¿Procesamiento de nodos en la construcción inversa de cimientos profundos de edificios de gran altura?
1. Requisitos de diseño y construcción de nodos en el método de construcción inversa
El diseño de nodos estructurales del método de construcción inversa debe cumplir los siguientes requisitos: (1) No solo debe cumplir Los requisitos estructurales bajo la carga permanente. Los requisitos de diseño también deben cumplir con los requisitos de carga durante la construcción. Es decir, el diseño del nodo no sólo debe cumplir con los requisitos de las especificaciones de diseño estructural, sino también con los requisitos de tensión bajo las condiciones de construcción. (2) La forma y estructura de las juntas deben corresponder técnicamente a los medios técnicos y capacidades de construcción existentes. Es decir, las uniones diseñadas son factibles y operables, y cuanto más simples puedan soportar fuerzas, mejor. (3) La estructura de la junta debe cumplir con los requisitos de impermeabilidad e impermeabilización para evitar reducir la impermeabilidad debido a la construcción de la junta y causar fugas permanentes. (4) No afecta la función de uso del edificio, como no ocupar demasiado espacio.
2. Diseño y construcción de uniones de placa de viga y columna de soporte
En el método de construcción inverso, el diseño y construcción de las uniones de placa de viga y columna de soporte intermedia resuelven principalmente el problema de cómo pasan las barras de acero de la viga La columna de soporte intermedia se puede conectar a la columna de soporte intermedia para garantizar que una vez completada la columna superpuesta, la masa del nodo y la distribución de fuerza interna sean consistentes con el diagrama de cálculo de diseño. El diseño y construcción de nodos depende principalmente de la forma estructural de las columnas de soporte intermedias. Cuando la columna de soporte intermedia tiene la forma de una columna de celosía de acero, los principales métodos de conexión entre la columna de soporte intermedia y las barras de acero de la viga son: perforar orificios en el acero de la columna de soporte intermedia para pasar a través de las barras de acero de la viga, y soldar las bridas de acero de la columna de soporte central para transmitir fuerza. Placa de acero, barra de acero que soporta tensiones de placa de viga soldada. El primero tiene juntas simples y buena calidad de vertido de hormigón en las uniones viga-columna, pero la perforación de acero debilita la sección y reduce la capacidad portante. Este último puede resolver el problema de que las barras de acero de las vigas no se pueden colocar y cruzar debido a demasiados agujeros, pero utiliza una gran cantidad de materiales y el proceso de construcción es complicado. Las soldaduras debajo de las placas de acero que transmiten fuerza no son fáciles de soldar. , y la calidad del hormigón vertido debajo de las placas de acero es difícil de garantizar. Cuando se utilizan columnas de tubos de acero rellenas de hormigón como columnas de soporte intermedias, también se pueden utilizar los dos métodos anteriores, siendo el último el método principal. Cuando se utilizan estos últimos existen multitud de formas, como ménsulas de acero, conectores, etc. El primero consiste en soldar ménsulas de acero en la superficie de la tubería de acero, y las barras de acero se conectan a la tubería de acero a través de las ménsulas de acero para lograr el propósito de transmitir la distancia de flexión y la fuerza cortante. Este último consiste en soldar placas de acero anulares en la superficie de la tubería de acero para transmitir la fuerza de corte estructural. Las juntas de conexión de barras de acero están soldadas directamente a los tubos de acero para transmitir momentos de flexión estructurales. En la actualidad, ambos métodos tienen grandes deficiencias en la construcción inversa real. 1. La soldadura en el sitio, las costuras altas y la fusión de la soldadura afectarán la tensión de las columnas de tubos de acero. En segundo lugar, hay una gran cantidad de barras de acero en el sótano, se utiliza una gran cantidad de soportes o conectores de acero y las condiciones de soldadura en el sitio son malas, lo que afectará el período, la calidad y el costo de la construcción. En tercer lugar, una gran cantidad de gases residuales de soldadura afectará el entorno de trabajo. Por lo tanto, para los nodos de conexión entre la columna de soporte intermedia de tubo de acero relleno de hormigón y la viga, el diseño del nodo de doble viga hace que el procesamiento de nodos se realice en fábrica, simplificando así los nodos de conexión entre la estructura viga-losa y el hormigón. -Columna de tubo de acero rellena, lo que da como resultado una nueva combinación de tubos de acero rellenos de hormigón de doble viga y una sola columna.
El proyecto Youyou International Plaza ocupa una superficie de más de 30.000 metros cuadrados y cuenta con dos plantas subterráneas. La excavación más profunda es de unos 17 m y el plano del pozo de cimentación es un polígono irregular. Este proyecto adopta el método de construcción inverso para el podio y el método de construcción semi-inverso para el edificio principal. El sistema de contención es una forma de contención compuesta de pilotes perforados para retener el suelo y pilotes de mezcla profunda para detener el agua. La carga vertical durante el método de construcción inverso la soportan columnas de rejilla de acero de 450×450 mm, que están dispuestas en una columna y un pilote. Entre ellos, los nodos de intersección entre las columnas de la celosía de soporte central y las vigas del marco se procesan mediante el método de conexión de barras de acero perforadas, como se muestra en la Figura 1.
Debido al método de construcción inverso de vigas y losas estructurales horizontales, las barras de acero de las vigas del marco pasarán a través de las columnas de celosía de acero en las futuras ubicaciones de las columnas del marco. Al mismo tiempo, debido a que el método inverso utiliza vigas y placas horizontales en lugar de soportes, el refuerzo de las vigas del marco en el área del método inverso es a menudo mucho mayor que el del área de uso normal. Al aumentar el diámetro, los refuerzos de las vigas son. dispuestos más densamente. En respuesta a esta situación, se adoptan los siguientes principios de procesamiento conjunto: ① Las barras de acero de la viga del marco deben disponerse de acuerdo con los requisitos de diseño o anclarse en los soportes. Está estrictamente prohibido cortar directamente en las columnas de celosía de acero. (2) Deje que las barras de acero de las vigas del marco eviten las columnas de celosía desde los lados de las columnas de celosía tanto como sea posible y ejerza adecuadamente las vigas del marco en los nodos de intersección. (3) Cuando las barras de acero de la viga del marco son demasiado densas para evitar directamente las columnas de celosía, puede consultar con el diseño y, después de tomar las medidas de refuerzo adecuadas, perforar orificios en el ángulo de acero de las columnas de celosía para que las barras de acero pasar por.
El proyecto del edificio Xingye está ubicado en el lote 183, distrito de Huangpu, y cubre un área de 7856,8 m2. El edificio principal tiene 19 pisos, una altura de piso de 82,5 m, tres pisos subterráneos y un enterramiento. Profundidad de 14,00 m. El área total de construcción sobre el suelo es de 55783 m2. El área total de construcción de la parte subterránea es de 1889 m2. La estructura principal es un sistema de muro de corte y marco de hormigón armado, y la parte subterránea del edificio se construye utilizando un método de construcción completamente inverso. Las columnas son columnas de hormigón con tubos de acero, una columna y un pilote antes de que se vierta la placa base. El recinto adopta muros continuos subterráneos (los muros continuos subterráneos también sirven como muros exteriores del sótano, es decir, dos muros en uno). Durante la fase de construcción del método de construcción inverso, la tensión estructural es soportada por pilotes de soporte, que se refieren principalmente a 1 columna (columna superior de hormigón con tubo de acero φ609) y 1 pilote (pilote perforado inferior φ900), un total de 72 pilotes. El procesamiento conjunto de columnas y vigas de tubos de acero es el siguiente: Los nodos de las columnas de tubos de acero están conectados a las barras de acero a través de ménsulas de acero. Desde un soporte en forma de I hasta dos soportes en forma de T. Se sueldan ocho barras de acero de la viga a las ménsulas de acero y el resto se pasa alrededor de la tubería de acero, como se muestra en la Figura 2.
Otro ejemplo es Changfeng Mall, ubicado en la intersección de Changning Road, Huichuan Road y Kaixuan Road en la estación Zhongshan Park de la línea 2 del metro del distrito de Changning. La estructura principal consta de un podio de 10 pisos y un edificio principal de 60 pisos (estructura de marco-cortante).
Los cuatro pisos subterráneos tienen una superficie única de 22.000 m2 y una profundidad máxima de excavación de 24 m. Está cerca de la Línea 2 del Metro (la distancia más cercana es de solo 1,9 m) y de la Línea de Tren Ligero Pearl. El podio adopta una estructura de marco, el edificio principal adopta una estructura de tubo central, y debajo del piso 38 se utilizan estructuras de columnas rígidas de tubos redondos de acero de υ 550 × 16, υ 500 × 12, υ 400 × 12, y los encofrados de los cimientos son todos cimientos de balsa. . Las profundidades del pozo de cimentación del centro comercial Changfeng son 19,55 m (piso de 4000 mm de espesor), 20,55 m (piso de 5000 mm de espesor) y 21,80 m (piso de 6250 m de espesor). El podio mide 18,75 m y el hueco del ascensor parcial mide 20,95 m. Se utilizan pilotes perforados moldeados in situ con un diámetro de 850 mm y una profundidad de 72,50 m. Un muro subterráneo continuo con un espesor de 800 mm (lado que no es del metro) y 1000 mm (lado del metro) se utiliza como muro de contención. El podio utiliza placas de vigas estructurales y el edificio principal utiliza vigas secundarias estructurales como soportes horizontales de υ 550×. Se utilizan 16 tubos de acero y rejillas de 475×475. Las columnas estructurales sirven como sistemas de carga verticales inversos. En este proyecto, el edificio del podio se construye en dirección inversa y el edificio principal se construye en dirección hacia adelante. Una vez terminada la construcción del sótano, comenzó la construcción de la superestructura, con el edificio principal sostenido por vigas estructurales secundarias. Este proyecto utiliza la unión entre la columna de soporte intermedia y la viga de una estructura compuesta de hormigón de tubo de acero de una sola columna y doble viga. El método específico es el siguiente:
(1) Diseño de corte: Diseño de corte. Implica principalmente soldar las columnas de tubo de acero 2 barras de corte de υ 22. Durante la etapa de procesamiento de columnas de tubos de acero, las barras de anillo de corte y las barras de anclaje se sueldan en fábrica de acuerdo con las elevaciones de los nodos de las vigas y columnas estructurales. Las barras de anclaje se sueldan directamente primero, luego se sueldan por puntos en ambos extremos y se doblan 90° durante la construcción para cumplir con los requisitos del proceso de formación de orificios en columnas de tubos de acero. Consulte la Figura 3 para obtener más detalles.
(2) Diseño de resistencia al momento de flexión: el diseño de resistencia al momento de flexión implica principalmente diseñar una viga simple en una viga doble. El diseño original de vigas de 600 * 800 se cambió a dos vigas de 300 * 750, que pasaban estrechamente contra los lados del tubo de acero de υ 550 para garantizar que las barras de acero de momento flector negativo de las vigas penetraran en los nodos. Durante la etapa de procesamiento de la fábrica de tubos de acero, las barras de anclaje soldadas se doblan 90° y se anclan a la viga para fortalecer la resistencia de la conexión entre la viga y el tubo de acero. Esta tecnología es conveniente, segura y confiable, y la calidad del nodo es fácil de controlar. Los trabajadores comunes pueden completar la operación con un poco de capacitación, lo que mejora la seguridad del entorno de trabajo, reduce los costos y acelera el progreso de la construcción.
3. Diseño y construcción de nodos de conexión entre muros pantalla subterráneos y losas de vigas
El piso del sótano es un soporte confiable para el muro pantalla subterráneo. En el diseño estructural, las vigas de piso y los muros pantalla subterráneos se consideran en su mayoría consolidados, por lo que la confiabilidad de dichas uniones es muy importante. Se debe garantizar en la medida de lo posible el anclaje o conexión de las barras de acero de los extremos de la viga, la resistencia a la flexión y al corte de la sección de la viga y otros requisitos de diseño. Por lo general, existen varios tipos de juntas de conexión entre muros pantalla subterráneos y losas de vigas, como el método de barra de acero de conexión preincrustada, el método de placa de acero de conexión preincrustada, el método de junta de conexión en forma de diente, la conexión de barra de acero roscada cónica método conjunto, etc. Es decir, durante la construcción del muro pantalla subterráneo, preincrustar y doblar barras de acero de conexión, preincrustar placas de acero soldadas a las barras de acero que soportan esfuerzos en la pared, fijar placas de acero con ranuras de corte y barras de acero de conexión, y Coloque juntas de conexión de barras de acero roscadas cónicas en el interior del muro diafragma subterráneo. Luego, durante la construcción de la losa del piso, las barras de acero que soportan tensiones en la losa de la viga se conectan a estas partes incrustadas.
El método de barra de acero de conexión integrada tiene una estructura simple y una construcción conveniente, pero es difícil enderezar barras de acero con diámetros mayores. Si las barras de acero de conexión extraídas no son rectas, provocará dificultades en la conexión y producirá tensión inicial. El método de placa de acero incrustada es fácil de construir y tiene buenas propiedades mecánicas de las juntas, pero requiere una alta calidad de soldadura, requiere una gran cantidad de soldadura en el sitio y ralentiza el progreso de la construcción. El método de separación entre dientes tiene buena resistencia al corte y a la flexión, pero tiene altos requisitos de preincrustación, construcción difícil y una gran cantidad de trabajos de soldadura en el sitio. El método de unión de conexión de barra de acero roscada cónica tiene las ventajas de una construcción rápida, una construcción simple y no se ve afectado por el clima, pero tiene altos requisitos de posicionamiento y necesita ser reparado. Los tres pisos subterráneos B1, B2 y B3 del proyecto Changfeng Mall están conectados al muro diafragma subterráneo a través de vigas periféricas de 300 × 800, y filas dobles de barras de acero de υ 12 @ 200 están reservadas para el muro diafragma subterráneo. Durante la construcción de vigas y losas, las barras de acero se pelan, se doblan y se sueldan formando estribos cerrados para las vigas laterales. Consulte la Figura 4 para obtener más detalles.
En el proyecto del edificio Xingye, este método también se utiliza para conectar el muro pantalla subterráneo y la placa de vigas de la estructura subterránea: el muro pantalla subterráneo se combina con las dos paredes y se obtiene un espesor de 240 mm. Se construye muro de revestimiento de 500mm en el interior, con zanja de drenaje en el interior. El acero redondo está preincrustado en la pared continua subterránea del sótano en cada nivel del piso. Al construir este nivel, se dobló acero redondo en línea recta y se colocaron vigas anulares a su alrededor. Las vigas del suelo están conectadas a los muros pantalla subterráneos mediante vigas anulares. Consulte la Figura 5 para obtener más detalles.
El proyecto Youyou Plaza ha diseñado vigas de borde en los tramos laterales de las vigas del marco. Todavía hay una distancia de 2 m ~ 4 m entre las vigas de borde y la pared exterior. Durante la fase de construcción del método de construcción inverso, las vigas del borde del cerramiento se conectan a cada correa a través de soportes de acero H400 para transmitir la fuerza de soporte horizontal. Las vigas del marco correspondientes reservan barras de inserción largas en las vigas del borde del cerramiento. Una vez completado el método de construcción inversa, se inicia el método de construcción inversa. Primero, suelde la placa de acero que bloquea el agua en el soporte de acero H400 para garantizar que después de reemplazar y rellenar el pozo de cimentación, el agua subterránea no penetre en la habitación a través del. interfaz entre el acero y la pared exterior; luego se pueden iniciar las vigas del marco y las paredes exteriores. Conexión y unión de barras de acero para paredes y columnas ocultas. Dado que el soporte horizontal del acero H400 existe en la viga del marco, cuando la sección transversal de la viga del marco es más pequeña que la sección de acero, con el consentimiento del diseño, la parte del ala del acero se puede cortar para que la viga del marco eventualmente pueda cubra el soporte de acero; además, las barras de acero de la pared exterior y las barras de acero de la columna oculta a menudo necesitan pasar a través de soportes de acero. Sujeto a la obtención del permiso de diseño, se pueden hacer aberturas apropiadas en el ala y alma de acero para facilitar el paso de barras de acero verticales, como se muestra en la Figura 6.
4. Diseño y construcción de la conexión entre el muro pantalla subterráneo y el piso del sótano.
El nodo de conexión entre el muro pantalla subterráneo y el piso del sótano debe cumplir dos requisitos: ① Conecte el piso del sótano y el muro pantalla subterráneo como un todo, de acuerdo con las uniones rígidas asumidas en el diseño. (2) Conecte firmemente el piso del sótano y la pared de diafragma subterránea para cumplir con los requisitos de impermeabilización. Normalmente, para garantizar la calidad de la conexión, se debe reforzar el piso del sótano a lo largo de la periferia del muro pantalla subterráneo y se deben agregar algunas barras de acero. Se instala una barrera de agua en el punto de contacto entre la placa base y la pared del diafragma subterránea para mejorar la capacidad de impermeabilización. A veces se pueden proporcionar llaves de corte en las uniones para aumentar la resistencia al corte. Cuando se utiliza un soporte de pilotes en hilera como estructura de cerramiento, la base y las losas de piso de la estructura principal se pueden insertar en el cuerpo del pilote. En el proyecto del centro comercial Changfeng, los nodos de conexión entre la placa base y el muro diafragma subterráneo se conectan a través de conectores incrustados en el muro diafragma subterráneo en la posición de la placa base grande, como se muestra en la Figura 7. En el proyecto del edificio Xingye, el nodo de conexión entre la losa del piso y el muro diafragma subterráneo está en la elevación del piso. El muro diafragma subterráneo está preincrustado con juntas roscadas rectas y las barras de acero del piso están conectadas al muro diafragma subterráneo a través. uniones roscadas rectas, como se muestra en la Figura 8. Sin embargo, en el proyecto Youyou International Plaza, dado que los pilotes perforados y los pilotes se utilizan como protección periférica, considerando la conexión entre la placa base y los pilotes y los requisitos de impermeabilización, se utilizan correas de transmisión de hormigón simple para la conexión. Los nodos de conexión se muestran en. Figura 9.
5. Conclusión
Este artículo desarrolla y mejora continuamente estos nodos utilizados en la construcción de cimentaciones profundas de edificios de gran altura por el método inverso en la práctica de la ingeniería, con el propósito de utilizarlos. Varios métodos en la construcción del método inverso. El establecimiento de conexiones razonables entre estructuras que soportan tensiones no solo satisface la tensión de los nodos, sino que también coincide con la tecnología de construcción actual de "construcción inversa". La aparición de estas formas de nodos garantiza técnicamente la calidad constructiva de los nodos y sienta las bases para el desarrollo y aplicación del método de construcción inversa.
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