• 构造柱与主体结构同步施工新技术 返回首页
  • 成果详情
  • 成果名称
    构造柱与主体结构同步施工新技术
  • 成果类型
    基础研究
  • 评价机构
    山东省建设科技与教育协会
  • 完成单位
    威海建设集团股份有限公司
  • 合作单位
  • 完成人
    姜永政 、周晓涛 、秦红梅 、曲铭乐 、赵雨洋
  • 知识产权
    威海建设集团股份有限公司
  • 项目所在地
    威海市
  • 成果水平
    国内领先
  • 评价日期
    2024年6月20日
  • 推荐单位地市
    威海市
  • 专家委员会名单
    宋锡庆、鞠洪海、王春慧、谢海波、岳国杰
  • 成果简要说明
  • 一、任务来源
    随着建筑行业的不断发展,对于施工效率和质量的要求日益提高。传统的构造柱施工方法往往存在工序繁琐、施工周期长、质量难以保证等问题,严重影响了整个建筑项目的进度和质量。在以往的施工中,构造柱通常在主体结构完成后再进行二次浇筑。这种方式不仅增加了施工的复杂性,还容易出现结合部位不牢固、裂缝等质量问题。而使用抽屉式模具将构造柱随主体同步浇筑,可以有效地减少施工工序,提高施工效率,同时保证构造柱与主体结构的整体性和稳定性,从而提高工程质量。传统的构造柱施工方法需要大量的人力、物力和时间投入。例如,二次浇筑需要额外的模板支设、混凝土运输和浇筑等工作,增加了材料和人工成本。而抽屉式模具随主体同步浇筑的方法,可以减少模板的重复使用和拆除,降低材料损耗,同时缩短施工周期,降低人工成本,从而实现施工成本的有效控制。在当前倡导绿色建筑和可持续发展的背景下,建筑施工方法也需要不断创新和改进。因此,寻求一种创新的、高效的施工方法成为了建筑行业发展的迫切需求。本项目以钢筋混凝土厂房为依托,对外墙构造柱快速高质量施工进行研究,创新采用一种新技术(构造柱与主体结构同步施工新技术),实现研制一种抽屉式模具,可以周转使用,符合绿色施工要求;设计了可抽拉装置、浇筑装置及固定装置,便于快速调节构造柱模板支设及混凝土浇筑施工;形成了构造柱与主体结构同步施工新工艺,施工速度快,节约成本,提升工程实体质量。取得了显著的经济和社会效益。本研究主要运用技术如下:
    1.研制了一种抽屉式模具,可以周转使用,符合绿色施工要求;
    2.设计了可抽拉装置、浇筑装置及固定装置,便于快速调节构造柱模板支设及混凝土浇筑施工;
    3.形成了构造柱与主体结构同步施工新工艺,施工速度快,节约成本,提升工程实体质量。
    该项目共获得国家授权发明专利 1 项,市级工法 1 项,省QC二等奖1项。项目研究成果已在“佰鸿未来科技产业园项目”等工程中得到成功应用,取得了显著的经济效益和社会效益。
    二、主要科技创新
    1.立项背景
    随着建筑行业的不断发展,对于施工效率和质量的要求日益提高。传统的构造柱施工方法往往存在工序繁琐、施工周期长、质量难以保证等问题,严重影响了整个建筑项目的进度和质量。在以往的施工中,构造柱通常在主体结构完成后再进行二次浇筑。这种方式不仅增加了施工的复杂性,还容易出现结合部位不牢固、裂缝等质量问题。而使用抽屉式模具将构造柱随主体同步浇筑,可以有效地减少施工工序,提高施工效率,同时保证构造柱与主体结构的整体性和稳定性,从而提高工程质量。传统的构造柱施工方法需要大量的人力、物力和时间投入。例如,二次浇筑需要额外的模板支设、混凝土运输和浇筑等工作,增加了材料和人工成本。而抽屉式模具随主体同步浇筑的方法,可以减少模板的重复使用和拆除,降低材料损耗,同时缩短施工周期,降低人工成本,从而实现施工成本的有效控制。在当前倡导绿色建筑和可持续发展的背景下,建筑施工方法也需要不断创新和改进。因此,寻求一种创新的、高效的施工方法成为了建筑行业发展的迫切需求。

    图1 构造柱与主体结构同步施工新技术应用体系
    2.关键技术内容
    技术创新 1:研发抽屉式装置,可以在构造柱顶部预留洞口,使用抽屉式装置将泡沫板送入构造柱进行隔断,拆模后对隔断处进行修补。【佐证材料:发明专利 1 项、市级工法 1 项、省QC二等奖1项】。
    发明一种抽屉式装置,采用3mm厚钢板设计并制作抽屉式装置,此装置可以在构造柱顶部预留洞口,使用抽屉式装置将泡沫板送入构造柱进行
    隔断,拆模后对隔断处进行修补。装置示意图如下:

    抽屉式装置设计图 抽屉式装置分解图

    外框长度(26cm)及浇筑口位置 外框宽度(13.5cm)及弯头用法

    装置推送杆示意图 抽屉式装置整体示意图
    技术创新 2:研发一种构造柱封堵的定型模具,实现快速浇筑构造柱顶部缺口部位。【佐证材料:发明专利 1 项、市级工法 1 项、省QC二等奖1项】
    发明一种构造柱封堵定型模具,采用3mm厚钢板设计并制作构造柱封堵装置,此装置可以实现采用砼快速将构造柱顶部预留洞口浇筑完毕。装置示意图如下:

    专用封堵工具-侧面图 专用封堵工具-俯视图,使用前使用专用双面胶封边

    封堵工具侧面使用合页开启 封堵装置高度9cm

    封堵装置长度20cm 封堵装置宽度20.6cm

    三、技术特点
    1.提高施工效率
    避免了二次施工的繁琐工序,如重新搭建脚手架、支设模板等,节省了时间和人力投入。
    一次性完成施工,减少了施工间歇,加快了整个项目的进度。
    2.保证施工质量
    同步施工使得构造柱与主体结构的结合更加紧密,整体性更好,减少了结合部位的裂缝和质量隐患。
    避免了二次浇筑时可能出现的振捣不密实等问题,提高了混凝土的密实度和强度。
    3.降低施工成本
    减少了模板、脚手架等周转材料的使用次数和租赁时间,降低了材料成本。
    缩短了施工周期,相应地降低了人工成本和管理费用。
    4.增强结构稳定性
    构造柱与主体结构同步浇筑,能够更好地发挥构造柱对主体结构的约束和增强作用,提高建筑物的抗震性能和稳定性。
    5. 减少安全风险
    降低了高空作业的次数和风险,保障了施工人员的安全。
    减少了施工过程中的交叉作业,降低了安全事故发生的可能性。
    6. 绿色环保:
    减少了建筑垃圾的产生,有利于环境保护。
    优化了施工流程,降低了能源消耗。
    四、应用效果评估
    质量效果
    1.通过改进操作工艺和严格质量过程控制,由项目部质检员对构造柱全数进行观感及垂直度全面检查,未发现有振捣不足蜂窝麻面等现象,垂直度、平整度合格率96%,达到预期目标。
    2.分隔部位使用专用封堵工具进行封堵灌注混凝土,外光内实、棱角分明。封堵拆模后观感质量较好,达到预期的质量效果。

    构造柱拆模后效果 专用封堵装置拆除后效果
    五、效益
    1.经济效益(额外材料+人工)
    以传统构造柱施工工艺单个构造柱施工成本与使用抽屉式装置后单个构造柱成本进行对比分析:
    ①传统工艺:
    费用名称 单价 数量 价格
    二次结构施工费用 50元/m 5.4米 270元
    构造柱顶部植4根12钢筋 4元/个
    4个
    16元

    构造柱顶部钢筋搭接 4200元/吨
    0.0025吨(使用E筋软件算出) 10.5元

    单个构造柱价格 296.5元 构造柱每米价格 54.9元
    ②使用抽屉式装置施工:(随主体施工时,费用为主体施工费用计算方式)
    费用名称 单价 数量 价格
    模板支设费用 50元/㎡ 4.32 216元
    钢筋绑扎费用 1000元/吨 0.025(使用E筋软件算出 25元
    单个构造柱价格 241元 构造柱每米价格 44.6元
    经计算除去构造柱应有材料费;使用传统方式施工,单个构造柱额外材料加人工费用为296.5元;使用抽屉式装置施工,单个构造柱额外材料加人工费用为241元。单个构造柱节省55.5元,每米节省10.3元。本工程构造柱共计3525个,每个构造柱长5.4米,总计节省约19.6万元。
    2.工期效益分析
    采用新技术,有效的减少了砌体施工期间二次结构施工的工程量,避免了因构造柱施工导致砌体班组不能有效穿插作业等现象,切实有效的缩短了砌体阶段施工作业时间,为整个工程砌体里程碑节点的完成提供了重要的保障。
    3.社会效益分析
    通过使用新技术,确保了二次结构的施工质量,缩短了砌体阶段的施工时间,保质保量的完成了业主单位要求的进度节点,获得了业主和监理的一直好评,同时又体现了我公司创新创优的质量管理理念,对今后的创优工作打下了坚实的基础,创造了良好的社会效益。
    六、结论
    构造柱与主体结构同步施工新技术应用,实现研制一种抽屉式模具,可以周转使用,符合绿色施工要求;设计了可抽拉装置、浇筑装置及固定装置,便于快速调节构造柱模板支设及混凝土浇筑施工;形成了构造柱与主体结构同步施工新工艺,施工速度快,节约成本,提升工程实体质量。取得了显著的经济和社会效益。
  • 推广应用前景与措施
  • 一、构造柱与主体结构同步施工新技术具有广阔的推广应用前景
    主要体现在以下几个方面:
    1.建筑行业需求增长
    随着城市化进程的加速和建筑市场的不断扩大,对建筑施工效率和质量的要求越来越高。这种同步施工新技术能够显著提高施工效率,满足建筑行业快速发展的需求。
    2.提升建筑质量和安全性
    同步施工可以增强构造柱与主体结构的整体性,提高建筑物的抗震性能和稳定性,从而提升建筑的质量和安全性,符合人们对高质量居住和工作环境的追求。
    3.降低成本和资源消耗
    新技术能够减少施工工序、降低材料浪费和人工成本,同时缩短施工周期,提高资金周转效率,对于建筑企业降低成本、提高竞争力具有重要意义。
    4.绿色建筑发展趋势
    符合绿色建筑理念,减少建筑垃圾产生和能源消耗,有助于推动建筑行业向绿色、可持续方向发展,顺应全球环保趋势。
    5.技术适应性广泛
    适用于各种类型的建筑结构,包括住宅、商业、工业建筑等,具有普遍的应用价值。
    二、推广应用措施
    为了促进构造柱与主体结构同步施工新技术的广泛应用,可以采取以下措施:
    1.加强技术宣传和培训
    组织技术研讨会、交流会和培训班,向建筑企业、施工人员和相关从业人员详细介绍新技术的原理、优势和施工要点。
    利用互联网、行业杂志和社交媒体等渠道,广泛宣传新技术的应用成果和成功案例,提高行业内的认知度。
    2.制定相关标准和规范
    建立健全与新技术相适应的国家标准、行业标准和地方标准,规范施工工艺和质量验收标准,为推广应用提供技术依据。
    加强对标准和规范的执行监督,确保新技术在应用过程中符合质量和安全要求。
    3.政策支持和激励
    政府出台鼓励政策,对采用新技术的建筑项目给予税收优惠、财政补贴或奖励,提高建筑企业的积极性。
    在工程项目招投标中,对采用创新施工技术的企业给予适当加分或优先考虑。
    4.示范项目引领
    选择一些具有代表性的建筑项目作为示范工程,应用新技术进行施工,并组织现场观摩和经验交流活动,让更多企业直观了解新技术的实际效果。
    总结示范项目的经验教训,不断完善和优化新技术的应用方案。
    5.产学研合作
    加强建筑企业、科研机构和高校之间的合作,共同开展技术研发和创新,解决新技术应用中遇到的技术难题。
    促进科研成果的转化和应用,推动新技术不断完善和发展。
    6.建立质量监督和评估机制
    建立专门的质量监督机构,对采用新技术的施工项目进行全过程质量监督和检查,确保施工质量。
    定期对新技术的应用效果进行评估和总结,及时发现问题并提出改进措施,不断提高新技术的可靠性和适用性。
    三、存在问题
    1.施工精度要求高
    由于需要同步施工,对构造柱的定位、尺寸和钢筋布置等精度要求严格,一旦出现偏差,可能影响整体结构质量。
    2.混凝土浇筑难度大
    构造柱与主体结构同时浇筑,混凝土流动空间受限,可能导致浇筑不密实,出现蜂窝麻面等质量问题。
    3.施工组织协调困难
    涉及多个施工工序和工种的协同作业,需要更精细的施工组织和协调,否则容易出现工序混乱、施工进度受阻等情况。
    4.质量检验标准有待完善
    作为一种较新的施工技术,目前相关的质量检验标准可能不够完善和明确,导致质量控制缺乏统一依据。
    四、改进意见
    1.加强施工前的测量和定位
    采用先进的测量仪器和技术,确保构造柱的位置和尺寸准确无误。
    施工前进行详细的技术交底,提高施工人员的精度意识。
    2.优化混凝土配合比和浇筑工艺
    选用流动性好、和易性佳的混凝土配合比。
    采用分层浇筑、振捣密实的方法,确保混凝土浇筑质量。
    必要时可使用自密实混凝土或辅助振捣设备。
    3.强化施工组织管理
    制定详细的施工计划和流程,明确各工序和工种的职责和交接时间。
    建立有效的沟通协调机制,及时解决施工中出现的问题。
    4.完善质量检验标准
    相关部门和行业应结合实践经验,尽快完善构造柱与主体结构同步施工的质量检验标准和规范。
    加强施工过程中的质量监控和检验,及时发现并处理质量问题。
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