型鋼混凝土組合結構施工方法

于 強

型鋼混凝土組合結構又稱勁性混凝土結構或包鋼混凝土結構,是在鋼結構和混凝土結構基礎上發展起來的一種新型結構體系,在型鋼結構外面包裹一層鋼筋混凝土外殼形成的型鋼混凝土組合結構,適用于框架結構、框架剪力墻結構、底層大空間剪力墻結構、框架核心筒結構等結構體系,可以應用于全部構件,也可以用于部分構件。

1 工藝流程及操作要點

1.1 工藝流程

綁扎承臺及筏板鋼筋→預埋地腳埋件→澆筑底板混凝土→安裝第一節型鋼柱→綁扎柱子鋼筋→柱腳灌漿→安裝型鋼梁→安裝柱模板→澆筑柱子混凝土至梁底→拆除柱模→安裝水平結構模板→綁扎梁、板鋼筋→澆筑梁、板混凝土→安裝第二節型鋼柱→……

1.2 操作要點

1.2.1 預埋地腳螺栓

安裝地腳螺栓需專人在縱橫兩個方向用經緯儀和水準儀控制預埋件軸線及標高,并在四個方向加固,安放調節螺母利用水準儀調節螺桿的高度,保證埋件標高。校正并加固牢固,檢查合格后,請監理工程師驗收。預埋驗收合格后,在螺栓絲頭部位上涂黃油并包上油紙保護。在澆筑混凝土前再次復核,確認其位置及標高準確、固定牢固后方可進行澆灌工序。澆筑混凝土時,拉通線控制以避免預埋件發生位移。

1.2.2 澆筑承臺基礎混凝土

澆筑承臺基礎混凝土時注意留出后澆的微膨脹無收縮灌漿料的高度。澆筑完成后重新復核預埋件的標高及軸線位置,確保混凝土澆筑過程中埋件無位移。

1.2.3 安裝第一節鋼柱

在鋼柱安裝前取掉輔助用的鋼墊板將螺紋清理干凈,對已損傷的螺牙要進行修復。

型鋼柱的垂直度用經緯儀或吊線檢查,當有偏差時用液壓千斤頂頂起調節柱腳的上下螺母進行校正,柱腳校正后立即緊固地腳螺栓,并將承重鋼墊板上下點焊固定防止走動。

1.2.4 安裝柱子鋼筋

1)柱主筋的施工。型鋼混凝土組合結構豎向結構鋼筋的施工。柱主筋φ 20～φ 32的鋼筋,采用直螺紋連接。水平方向設有多肢箍筋組成的箍筋組及拉鉤。主筋的安裝與普通鋼筋工程基本相同,但在上部或下部遇有鋼梁時,需要提前進行深化設計,柱主筋盡可能躲開鋼梁,躲不開的應從鋼梁預留孔中穿過。2)柱箍筋的施工。箍筋是型鋼混凝土組合結構中對混凝土起約束作用的重要鋼筋構件,必須保證其完全閉合,并與主筋牢固連接。柱箍筋由矩形箍筋、八邊形箍筋和拉筋組成,大部分箍筋均設計為φ 12的鋼筋,硬度大,可調性差。鋼筋加工時嚴格控制下料長度和彎折角度,保證成品箍筋安裝順利。且安裝時不能像普通混凝土結構柱子一樣從頂部順序下放,必須將箍筋加工成開口箍,然后將其焊接起來。注意保護主筋連接絲頭,一旦破壞將無法修復。

1.2.5 柱腳灌漿料的施工

鋼柱錨板與混凝土底板上平之間預留的50 mm縫隙用無收縮灌漿料填充。澆筑無收縮灌漿料時,從一側灌漿,至另一側溢出并明顯高于錨板下表面為止,嚴禁從兩個以上方向輪流澆筑。灌漿料無須振搗,且開始灌漿后必須連續進行,不能間斷,并盡可能的縮短灌漿時間。

1.2.6 型鋼梁的吊裝

1)鋼梁的施工。型鋼柱吊裝完成后經最后固定方可吊裝型鋼梁,鋼梁吊裝前應在柱子的牛腿處檢查標高和柱子的間距,主梁吊裝前應在梁上裝好輕便走道,以保證施工人員的安全。一般在鋼梁上翼緣焊接耳板,作為吊點。吊點位置取決于鋼梁的跨度。為加快吊裝速度,型鋼梁吊裝后進行總體的一次性校正。校正內容包括標高、垂直度、軸線及凈跨。鋼梁的連接方式一般有焊接和高強螺栓連接兩種。采用半自動CO2氣體保護焊的單V形坡口焊道與柱牛腿焊接,并對焊縫進行探傷。高強螺栓要經過初擰(當天初擰的螺栓當天終擰)并用扭矩扳手驗收合格,鋼梁焊接并探傷合格后,方可穿主梁鋼筋;由于梁底模已經安裝,必須先將梁筋連接好后方可施工,且箍筋必須做開口箍,梁的主筋套好后將箍筋焊接封閉并綁扎牢固。2)普通鋼筋混凝土梁主筋與型鋼柱牛腿的連接。若普通鋼筋混凝土梁的主筋能穿過型鋼柱的腹板則可提前進行深化設計在型鋼柱上主筋標高處打眼,若主筋無法穿過腹板則可根據普通鋼筋混凝土的規范要求看柱邊到腹板的長度能否滿足錨固長度,若滿足要求則按錨固要求施工,若無法滿足要求則可采用搭接焊,將梁的主筋焊接在型鋼牛腿上,焊縫長度必須滿足規范要求。3)梁柱節點箍筋的安裝。鋼梁的梁柱節點施工需要提前進行深化設計,柱箍筋采用開口箍,焊接在型鋼梁的腹板上。

1.2.7 柱模板施工

本工程方柱全部配制木模板,圓柱采用定型鋼模。在鋼筋安裝完畢,安裝專業預留預埋完成,并經監理單位驗收合格同意隱蔽后安裝豎向結構模板,型鋼混凝土結構模板施工與普通鋼筋混凝土結構模板施工基本相同,但要注意以下幾點:1)配板尺寸:豎向結構模板安裝前,上部的型鋼梁已經安裝完畢。本工程方柱采用四片木模板組拼,方便快捷,圓柱采用定型鋼模提前澆筑柱子混凝土至梁底。2)對拉螺栓:柱箍采用槽鋼加固,若柱截面小于800 mm時不需要對拉螺栓,若柱截面大于800 mm時采用對拉螺栓,對拉螺栓按焊接長度焊接在型鋼柱上。3)模板配制高度以能夠滿足層高要求即可,不要過高,否則將與柱頂部的型鋼梁發生沖突;配制木模板,可拆改,增強模板施工的可調節性。

1.2.8 柱混凝土施工

1)普通型鋼柱(十字柱)。工藝流程:澆筑部位施工縫的清理→有關專業的驗收(土建、水電)→施工縫提前澆水濕潤→混凝土輸送泵試運行→鋪設50 mm的水泥砂漿(其配合比與混凝土的砂漿成分相同)→分層澆筑混凝土→分層振搗→柱上口混凝土標高檢查→清除混凝土表面浮漿→拆模→養護→成品保護。

2)澆筑方法。柱混凝土澆筑前,先澆筑50 mm厚的水泥砂漿,其配合比與混凝土的砂漿成分相同,并用鐵鍬入模,以避免爛根現象。柱混凝土澆筑時應分層澆筑,分層厚度不大于400 mm。

由于地下一層柱的高度為8.4 m,柱混凝土采用分段澆筑法施工,同時在混凝土澆筑過程中,要加溜槽,混凝土下落高度控制在2 m以下,保證混凝土在澆筑過程中不出現離析現象。

軟管出口混凝土離模板內側面不應小于50 mm,且不得向模板內側面直沖布料,也不得直沖鋼筋骨架;混凝土下料點分散布置,間距控制在2 m左右。

混凝土的振搗間距為450 mm,振搗時間以混凝土表面出現浮漿,不再下沉為止,時間宜在20 s左右。

振搗棒不得觸及模板鋼筋預埋管件;澆筑時,應設專人看護模板、鋼筋有無位移、變形,發現問題及時處理。振搗棒應快插慢拔,插點要均勻排列,逐點移動,點的間距控制在450 mm為宜,十字形鋼柱應在柱四角進行插棒振搗。振搗棒插入混凝土的深度以進入下一層混凝土50 mm為宜,做到快插慢拔,振搗密實。

型鋼梁混凝土的施工同普通梁板混凝土的施工,但由于核心區的鋼筋比較密集,必須加強核心區混凝土的振搗,可以采用30棒加強振搗。

2 質量要求

型鋼混凝土組合結構的施工質量要求應遵循GB 50204-2002混凝土結構工程施工質量驗收規范、GB 50300-2001建筑工程施工質量驗收統一標準、GB 50205-2001鋼結構工程施工質量驗收規范、JGJ 138-2001型鋼混凝土組合結構技術規程等相關規定的有關要求。

3 應用實例及效益分析

本工法在中鐵十七局集團建筑工程有限公司承建的山西省圖書館工程中得到了應用,該工程地下1層,地上5層,建筑面積49 900 m2,結構形式為框架結構,在走廊、門廳等公共部位梁柱設計為型鋼混凝土組合結構,型鋼柱48根,其中十字柱32根,圓形柱16根,型鋼梁若干根,總重930 t,造價715萬元,占主體結構造價的12%。該工程在施工過程中執行該工法精心策劃、道道程序嚴格把關,認真施工并得到了預期效果。

型鋼混凝土組合結構的型鋼可以不受含鋼率的限制,其承載力可以高于同樣外形尺寸的鋼筋混凝土構件承載力的1倍以上,因而可以減小構件的截面,增加使用面積和凈高,其經濟效益是可觀的。

型鋼混凝土組合結構在我國工程領域已廣泛應用,其施工工藝標準和規程也在進一步完善中,本工程型鋼混凝土組合結構的施工技術給類似工程的施工提供了寶貴的經驗,并且培養了一批優秀的專業施工人員,進一步促進了型鋼混凝土組合結構在我國建筑行業中的發展與應用。

[1] JGJ 138-2001,型鋼混凝土組合結構技術規程[S].

[2] 王連廣,劉之洋.型鋼混凝土結構在國內外應用和研究的進展[J].東北大學學報(自然科學版),1995(3):238-240.

[3] 范 濤.淺述型鋼混凝土結構的特點及應用[J].四川建筑科學研究,2004(12):38-40.