平管卡箍连接;压力流管丝扣或沟槽连接 雨水 虹吸排放,少部位自流 HDPE 管焊接或热熔连接 热水 采取部分太阳能热水和电加热供给 不锈钢管焊接式连接,嵌墙暗管缠塑膜 洁净水 冷水处理后供给给水水箱 不锈钢管焊接式连接,嵌墙暗管缠塑膜 3 消 防 系 统 消火栓 竖向不分区,环状布置,压力开关或手动报警阀控制启泵 热镀锌钢管丝扣或沟槽连接 自 动 喷洒 竖向不分区,
11、压力开关或手动报警控制启泵,不采暖区域预作用式,其余湿式 热镀锌钢管丝扣或沟槽连接 消 防 水炮系统 地下室干管环状布置,自动控制确认着火点后启动水炮泵,也可手动控制及远程手动控制启泵。热镀锌无缝钢管沟槽或法兰连接 防排烟 火灾自动报警控制器接到报警信号后,经确认后,自动打开火灾层相应区域的排烟口、排烟阀门、正压风机。并实现穿管(吊顶内及明管要刷防火涂料);金属防火线槽敷设 5 序号 项目 设计要求 系统做法 各设备连动及信息反馈。报警 选用分布智能型火灾报警系统实现火灾自动报警,设备故障报警,消防连动控制,事件存储等功能。穿管(吊顶内及明管要刷防火涂料);金属防火线槽敷设 监控 火灾确认后,
12、火灾自动报警控制器自动控制火灾发生单元消防电梯降至首层并接收降至首层的反馈信号,消防中心对电梯具有监视和控制功能。穿管(吊顶内及明管要刷防火涂料);金属防火线槽敷设 4 电 气 系 统 照明 室内照明、室内外景观照明及泛光照明、智能照明等 竖井明设、顶板暗设、吊顶明设、室外埋地敷设 动力 空调机房有水机房及其它设备机房供电系统 穿管和金属桥架、线槽敷设 弱电 安防、综合布线、有线电视、消防及联动、门禁、广播、电视等系统。穿管和金属线槽敷设 避 雷 接地 基础联合接地与均压环、等电位、防雷系统 镀锌扁钢焊接、螺栓连接 1 1.2 2 工程难点与特点工程难点与特点 1、工程平面尺寸大,混凝土超长结
13、构裂缝控制是本工程的重点和难度。2、本工程地处长安街繁华地段,保护古树、故居等环境因素多,上级单位检查频繁,绿色施工要求很高。3、新技术应用广泛,主要有混凝土裂缝防治技术、大体积钢渣混凝土泵送施工技术、清水混凝土柱施工技术、大跨度单层网壳拼装及斜轨累积滑移技术、太阳能光伏发电技术、太阳能热水技术等。4、工程各项目标高。质量目标为确保“鲁班奖”,安全目标确保北京市“文明安全样板工地”,绿色施工目标确保美国 LEED 认证金奖、北京市“绿色施工样板工地”。工程难点与特点见表 1.2.1 内容所示。6 表表 1 1.2.1 2.1 工程难度特点一览表工程难度特点一览表 序号 项目 特点及难点 1 大
14、体积混凝土工程 本工程混凝土基础底板厚 1.8m,基础混凝土共计 27700m3,属于大体积混凝土,混凝土内部的水化热高,控制混凝土温度裂缝是施工中的重点和难点。2 钢渣混凝土工程 本工程中庭部位的基础底板为钢渣混凝土,密度不小于 3000Kg/m3,钢渣混凝土配合比设计、泵送、浇筑、振捣及养护目前还没有相关的借鉴经验,施工前需做大量的实验和试验,钢渣混凝土施工是本工程的重点和难点。3 中庭屋盖钢结构工程 中庭屋盖采用三向网格单层圆柱面网壳结构,杆件采用不等厚焊接方管,铸钢节点,跨度 33.6m,长度 92.4m,网壳结构矢高为 4.32 米,支座距地面高度 46.4m。如何选择施工安装技术以
15、保证施工安全、确保施工质量、施工工期是本工程的重点也是难点。4 清水混凝土工程 本工程地上清水混凝土圆柱数量多达 115 根,直径达 1.55m,高度达 14.2m,清水混凝土柱涉及到地上每个楼层,并且跨越冬季施工。范围广、截面大、高度大、施工周期长,同时要达到稳重、自然、朴实的质感,并与建筑物整体相匹配、想融合是本工程的重点和难点。5 节能环保 工程采用了太阳能热水系统、光伏发电系统、节能幕墙系统、空调冰蓄冷系统、中水处理系统、智能照明系统、绿色施工技术等 6 绿色施工 本工程要达到美国绿色建筑协会 LEED 认证金奖和北京市绿色施工样板工地,绿色施工是本工程的重要特点。1 1.3 3 新技
16、术应用情况新技术应用情况 本工程共推广应用建筑业 10 项新技术中的 10 大项,25 个单项技术,自主推广应用项目 8 项,共 33 项,这 33 项新技术项目见表 1.3.1。7 表表 1.3.1 1.3.1 新技术应用一览表新技术应用一览表 序号 大项 小项 子项 应用部位 数量 1 1、地基基础和地下空间工程技术 1.3 深基坑支护及边坡防护术技术 1.3.1 复合土钉墙支护技术 基坑 3000m2 2 1.3.2 预应力锚杆施工技术 基坑周围 90t 3 2、高性能混凝土技术 2.1 混凝土裂缝防治技术 混凝土结构 27700m3 4 2.4 清水混凝土技术 主体结构 2800m3
17、5 3、高效钢筋与预应力技术 3.1 高效钢筋应用技术 3.3.1HRB400 级钢筋的应用技术 基础及主体结构 24000t 6 3.3 粗直径钢筋直螺纹机械连接技术 基础及主体结构 37.7 万个 7 3.4 预应力施工技术 3.4.1 无粘结预应力技术 地上混凝土楼板 560t 8 3.4.2 有粘结预应力技术 地上框架梁 80t 9 4、新型模板及脚手架应用技术 4.1 清水混凝土模板技术 主体结构 5600m2 10 4.4 新脚手架应用技术 4.4.1 碗扣式脚手架应用技术 主体结构 160 万 m 11 4.4.4 悬挑脚手架应用技术 F3 层以上主体结构 27500m2 12
18、5、钢结构技术 5.2 钢结构施工安装技术 5.2.3 大跨度空间结构与大型钢构件的滑移施工技术 屋盖 424t 13 5.7 钢结构的防火防腐技术 屋盖、配电室 1000m2 14 6、安装工程应用技术 6.1 管道制作连接与安装技术 6.1.1 金属矩形风管薄钢板法兰连接技术 新风及空调送回风 30000m2 15 6.2 管线布置综合平衡技术 管道安装布置 16 6.3 电缆安装成套技术 6.3.1 冷缩、热缩电缆头制作技术 电气工程 50000m 17 7、建筑节能和环保应用技术 7.1 节能型围护结构应用技术 7.1.2 节能型门窗应用技术 外幕墙、内幕墙 40000m2 18 7.
19、3 预拌砂浆技术 内隔墙 2400m3 19 8、建筑防水新技术 8.1 新型防水卷材应用技术 8.1.1 高聚物改性沥青防水卷材应用技术 屋面、基础 48100m2 20 8.2 建筑防水涂料 设备间、卫生间 20000m2 21 9、施工过程监测和控制技术 9.1 施工过程测量技术 9.1.1 施工控制网建立技术 基础、结构 22 9.2 特殊施工过程监测和控制 9.2.1 深基坑工程监测和控制 地基与基础 10400m2 23 9.2.1 大体积混凝土温度监测和控制 基础 27700m3 24 10、建筑企业管理信息化技术 10.1 工具类技术 项目管理 25 10.2 管理信息化技术
20、项目管理 8 26 11、自主推广应用项目 11.1 快易收口网应用施工技术 后浇带 3000m2 27 11.2 大体积钢渣混凝土泵送施工技术 地基与基础 2200m3 28 11.3 绿色施工技术 施工全过程 29 11.4 水泥自流平地面施工技术 车库 20000m2 30 11.5 太阳能热水技术 生活热水 40t/天 31 11.6 光伏发电技术 车库照明 50KVA 32 11.7 氧化镁电缆施工技术 排烟、排风风机,UPS系统 10000m 33 11.8 虹吸式屋面雨水连接技术 屋面雨水系统 11200m2 1 1.4 4 关键技术与创新关键技术与创新 根据本工程的科技推广应用
21、情况,结合工程实际,总结关键技术与创新项目成果有:1 1.4 4.1.1 混凝土裂缝防治技术混凝土裂缝防治技术 本工程平面尺寸大,东西长 156m,南北宽 98m。基础底板厚度 1.8m,属于大体积混凝土,混凝土强度等级、抗渗等级为 C40S10;地下室外墙周长 508m,钢筋保护层厚度56mm;地上结构板厚度 200mm。混凝土结构没有设置永久结构缝,属超长、超宽,大体积、抗渗混凝土性质;为了防止和控制混凝土裂缝的产生,主要采用以下措施。采取的施工技术措施:1)采用 60 天混凝土强度:经设计同意,大体积混凝土基础底板采用 60 天的后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计
22、的依据,降低水泥用量,将水泥用量控制在 300Kg/m3 以内。2)降低砂率:在保证混凝土和易性和施工性能的前提下,尽量降低砂率,增大粗骨料的用量;根据目前砂子的实际情况,混凝土的实际砂率控制在 40%-42%。3)适当降低水胶比:在胶结用量一定的情况下,混凝土的干缩率与用水量成线性关系。4)优化混凝土配合比,采用粉煤灰、矿渣粉“复合双掺”技术和高效减水剂技术,减少水泥用量,减少混凝土收缩量。5)按照“抗、放结合”的原则,沿纵、横向每 4555m 留设一条后浇带,分段、分仓施工。6)混凝土浇筑成型时采用“二次振捣”、“二次抹压”技术。增加混凝土密实度,减少混凝土早期收缩裂缝。9 7)根据混凝土
23、内外温差计算,采取不同的“保温”、“保湿”养护措施,减少混凝土干燥收缩;同时加强混凝土内部温度的监控工作。8)地上混凝土楼板内配置无粘接预应力筋。9)通过与设计沟通,在距地下室外墙表面 25mm 处增加一道 4150mm 的双向冷拔丝钢筋网片。通过采取以上技术措施,很好的控制了混凝土结构裂缝的产生。1 1.4 4.2.2 大体积钢渣混凝土泵送技术大体积钢渣混凝土泵送技术 本工程中庭部位由于结构自重不足,该处的基础底板需采用高密度钢渣混凝土,以达到配重抗浮的目的。钢渣混凝土厚度 1.8m,密度大于 3000kg/m3,强度等级抗渗等级C40S10,位于深 20m 的基坑中部,共 2200m3,泵
24、送距离 100 多米,不宜采用溜槽或塔吊吊运,只能采用泵送施工。由于钢渣混凝土泵送容易出现离析、泌水现象,难以泵送,项目部成立了课题攻关小组,对钢渣混凝土配置、泵送进行了技术攻关。1)钢渣混凝土配合比优化 为了配置出满足要求的钢渣混凝土,需要确定水、烧结球和石子对混凝土的强度和坍落度的影响,我们对这三种材料采用了正交试验的方法进行检测。分别设计了针对混凝土强度的正交试验和针对混凝土坍落度的正交试验。最后发现石子对混凝土的强度影响最大,烧结球掺量对混凝土的坍落度影响最大。掺重晶石砂的混凝土和易性较好,只是 1 小时后塌落度损失较大。最后结合工程实际,所用配合比为:水:水泥:重晶石砂:烧结球:河碎
25、石:粉煤灰:膨胀剂:泵送剂=80:324:1067:800:504:90:36:18.0,水胶比=0.40,砂率=45%。控制混凝土出机塌落度220-240mm,入泵塌落度不低于 200 mm,扩散度不低于 450mm,实际底板凝结时间在 24-26小时,实测湿容重全部在 3000kg/m3 以上。由于重晶石砂、烧结球比重大,在大塌落度和压力条件下,混凝土中骨料会沉降,从而产生离析、泌水,因此,混凝土的可泵性要进行压力泌水试验,模仿泵送混凝土。优化路线使泵管的长度最短,提高泵送能力。基坑深度为 20 米,在垂直管道中间位置增加一道长度为 7 米的水平管,有效的防止混凝土下落过程中产生离析。泵管
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