1.滑模建筑
滑模建筑是指用滑升模板来现浇墙体的一种建筑。滑模现浇墙体的工作原理是利用墙体内的钢筋作支承杆,将模板系统支承在钢筋上,并用油压千斤顶带动模板系统沿着支承杆慢慢向上滑移,边滑升边浇筑混凝土墙体,直至墙体浇到顶层才将滑模系统卸下来,如图12-66所示。深圳国际贸易中心大厦的主楼部分就是采用滑模施工的。
(1)滑模建筑的优缺点和适用范围。
滑模建筑的优点是结构整体性好,机械化程度高,施工速度快,节约模板,施工占地少,改善了施工条件。缺点是操作困难,墙体垂直度易出现偏差,墙体厚度较大。
滑模建筑通常用于外形简单整齐的垂直墙体、上下壁厚相同的高层和超高层房屋建筑,此外还多应用于高耸构筑物的施工,如贮仓、水塔、烟囱、桥墩、竖井壁、双曲线冷却塔等。
图12-66 滑模
(2)滑模建筑的布置类型。
采用滑模施工的建筑一般有三种布置类型,如图12-67所示。
图12-67 建筑物的不同滑模部位
(a)内外墙均为滑模施工;(b)内墙为滑模施工,外墙用装配式墙板;(c)外框架核心筒体滑模
第一种是内外墙均为滑模施工;第二种是内墙用滑模施工,外墙用装配式墙板;第三种是仅用滑模浇筑楼梯、电梯等,形成筒体结构的交通核,而其余部分则采用框架或大板结构。
(3)滑模建筑楼板施工方法。
滑模建筑中,由于墙体连续成型而不必拆模,墙体的施工速度很快,但楼板施工的速度较慢,因此在墙体滑升过程中需等待楼板施工,使整个施工速度放慢。目前的多种施工方法依然不能很好地解决这一矛盾。下面简要介绍几种常用方法。
第一种是降模法,滑升过程中墙上预留楼板的支承位置,当墙体全部滑升完毕后,从上至下逐层用悬挂台现浇钢混楼板,如图12-68(a)所示。
第二种是室内预制法,即在屋内叠层制作楼板,待墙体滑升完后,用安设在屋顶的滑轮组将预制板从上至下逐层吊装,如图12-68(b)所示。
第三种是场外预制法,即在建筑外预制楼板,在墙体滑升完毕后,用起吊设备将预制楼板从下至上进行安装,如图12-68(c)所示。
第四种是分段滑升法,即滑升几层墙体后,停下来从下至上支模板进行楼板现浇,然后再继续滑升墙体,如图12-68(d)所示。
第五种是空滑法,即边滑墙体边安装楼板,滑完一层墙后将滑模空滑一段高度,待预制楼板安装到墙上后,再将模板空滑下来,继续浇筑墙体,如图12-68(e)所示。
图12-68 滑模建筑楼板施工方法
(a)降模法;(b)室内预制法;(c)场外预制法;(d)分段滑升法;(e)空滑法
(4)滑模建筑应注意的问题。
①为了适应滑模施工的特点,建筑平面设计应尽量简单平整,开间应适当大一些,不能有凸出的横线条。
②外墙面可以利用模板滑升滑出竖向线条,也可做喷涂饰面,还可以在墙板上衬以加气混凝土块作为保温层,但须另加抹灰层。
③为了抵抗模板滑升时带来的侧摩擦力,墙体还须适当加厚。近年来,随着滑模施工工艺不断革新,派生出了多种形式的滑模工艺。比较成熟和典型的新工艺有不同材质墙体的复合壁滑升工艺,井壁或结构加固用的单侧滑升工艺,双曲线冷却塔的滑动提升模板工艺,滑框倒模工艺,液压爬模工艺等。
2.升板建筑
升板建筑是指利用房屋自身的柱子作导杆,将预制楼板和屋面板提升就位的一种建筑。用升板法建造房屋的过程与常规的建造方法不同,如图12-69所示说明了升板建筑的施工工序。
图12-69 升板建筑施工顺序
(a)做基础;(b)立柱子;(c)打地坪;(d)叠层预制楼板和屋面板;(e)逐层提升;(f)逐层就位;(g)全部就位
第一步是做基础,即在平整好的场地开挖基槽,浇筑柱基础。
第二步是在基础上立柱子,大多采用预制柱。
第三步是打地坪,先做地坪的目的是在上面叠层预制楼板。
第四步是叠层预制楼板和屋面板,板与板之间用隔离剂分开,注意柱子是套在楼面和屋面板中的,楼板与柱交界处须留必要的缝隙。
第五步是逐层提升,即将预制好的楼板和屋面板由下而上逐层提升。为了避免在提升过程中柱子失去稳定性而使房屋倒塌,楼屋面板不能一次就提升到设计位置,而是分若干次进行,要防止上重下轻。
第六步是逐层就位,即从底层到顶层逐层将楼板和屋面板分别固定在各自设计位置上。
提升机是升板建筑的主要施工设备,每根柱子上安装一台以便楼板在提升过程中均匀受力、同步往上升。提升机悬挂在承重销上,如图12-70(a)所示,承重销是用钢做的,可以临时支承提升机和楼板,提升完毕后承重销固定在柱帽中。提升机通过螺杆、提升架、吊杆将楼板吊住,当提升机开动时,使螺杆转动,楼板便慢慢往上升,如图12-70(b)所示。
升板建筑有很多优点。第一,因为在建筑物的地坪上叠层预制楼板,利用地坪及各层楼面底模,可以大大节约模板;第二,把许多高空作业转移到地面上进行,可以提高效率、加快施工进度;第三,预制楼板是在建筑物本身平面范围内进行的,不需要占用太多的施工场地。根据这些优点,升板建筑主要适用于隔墙少、楼面荷载大的多层建筑,如商场、书库、车库和其他仓储建筑,特别适用于施工场地狭小的地段建造房屋。
图12-70 升板建筑施工设备
(a)楼板提升;(b)升板提升装置
升板建筑的楼板通常采用三种形式的钢筋混凝土板。①平板,分非预应力和预应力两种,如图12-71(a)所示。因其上下表面都是平整的,制作简单,对采光也有利。非预应力平板的柱网尺寸选用6m左右更经济,预应力钢筋混凝土板由于施加预应力后改善了板的力学性能,适用于9m左右的柱网。②双向密肋板,如图12-71(b)所示,其刚度比较好,特别适用于6m以上的柱网尺寸。③格梁板,如图12-71(c)所示,在格梁上铺预制板,格梁跨度为12m左右,梁距为2m左右,这种楼板刚度好,楼面开口灵活,但使用模板多,施工复杂。(www.xing528.com)
图12-71 升板建筑常用钢筋混凝土板
(a)平板;(b)双向密肋板;(c)格梁板
升板建筑的外墙可以采用砖墙、砌块墙、预制墙板等。为了减轻承重框架的负荷,最好选用轻质材料作外墙。楼板与柱的连接通常有后浇柱帽、承重销、剪力块等方法,后浇柱帽是我国目前大量采用的板柱连接法。当楼板提升到设计位置后,在其下穿承重销于柱间歇孔中,绑扎柱帽钢筋后从楼板的浇筑孔中灌入混凝土形成柱帽,如图12-72所示。
在升板建筑的基础上,还可以进一步发展升层建筑,即在提升楼板之前,在两层楼板之间安装好预制墙板和其他墙体,提升楼板时连同墙体一起提升。这种建筑可进一步简化工序,减少高空作业,加快施工速度,如图12-73所示。
3.盒子建筑
盒子建筑是指由盒子状的预制构件组合而成的全装配式建筑。这种建筑始建于20世纪50年代,目前世界上已有几十个国家修建了盒子建筑,适用于住宅、旅馆、疗养院、学校等类型的建筑,不但适用于多层建筑,还适用于高层建筑,目前已修建的有20 多层的高层住宅,如图12-74所示。我国从20世纪80年代初期开始试点,现已建筑了盒子住宅楼、盒子旅馆等。
图12-72 后浇柱帽构造
图12-73 升层建筑
图12-74 东京中银舱体楼
(1)盒子建筑的优点。
①施工速度快,同大板建筑相比可缩短工期50%~70%。
②装配化程度高,大部分工作均移到工厂完成,现场用工量仅占总量的20%左右,比大板建筑减少10%~15%,比砖混建筑减少30%~50%。
③混凝土盒子构件本身就是空间薄壁结构,其刚度大、自重轻,与砖混建筑相比,可减轻结构自重的一半以上。
④组成建筑的各个单元盒子可根据使用功能的不同,作出不同的内部分隔和布置,例如在住宅中可分作卧室、起居室、厨房、卫生间和楼梯间等,如图12-75所示。
图12-75 按使用功能分隔的盒子建筑
(2)盒子建筑的缺点。
盒子尺寸大,工序多而复杂,对生产设备、运输设备、现场吊装设备要求高,投资大,技术复杂,建筑的单方造价也较高。
(3)盒子建筑的类型。
盒子构件可用钢、钢筋混凝土、铝、塑料、木材等制作,可分为有骨架的盒子构件和无骨架的盒子构件两类。有骨架的盒子构件通常用钢、铝、木材、钢筋混凝土作骨架,以轻型板材围合形成盒子,如图12-76所示。这种盒子构件的质量很轻,每平方米的质量仅100~140 kg。
无骨架的盒子构件一般用钢筋混凝土制作,每个盒子可以分别由6 块平板拼成,如图12-77所示。不过目前最常用的是采取整浇成型的方法,因为它的刚度特别大,生产整浇盒子时必须留1~2个面不浇筑,作为脱模之用。如图12-78所示,其中图12-78(a)为在盒子上面开口,顶板单独预制成一块板,称为杯形盒子;图12-78(b)是在盒子的下面开口,底板单独制作,称为钟罩形盒子;图12-78(c)、12-78(d)是在盒子的两端或一端开口,端墙板(带窗洞或不带窗洞)单独加工,称为卧环形盒子。这些单独预制加工的板材可在预制工厂或施工现场与开口盒子拼装成一个完整的盒子构件后再进行吊装。从实际使用效果看,钟罩形盒子构件使用最广泛。整浇成型的盒子构件可视为空间薄壁结构,由于刚度很大,承载能力强,壁厚一般仅30~70mm,可节约材料,房间的有效使用空间也相应扩大了,所以应用最为广泛。
(4)盒子建筑的组装方式。
用盒子构件组装建筑一般有以下几种方式。
第一种组装方式是重叠组装,即上下盒子重叠组装,如图12-79(a)所示。用这种方式可建12层以下的房屋,因其构造简单,应用最为广泛。在非地震区建5层以下的房屋,盒子构件之间可不采取任何连接措施,依靠构件的自重和摩擦力来保持建筑物的稳定。当修建在地震区或层数较多时,可在房屋的水平或垂直方向采取构造措施,如采取施加后张预应力,使盒子构件相互挤压连成整体,也可用现浇通长的阳台或走廊将各盒子构件连成整体,或者在盒子之间用螺栓连接,还可以采用类似像大板建筑的连接方法连接。
图12-76 有骨架的盒子构件图
图12-77 无骨架的盒子构件
图12-78 整浇成型的盒子构件
(a)杯形盒子;(b)钟罩形盒子;(c)、(d)卧环形盒子
第二种组装方式为交错组装,即盒子构件相互交错叠置,如图12-79(b)所示。这种组装方式的特点是避免盒子相邻侧面的重复,比较经济。
第三种组装方式为板材组装,即盒子构件与预制板材进行组装,如图12-79(c)所示。这种方式的优点是可节省材料,设计布置比较灵活,其中设备管线多和装修工作量大的房间采用盒子构件,以便减少现场工作量,而大空间和设备管线少的房间则采用大板结构。
第二种和第三种组装方式适用的层数与第一种相同。
图12-79 盒子建筑组装方式
(a)重叠组装;(b)交错组装;(c)板材组装;(d)框架组装;(e)筒体组装
第四种组装方式是框架组装,即盒子构件与框架结构进行组装,如图12-79(d)所示。盒子构件可搁置在框架结构的楼板上,或者通过连接件固定在框架的格子中。这种组装方式的盒子构件是不承重的,组装非常灵活。
第五种组装方式是筒体组装,即盒子构件与筒体结构进行组装,如图12-79(e)所示。盒子构件可以支承在从筒体悬挑出来的平台上,或者将盒子构件直接从筒体上悬挑出来。
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