某工程型鋼混凝土組合結構施工技術

肖效源

對于新一代的超高層建筑,當今世界各國都已趨向采用鋼—混凝土的組合結構。型鋼混凝土組合結構作為一種極具魅力的組合結構形式,具有其他結構所不具有的獨特優點,并且日益廣泛地應用于各類建筑與橋梁結構中。凡是能適用鋼結構和鋼筋混凝土結構的各種結構體系,都可以運用型鋼混凝土組合結構。近年來,型鋼混凝土結構正向大跨度、多種橋梁結構形式的方向發展,并已取得了較好的經濟效益。而預應力型鋼混凝土結構由于自身所特有的低容重/強度比、剛度大、截面利用率高、施工方便等優點,成為最具競爭力的一種結構形式。

1 工程概況

本文背景工程為某公司生產樓,該樓局部采用了型鋼混凝土結構,建筑面積32 500.34 m2,建筑地下3層,地上16層。基礎為樁筏基礎,基礎埋深-14.500 m,筏板厚度為2 m,該工程基礎至地上6層采用型鋼混凝土結構,1層～6層層高為6 m,7層以上層高為4.5 m。所用型鋼柱主要為十字形柱,外形尺寸為550 mm×550 mm,型鋼梁為工字形,外形尺寸為200 mm×500 mm。主要型鋼混凝土柱截面尺寸為800 mm×800 mm,主要型鋼混凝土梁的截面尺寸為550 mm×800 mm,工程主要部位的開間和進深均為8 m。工程結構設計使用年限為100年,室外地面至主要屋面樓板頂為80 m,建筑結構的安全等級為一級,建筑抗震等級為一級。

2 型鋼混凝土施工

2.1 型鋼翻樣

對于一個型鋼混凝土結構的項目來說,翻樣工作在技術準備時是比較重要的,有特殊之處。這里主要介紹型鋼上鋼筋孔位的確定。以工字形鋼梁、柱和十字形鋼柱為例來介紹孔位的確定。

1)孔位的豎向位置確定。根據設計要求,一般情況下東西方向和南北方向的型鋼框架梁頂標高是一致的。東西方向和南北方向的型鋼梁在標高上是一致的,型鋼梁位于混凝土的中部,如圖1所示。但是,梁內的縱筋小可能在同一標高位置,本工程南北方向的梁筋在上,兩個方向均為框架梁,受力是一致的,見圖2。

在確定哪個方向的梁縱筋在上之后,就可以先確定這個方向孔的中心標高。以梁頂標高為基準,南北方向的梁上排縱筋孔的中心標高距梁頂標高的距離為：梁縱筋的保護層厚度c加上梁縱筋直徑d的一半即c+d/2。東西方向梁的上排縱筋在南北方向梁的上排縱筋之下,這兩層鋼筋之間的凈距按規范要求不小于25 mm和較大鋼筋的直徑,這樣兩層鋼筋間的最小凈距為25 mm,兩排鋼筋的中心距離為25 mm+d,因此,東西方向梁的上排縱筋距梁頂面的距離為：c+d/2+25+d。而后再確定東西方向梁的底排縱筋孔位的中心位置,這時以梁的底面標高位置為基準,孔位中心距梁的底面的距離同樣為c+d/2。然后再確定南北方向梁底排縱筋的孔中心位置,孔位中心距梁的底面的距離同樣為c+d/2+25+d。至此梁縱筋的孔位標高全部確定,梁縱筋的孔位在型鋼柱上。

2)孔位的水平位置確定。在孔位的豎向位置確定以后,孔位的水平位置比較容易確定,一般在構件上均分即可。

2.2 型鋼柱的安裝

1)底層型鋼柱安裝。底層型鋼柱具體安裝步驟如下：a.用塔吊(或其他機械)把基礎預埋柱吊起,然后把基礎預埋柱慢慢放下,將柱腳底板的四角與墊層上的柱腳底板輪廓線對正,此時基礎預埋柱仍被吊在塔吊上。b.用兩經緯儀校準基礎預埋柱的位置。兩臺經緯儀分別固定于柱的縱橫軸線上,微移柱的位置使柱的正面、側面中心線分別與兩經緯儀的視點重合,也即軸線與柱的兩側面中心線重合,同時保證柱的垂直度。c.保持型鋼柱的位置,將柱腳錨栓與基礎筏板底層鋼筋焊牢,待上述工作完成后,綁扎基礎筏板上層鋼筋,鋼筋穿好綁牢以后,要重新校正型鋼柱的位置,同樣用兩臺經緯儀校正,使型鋼柱正、側面的中心線與軸線重合,然后將型鋼柱與穿過型鋼柱的鋼筋塞焊焊牢。至此,底層型鋼柱安裝完畢。

2)上層型鋼柱安裝。上層型鋼柱安裝主要包括以下步驟：a.采用單機起吊型鋼柱。起吊回轉過程中應注意避免同其他已吊好的構件及其他支架相碰撞,吊索應有一定的有效高度。等型鋼柱已與底層或基礎預埋柱有可靠連接后才能松開吊索。b.定位、校正型鋼柱。一般用三根鋼絲繩(纜風繩)從三個方向將型鋼柱固定,采用纜風繩校正方法,現場配合施工方用兩臺成90°的經緯儀找垂直,在校正過程中不斷調整,直至校正完畢,使柱子正面、側面中心與軸線重合。c.連接型鋼柱。型鋼柱與型鋼柱間的大六角頭高強螺栓連接,擰緊順序應從節點板中心向邊緣施擰,兩個連接件為先主要后次要的順序,型鋼柱為先翼緣后腹板的順序,嚴禁強行穿入螺栓(用錘敲打)。d.焊接型鋼柱。型鋼柱與型鋼柱之間采用的現場坡口全熔透焊接,施工中按以下原則實施焊接：先焊基準點處焊縫,再焊周邊焊縫,焊接應盡可能考慮結構對稱、節點對稱、型材翼緣對稱、均衡對稱施焊。

2.3 型鋼梁的安裝

型鋼梁的吊裝與梁鋼筋的安裝存在較復雜的交叉作業,通過工程實踐總結出了兩種安裝順序：先穿梁底筋再吊裝型鋼梁的安裝方法和先吊裝型鋼梁再穿梁底筋及面筋的安裝方法。

本工程中選擇第一種安裝工藝,具體操作步驟與柱類同。

2.4 混凝土的澆筑與養護

1)混凝土澆筑。澆筑前,應對模板、支架、鋼筋、預埋件、留洞、預埋管線等進行檢查,澆筑順序按照先澆低標高部位,后澆高標高部位;先澆柱,后澆梁板樓梯。柱混凝土澆筑當層高小于5 m時采用一次澆筑,當層高大于5 m,則采用分層澆筑,一層不超過4 m。混凝土自高處傾落的自由高度控制在2 m以內,當澆筑高度超過2 m,應采用串筒、溜槽使混凝土下落。柱豎向構件應先在其底部澆50 mm厚與混凝土配合比相同的堿石砂漿,再分層澆筑,分層厚度500 mm。梁板采用一次澆筑,沿次梁方向進行。梁應按其高度采取整澆及斜面分層澆筑。板厚度設標志塊控制,隨澆隨移。梁板的澆筑帶寬度控制在3 m以內。2)接縫處理。a.施工縫設置：每層水平施工縫設置于板面和梁下;豎向施工縫設置在以下部位：有主次梁的樓板,宜順著次梁的方向澆筑,施工縫留在次梁跨度的中間至1/3跨度范圍內;單向板施工縫設置在平行于板短邊的任何位置,雙向板施工縫設置在板跨中至1/3跨度范圍內。b.施工縫的處理：在施工縫處繼續澆筑混凝土時,已澆筑的強度不應小于1.2 N/mm2。已硬化的施工縫表面應鑿毛、清除浮漿和松動石子及軟弱混凝土層,并澆水潤濕。3)混凝土的養護。一般混凝土澆筑后12 h內應派專人進行覆蓋和澆水養護,梁板養護時間不少于7 d。柱等豎向構件的帶模養護時間為2 d,在此期間應噴水養護,拆模后采用養護液養護。梁板等平面構件采取覆蓋麻袋澆水養護,澆水次數應能使混凝土處于濕潤狀態。在已澆筑的混凝土強度未達到1.2 MPa以前,不得在其上踩踏或安裝模板及支架。

3 結語

型鋼混凝土結構在我國還有很大的發展空間,型鋼混凝土結構構件內既有鋼筋又有型鋼,施工難度大,交叉作業多,施工前應做好策劃,從以下幾方面入手對工程施工進行控制：

1)型鋼翻樣圖與鋼筋加工翻樣相配合。2)型鋼柱的安裝控制應從柱腳開始,底層預埋柱安裝質量基本決定了整個工程型鋼柱的安裝質量。交叉作業安裝難度在底層柱充分體現,要切實重視底層預埋柱安裝控制。施工現場型鋼柱質量控制應從軸線、標高、焊接質量上著手。3)型鋼梁與梁鋼筋的安裝存在一個誰先施工的問題。可先安裝梁底筋,也可先吊裝型鋼梁,具體的操作應根據實際情況,這便是交叉作業的難點,處理得當有益于工期縮短。

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