钢牛腿应用

1.应用背景
现在工程有很多钢构件与混凝土相连的情况，目前通用的做法是采用劲性柱，即采用钢骨内置。

这种做法存在较多弊端。

为了克服其自身存在的问题，经过发展形成了利用钢套筒进行钢构件-混凝土转换的新型节点，并在工程中得到了成功应用。

2. 优缺点对比
钢套筒节点与劲性柱节点相比优缺点如下：
一、劲性柱采用钢骨内置，每边需预留足够的空间以保证混凝土和钢构件共同受力，通长情况为150mm。

对于截面较小的混凝土柱子，可以采用的钢骨截面尺寸就相对较小了，从而不能满足结构受力要求。

杭州站前东广场就存在这样的情况，柱子截面为700x700，采用的钢骨就只能为400mm，甚至更小，计算下来很难满足结构受力要求。

钢套筒节点为钢管围绕混凝土，相对劲性柱节点及混凝土自身截面尺寸没有削弱，如图1所示。

构件截面承载能力的性能较强，可以克服劲性柱节点存在的问题。

材料的使用效率也可以得到提高。

二、劲性柱钢骨一般需要向下延伸一层，增加了材料用料。

即使不向下延伸，也需要采取特别的措施以使钢骨得以固定。

而钢套筒节点的高度只要满足传力需要即可，如图2所示。

可以节省材料用料，减少造价，满足绿色建筑要求。

三、钢套筒节点采用钢构件外包混凝土，可以保证建筑效果。

与钢牛腿组合给人一种轻盈的感觉，可以获得较好的视觉效果。

3.牛腿特征
牛腿截面尺寸如下图所示：
：4.工艺流程
结构及埋件设计
龙门吊
深化加工
龙门吊安装
构件支架
深化加工
轨道铺设
牵引卷扬机安装
构件支撑安装
圆柱钢模放入
支架内
牛腿吊装
搭设操作架
柱竖向钢筋绑扎
及箍筋绑扎
钢模安装及加固
用缆风绳调整牛
腿水平及定位并
焊接固定
混凝土养护
混凝土浇筑拆支架拆除钢模
5.施工方案
6.1构件的加工
构件的加工包括轨道及支架预埋铁件的加工、支撑架体的加工、龙门架体的加工以及钢牛腿的加工等，在构建加工前，必须结合施工图纸及现场条件绘制深化图纸，经过
审批后按图纸要求进行加工，具体钢牛腿加工工艺见下表，其余支架、龙门架及埋件等加工图纸见附件。

构件在加工完成后，根据起吊实验，选择好吊点，焊接起吊的吊耳，吊耳的选择和焊接焊缝必须经过设计验算
1.将圆管四等分切开，如下图圆圈处
2.在各四等分圆弧上开劲板处开槽并打坡口
3.完成装配、焊接日字型箱体
4.将与箱体连接之两个四等分圆弧插入焊接
5.焊接栓钉
6.将中心劲板与牛腿及右半圆弧连接并焊接
7.焊接栓钉8.将右边两个四分之一圆弧与主体连接并焊
接
6.2埋件的预埋及轨道的铺设
在结构面浇筑混凝土前预埋钢轨和钢支架的预埋件，具体定位如下图所示，待混凝土浇筑完成并养护7天后开始进H型钢做轨道的铺设，通过焊接的方法将
H型钢与预埋件可靠连接，不得松动，两段H型钢对接连接采用夹板固定，轨道与工字钢之间采用螺栓连接。

6.3龙门吊的施工
轨道安装应符合龙门吊施工的要求：平直度、跨距、标高、应符合规范要求，龙门吊的加工由加工厂制作，材料焊接，防腐均应符合设计要求。

龙门吊制作完成后应在施工现场在地面进行组装，因为构件装卸车位置与放置位置距离较远，约38米，构件较重约6吨，经过计算组装完成用160T汽车吊56米臂长，将龙门吊及构件放在屋面上与做好制成的位置进行就位，就位后应立即进行调试，龙门吊在平面移动采用卷扬机进行牵引，使龙门吊沿轨道进行运动。

卷扬机的固定应牢固，钢丝绳选用应经过计算选取，支撑架安装应根据图纸进行，首先进行底座水平调整，然后安装支架加工制作散件。

施工现场的安装加工厂制作时应进行预拼装以保证支架的尺寸及安装精度。

6.4支架的吊装与就位
钢牛腿及钢牛腿支架采用160T汽车吊吊至地下室-4.00m标高结构平台上，平台上预先做好吊放点的加固及面层保护工作，吊放点布置在44轴结构梁上，预先满铺平放1排木方，上面再铺一块2m*2m的10mm厚钢板，调运完成后立即采用龙门吊将钢牛腿运至安装处附近的指定位置，每个指定位置均选吊放点要求
进行楼面保护，钢构件在楼层上不得集中堆载。

将支架采用龙门架配合进行组装，组装完成后进行调平、就位，最后将支架的4个支腿与预埋铁件进行焊接固定。

钢牛腿在楼面上的临时安放设置
钢牛腿在支架上的临时固定
6.5钢牛腿的安装
吊装前应对构件进行效验，选好测控点并做好标记以便在吊装时更好的控制其就位。

吊装时应根据计算选用钢丝绳，钢丝绳与构件的捆扎应牢固保险，吊装选择应科学合理能保证吊起构件平衡以便于就位，构件吊起后首先进行微调，待各控制水平的各种标高测量数据基本水平后，吊起构件待构件吊起高度略超起吊高度后，移动龙门吊及吊点葫芦使得构件放置在安装好的支架上，然后缓缓放落吊钩，待构件基本落在支架上后进行精确调整，根据构件上预设的测控点用全站仪测量调整。

确保构件就位准确无误然后根据设计要求进行加固，松下吊钩后，移动龙门吊进行下一个构件吊装电焊工进行该构件进行加固连接，并用缆绳进行加固，以保证在混凝土浇筑时不会出现偏移等变化。

最后在砼施工完毕后，并达到设计强度后，拆除支撑架与缆风绳，割掉支撑板与吊耳后打磨平整，按设计要求补刷防腐漆。

由于钢牛腿与支架固定时采用在牛腿外侧焊接挑耳，再支撑在支架上，所以在牛腿安放就位前必须进行柱主筋的安放工作。

钢牛腿的安装
6.6钢筋、模板的安装
钢筋绑扎需分两次进行，第一次是在牛腿安方就位后进行钢牛腿以下柱主筋的接长，主筋从钢牛腿上部穿入，在牛腿下部进行套筒的连接；第二次是在钢牛腿安装完成，龙门吊移开，柱浇筑混凝土前进行钢牛腿上部钢筋的接长。

由于操作空间有限，钢筋接头留齐，均采用Sa级接头。

钢筋绑扎完成后进行圆柱模的安装，由于牛腿位置限制，采用现有的玻璃钢圆柱模板不能满足施工需要，故需重新定制圆柱模板，在该部位采用“错台接口清水覆膜圆模板”，该模板分为2片，从用木方进行加强，外侧设置成品配套的钢制抱箍进行加固，加固完成后将支架剩余腹杆进行连接固定。

加固效果图如图所示：
6.7混凝土浇筑、养护及拆模
钢牛腿安装就位、调平加固，并完成钢筋和模板的施工，经过验收后方可进行混凝土的浇筑，浇筑采用塔吊进行配合，人工进行操作，具体操作详见混凝土专项施工方案。

混凝土浇筑完成浇筑并养护5天后进行拆模，拆模时先将支架影响拆模的腹杆拆除，再将模板取出，之后再将腹杆进行恢复。

7.其他措施
7.1脚手架措施
1）在上部进行整个吊装作业期间，下部结构43-45轴2跨的满堂架支撑体系不的拆除，需待吊装完成上部浇筑完混凝土后在进行拆除
2）在牛腿安装固定及钢筋安装、混凝土浇筑施工阶段，需在柱周围搭设双排操作用脚手架，脚手架距钢支撑外边缘200mm，扫地杆距地面200mm，排距1m，步距1.8m，竹笆满铺，具体搭设示意图如图所示：
3）钢牛腿混凝土浇筑，钢支撑拆除前需对牛腿外伸部分进行顶撑加固，防止偏心荷载造成柱开裂。

现场采用格构柱进行顶撑加固，规格与基坑格构柱相同，格构柱高度较牛腿底部低约15cm，中间采用钢板铺垫再用钢楔打牢。

7.2模板施工措施
由于牛腿位置限制，采用现有的玻璃钢圆柱模板不能满足施工需要，故在该部位采用“错台接口清水覆膜圆模板”进行施工，需重新定制相关模板材料。

7.3工期及组织措施
44轴钢牛腿及柱施工过程中，为给施工创造必要的工作面，现场地下室顶板结构在43-45轴之间的部分暂缓搭设，待钢牛腿及柱施工完成后在进行搭设，
杭州铁路东站枢纽东广场区块配套设施项目44轴钢牛腿施工方案
为此也会影响地下室顶板预应力的张拉，从而影响拆模时间，具体受此影响区域
见附图。

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